CN205230677U - 一种电磁线圈骨架结构及其上的内骨架和外壳体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁线圈骨架结构及其上的内骨架和外壳体，通过在内骨架和外壳体上设置不止一条、且均匀分布在对应内骨架或外壳体上的断流槽，使得采用主体部分材质为金属的内骨架和外壳体，在具有良好抗高温能力、避免产生感应涡流的同时，使得电磁线圈工作时能够产生更为均匀的磁场，达到减轻或避免偏磨、减轻或避免局部过度磨损等技术效果，达到改善和提高CRDM运动性能的目的。

Description

一种电磁线圈骨架结构及其上的内骨架和外壳体

技术领域

本实用新型涉及反应堆控制棒驱动机构零部件设备领域，特别是涉及一种电磁线圈骨架结构及其上的内骨架和外壳体。

背景技术

反应堆是核电站的核心部分，而反应堆的控制棒驱动机构（CRDM）可以提升、下插或保持控制棒在堆芯中的位置，用以控制反应堆的裂变速率，实现启动、停止反应堆及堆功率的调节；在事故工况下CRDM还可快速下插控制棒（快速落棒），使反应堆在短时间内紧急停堆，以保证安全。实现这些功能离不开CRDM电磁线圈组件，由于其特殊的工作环境和功能的至关重要，所以要求CRDM电磁线圈必须具有耐温等级高、绝缘性能好、耐辐照、耐潮湿、抗震等特点。

长期以来，核电站CRDM电磁线圈组件的耐温等级最高只能达到250℃左右，而反应堆冷却剂的温度为300℃以上，所以在实际应用中只能强制通风对电磁线圈组件进行冷却才能保证CRDM的可靠运行，这就使得反应堆顶盖上部结构复杂化。

现有技术中为了使核电站CRDM电磁线圈组件对高温具有更好的耐受能力，本领域技术人员做了诸多努力，如申请号为：CN201410500311.4，名称为：电磁线圈绝缘结构及电磁线圈外壳体及电磁线圈内骨架的实用新型专利申请提供的技术方案，可以提升核电站CRDM电磁线圈组件对高温的耐受力，但还存在其他不足。针对耐高温CRDM电磁线圈组件作进一步研究，以优化CRDM的动作特性并适应超高寿命CRDM的新要求，是现有反应堆控制棒驱动机构改进的重要方向。

实用新型内容

针对上述对耐高温CRDM电磁线圈组件作进一步研究，以优化CRDM的动作特性并适应超高寿命CRDM的新要求，本实用新型提供了一种电磁线圈骨架结构及其上的内骨架和外壳体。

针对上述问题，本实用新型提供的一种电磁线圈骨架结构及其上的内骨架和外壳体通过以下技术要点来达到目的：一种电磁线圈骨架结构，包括均呈筒状结构的内骨架和外壳体，所述外壳体与内骨架之间形成用于容置线圈绕组的环状空腔，且内骨架位于外壳体的内孔内；

所述内骨架和外壳体均包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽，内骨架上的断流槽贯穿内骨架的内、外壁面及前、后端面，外壳体上的断流槽贯穿外壳体的内、外壁面及前、后端面，内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条，且内骨架上的断流槽均匀分布于内骨架上，外壳体上的断流槽均匀分布于外壳体上，所述断流槽中均设置有绝缘连接条。

本方案中，内骨架和外壳体为金属的主体部分和开设在主体部分上的断流槽组成内骨架和外壳体的筒形结构，内骨架与外壳体之间的间隙用于安装线圈绕组，在线圈绕组工作时，内骨架和外壳体上的断流槽用于在内骨架和外壳体上将内骨架和外壳体切断，即断流槽即为开设于内骨架或外壳体上、用于将内骨架或外壳体截断的槽，以避免其上产生感应涡流。即内骨架和外壳体上的断流槽贯穿内骨架或外壳体的内、外壁面及前、后端面，内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条的技术方案旨在实现：内骨架和外壳体各自上的断流槽有几条，则将内骨架和外壳体的主体部分分割为几条弧形金属板，弧形金属板之间通过绝缘连接条连接，使得内骨架和外壳体整体为筒状结构，这样以上内骨架和外壳体的结构，在不能形成感应涡流回路的同时，还便于各自的形状保持。

现有核电站CRDM中的电磁线圈，其骨架都为高分子非金属材料压注成形的封闭环型圈。但由于高分子材料的耐高温性能不佳，使得整个线圈的耐温等级通常只能达到250℃左右。为了克服这一弱点，出现了采用金属骨架的高温线圈，但其只设置一条断流槽的方法对CRDM的动作特性具有一定负面影响：以此类骨架绕制成的线圈生产的磁场存在一定的不对称性，导致磁场容易产生不对称的电磁分力，使得CRDM内部运动零件在轴向运动的同时产生径向旋转的趋势，增大了与防转挡块之间的阻力，长期运动后容易出现偏磨、局部过度磨损等现象，从