CN112769260A - 一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明属于磁阻电机技术领域，具体涉及一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，用于设置在专用电机的定子内部，定子设置定子绕组，包括圆柱状的电机轴(1)和串联设置在所述电机轴(1)上的爪极转子和磁阻转子(12)。专用电机单相通电时，能够适应调节反应堆功率而需频繁正反转启动的要求。专用电机双相通电时，具有静态保持功能，将主轴保持在行程任意位置。专用电机断电时，转子被主轴拖动运行，专用电机能够产生一定的制动转矩，对落棒有缓冲作用。爪极转子不需缠绕绕组，结构简单，可靠性高，爪极转子和磁阻转子(12)采用双键固定，能够适应转子频繁正反转启动的需求。

Description

一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子
技术领域
本发明属于磁阻电机技术领域，具体涉及一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子。
背景技术
液态钠金属快中子反应堆中，补偿调节棒驱动机构起着启停堆、调节、补偿反应堆功率的作用，要求具有上下运行、棒位保持、快速落棒等功能。补偿调节棒驱动机构为电机驱动型，通过电机驱动传动链实现主轴的各种动作，因此要求电机具有以下功能：(1)电机单相通电时，能够适应调节反应堆功率而需频繁正反转启动的要求；(2)电机双相通电时，具有静态保持功能，将主轴保持在行程任意位置；(3)电机断电时，转子被主轴拖动运行，电机能够产生一定的制动转矩，对落棒有缓冲作用。(4)电机结构简单，具有高可靠性。采用普通电机作为驱动电机，难以同时满足补偿调节棒驱动机构电机的全部功能要求，且普通伺服电机或步进电机的转子上一般缠有绕组，转子的结构较为复杂，可靠性相对较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，通过该转子能够适应调节反应堆功率而需频繁正反转启动的要求，具有静态保持功能，将主轴保持在行程任意位置，在专用电机断电时还能够产生一定的制动转矩，对落棒有缓冲作用。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，用于设置在所述专用电机的定子内部，所述定子设置定子绕组，其中，包括圆柱状的电机轴和串联设置在所述电机轴上的爪极转子和磁阻转子。
进一步，所述电机轴的顶端设置第二轴承，尾端设置第一轴承，所述爪极转子靠近所述第二轴承，所述磁阻转子靠近所述第一轴承，所述电机轴的材质为非导磁性材料。
进一步，所述爪极转子包括串联的第一爪极转子和第二爪极转子，所述第一爪极转子靠近所述第二轴承，所述第二爪极转子靠近所述磁阻转子。
进一步，
所述第一爪极转子包括串联在所述电机轴上并相对设置的第一爪极盘和第二爪极盘，所述第一爪极盘和所述第二爪极盘分别设有三个爪极，所述第一爪极盘和所述第二爪极盘上的所述爪极相对交错布置，还包括设置在所述第一爪极盘和所述第二爪极盘之间的圆柱状的第一永磁体，还包括设置在所述第一永磁体的圆周外侧的第一套筒；
所述第二爪极转子包括串联在所述电机轴上并相对设置的第三爪极盘和第四爪极盘，所述第三爪极盘和所述第四爪极盘分别设有三个爪极，所述第三爪极盘和所述第四爪极盘上的所述爪极相对交错布置，还包括设置在所述第三爪极盘和所述第四爪极盘之间的圆柱状的第二永磁体，还包括设置在所述第二永磁体的圆周外侧的第二套筒；
所述第一爪极盘、所述第二爪极盘、所述第三爪极盘、所述第四爪极盘、所述第一套筒和所述第二套筒的材质为磁性材料，所述磁性材料采用马氏体材料或铁素体材料；所述第一永磁体和所述第二永磁体的材质为钐钴材料或铁氧体材料；
所述第一永磁体和所述第二永磁体与所述电机轴的配合为间隙配合。
进一步，所述第一爪极盘位于所述第一永磁体的S极，所述第二爪极盘位于所述第一永磁体的N极，所述第三爪极盘位于所述第二永磁体的N极，所述第四爪极盘位于所述第二永磁体的S极；所述第一永磁体的N极和所述第二永磁体的N极相对设置，所述第二爪极盘和所述第三爪极盘相邻；所述第一永磁体的S极和所述第二永磁体的S极相互远离。
进一步，所述磁阻转子的顶端靠近所述第四爪极盘，所述磁阻转子的尾端靠近所述第一轴承；所述磁阻转子的材质为磁性材料，所述磁性材料采用马氏体材料或铁素体材料；所述磁阻转子上周向均匀设置8个齿；所述电机轴与所述磁阻转子的首尾两端的配合采用过渡配合，所述电机轴与所述磁阻转子中间部分的配合采用间隙配合。
进一步，
所述电机轴上设有第一平键、第二平键、第三平键和第四平键；
所述第一爪极盘通过所述第四平键与所述电机轴实现径向固定；
所述第二爪极盘和所述第三爪极盘通过所述第三平键与所述电机轴实现径向固定；
所述第四爪极盘和所述磁阻转子通过所述第一平键和所述第二平键与所述电机轴实现径向固定。
进一步，还包括设置在所述第二轴承和所述第一爪极盘之间的轴套，所述轴套套装在所述电机轴上。
进一步，还包括设置在所述第一轴承上的第一轴承挡圈；还包括依次设置在所述第二轴承上的第二轴承挡圈、锁紧垫片和锁紧螺母；通过所述轴套、所述第一轴承、所述第一轴承挡圈、所述第二轴承、所述第二轴承挡圈、所述锁紧垫片和所述锁紧螺母实现所述爪极转子和所述磁阻转子在所述电机轴上的轴向固定。
进一步，所述电机轴的尾端加工成花键，所述电机轴通过所述花键能够与外部的机构连接。
本发明的有益效果在于：
1.专用电机单相通电时，能够适应调节反应堆功率而需频繁正反转启动的要求。
2.专用电机双相通电时，具有静态保持功能，将主轴保持在行程任意位置。
3.专用电机断电时，转子被主轴拖动运行，专用电机能够产生一定的制动转矩，对落棒有缓冲作用。
4.爪极转子不需缠绕绕组，结构简单，可靠性高，爪极转子和磁阻转子采用双键固定，能够适应转子频繁正反转启动的需求。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子的示意图；
图中：1-电机轴，2-轴套，3-第一爪极盘，4-第一套筒，5-第一永磁体，6-第二爪极盘，7-第三爪极盘，8-第二套筒，9-第二永磁体，10-第四爪极盘，11-第一平键，12-磁阻转子，13-第一轴承，14-第一轴承挡圈，15-第二平键，16-第三平键，17-第四平键，18-第二轴承，19-第二轴承挡圈，20-锁紧垫片，21-锁紧螺母，22-爪极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，用于设置在专用电机的定子内部，定子设置定子绕组，其中，包括圆柱状的电机轴1和串联设置在电机轴1上的爪极转子和磁阻转子12。
电机轴1的顶端设置第二轴承18，尾端设置第一轴承13，爪极转子靠近第二轴承18，磁阻转子12靠近第一轴承13，电机轴1的材质为非导磁性材料(目的是为了防止专用电机和电机轴1形成磁性回路)。
爪极转子包括串联的第一爪极转子和第二爪极转子，第一爪极转子靠近第二轴承18，第二爪极转子靠近磁阻转子12。
第一爪极转子包括串联在电机轴1上并相对设置的第一爪极盘3和第二爪极盘6，第一爪极盘3和第二爪极盘6分别设有三个爪极22(共6个)，第一爪极盘3和第二爪极盘6上的爪极22相对交错布置，还包括设置在第一爪极盘3和第二爪极盘6之间的圆柱状的第一永磁体5，还包括设置在第一永磁体5的圆周外侧的第一套筒4；
第二爪极转子包括串联在电机轴1上并相对设置的第三爪极盘7和第四爪极盘10，第三爪极盘7和第四爪极盘10分别设有三个爪极22(共6个)，第三爪极盘7和第四爪极盘10上的爪极22相对交错布置，还包括设置在第三爪极盘7和第四爪极盘10之间的圆柱状的第二永磁体9，还包括设置在第二永磁体9的圆周外侧的第二套筒8；
第一爪极盘3、第二爪极盘6、第三爪极盘7、第四爪极盘10、第一套筒4和第二套筒8的材质为磁性材料，磁性材料可采用马氏体材料或铁素体材料；第一永磁体5和第二永磁体9的材质为钐钴材料或铁氧体材料；
由于永磁体磁性较强，为方便装配，第一永磁体5和第二永磁体9与电机轴1的配合为间隙配合。
永磁体充磁后一端为N极，一端为S极，第一爪极盘3位于第一永磁体5的S极，第二爪极盘6位于第一永磁体5的N极，第三爪极盘7位于第二永磁体9的N极，第四爪极盘10位于第二永磁体9的S极；在装配时，使第一永磁体5的N极和第二永磁体9的N极相对设置，第二爪极盘6和第三爪极盘7相邻；第一永磁体5的S极和第二永磁体9的S极相互远离。
磁阻转子12的顶端靠近第四爪极盘10，磁阻转子12的尾端靠近第一轴承13；磁阻转子12的材质为磁性材料，磁性材料可采用马氏体材料或铁素体材料；磁阻转子12上周向均匀设置8个齿；磁阻转子12长度可大于200mm，考虑装配工艺性，电机轴1与磁阻转子12的首尾两端的配合采用过渡配合，电机轴1与磁阻转子12中间部分的配合采用间隙配合。
电机轴1上设有第一平键11、第二平键15、第三平键16和第四平键17；
第一爪极盘3通过第四平键17与电机轴1实现径向固定；
第二爪极盘6和第三爪极盘7通过第三平键16与电机轴1实现径向固定；
第四爪极盘10和磁阻转子12通过第一平键11和第二平键15与电机轴1实现径向固定(磁阻转子12的顶端与第一平键11和第二平键15相接触)。
还包括设置在第二轴承18和第一爪极盘3之间的轴套2，轴套2套装在电机轴1上。
还包括设置在第一轴承13上的第一轴承挡圈14；还包括依次设置在第二轴承18上的第二轴承挡圈19、锁紧垫片20和锁紧螺母21；通过轴套2、第一轴承13、第一轴承挡圈14、第二轴承18、第二轴承挡圈19、锁紧垫片20和锁紧螺母21实现爪极转子和磁阻转子12在电机轴1上的轴向固定。
电机轴1的尾端加工成花键，电机轴1通过花键能够与外部的机构连接。
装有本发明所提供的转子的专用电机的工作原理：
本发明提供的转子由爪极转子和磁阻转子12构成，并共用一套定子绕组。专用电机通电时：定子绕组单相通电时，定子绕组产生磁场，根据“磁阻最小原理”，爪极转子和磁阻转子12在磁场作用下，有与定子齿对齐的趋势，因此产生动态转矩；定子绕组双向通电时，转子处于静态保持的状态；专用电机断电时：转子被主轴拖动运行，爪极转子调制出六极交变磁场，并在定子绕组中感应出电动势，建立励磁电磁场，根据“磁阻最小原理”，有使磁阻转子12与定子中的一对极处于正对状态的趋势，这种趋势阻碍转子旋转，因此产生制动转矩。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，用于设置在所述专用电机的定子内部，所述定子设置定子绕组，其特征是：包括圆柱状的电机轴(1)和串联设置在所述电机轴(1)上的爪极转子和磁阻转子(12)。
2.如权利要求1所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：所述电机轴(1)的顶端设置第二轴承(18)，尾端设置第一轴承(13)，所述爪极转子靠近所述第二轴承(18)，所述磁阻转子(12)靠近所述第一轴承(13)，所述电机轴(1)的材质为非导磁性材料。
3.如权利要求2所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：所述爪极转子包括串联的第一爪极转子和第二爪极转子，所述第一爪极转子靠近所述第二轴承(18)，所述第二爪极转子靠近所述磁阻转子(12)。
4.如权利要求3所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：
所述第一爪极转子包括串联在所述电机轴(1)上并相对设置的第一爪极盘(3)和第二爪极盘(6)，所述第一爪极盘(3)和所述第二爪极盘(6)分别设有三个爪极(22)，所述第一爪极盘(3)和所述第二爪极盘(6)上的所述爪极(22)相对交错布置，还包括设置在所述第一爪极盘(3)和所述第二爪极盘(6)之间的圆柱状的第一永磁体(5)，还包括设置在所述第一永磁体(5)的圆周外侧的第一套筒(4)；
所述第二爪极转子包括串联在所述电机轴(1)上并相对设置的第三爪极盘(7)和第四爪极盘(10)，所述第三爪极盘(7)和所述第四爪极盘(10)分别设有三个爪极(22)，所述第三爪极盘(7)和所述第四爪极盘(10)上的所述爪极(22)相对交错布置，还包括设置在所述第三爪极盘(7)和所述第四爪极盘(10)之间的圆柱状的第二永磁体(9)，还包括设置在所述第二永磁体(9)的圆周外侧的第二套筒(8)；
所述第一爪极盘(3)、所述第二爪极盘(6)、所述第三爪极盘(7)、所述第四爪极盘(10)、所述第一套筒(4)和所述第二套筒(8)的材质为磁性材料，所述磁性材料采用马氏体材料或铁素体材料；所述第一永磁体(5)和所述第二永磁体(9)的材质为钐钴材料或铁氧体材料；
所述第一永磁体(5)和所述第二永磁体(9)与所述电机轴(1)的配合为间隙配合。
5.如权利要求4所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：所述第一爪极盘(3)位于所述第一永磁体(5)的S极，所述第二爪极盘(6)位于所述第一永磁体(5)的N极，所述第三爪极盘(7)位于所述第二永磁体(9)的N极，所述第四爪极盘(10)位于所述第二永磁体(9)的S极；所述第一永磁体(5)的N极和所述第二永磁体(9)的N极相对设置，所述第二爪极盘(6)和所述第三爪极盘(7)相邻；所述第一永磁体(5)的S极和所述第二永磁体(9)的S极相互远离。
6.如权利要求5所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：所述磁阻转子(12)的顶端靠近所述第四爪极盘(10)，所述磁阻转子(12)的尾端靠近所述第一轴承(13)；所述磁阻转子(12)的材质为磁性材料，所述磁性材料采用马氏体材料或铁素体材料；所述磁阻转子(12)上周向均匀设置8个齿；所述电机轴(1)与所述磁阻转子(12)的首尾两端的配合采用过渡配合，所述电机轴(1)与所述磁阻转子(12)中间部分的配合采用间隙配合。
7.如权利要求6所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：
所述电机轴(1)上设有第一平键(11)、第二平键(15)、第三平键(16)和第四平键(17)；
所述第一爪极盘(3)通过所述第四平键(17)与所述电机轴(1)实现径向固定；
所述第二爪极盘(6)和所述第三爪极盘(7)通过所述第三平键(16)与所述电机轴(1)实现径向固定；
所述第四爪极盘(10)和所述磁阻转子(12)通过所述第一平键(11)和所述第二平键(15)与所述电机轴(1)实现径向固定。
8.如权利要求7所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：还包括设置在所述第二轴承(18)和所述第一爪极盘(3)之间的轴套(2)，所述轴套(2)套装在所述电机轴(1)上。
9.如权利要求8所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：还包括设置在所述第一轴承(13)上的第一轴承挡圈(14)；还包括依次设置在所述第二轴承(18)上的第二轴承挡圈(19)、锁紧垫片(20)和锁紧螺母(21)；通过所述轴套(2)、所述第一轴承(13)、所述第一轴承挡圈(14)、所述第二轴承(18)、所述第二轴承挡圈(19)、所述锁紧垫片(20)和所述锁紧螺母(21)实现所述爪极转子和所述磁阻转子(12)在所述电机轴(1)上的轴向固定。
10.如权利要求9所述的用于补偿调节棒驱动机构的专用电机的转子，其特征是：所述电机轴(1)的尾端加工成花键，所述电机轴(1)通过所述花键能够与外部的机构连接。
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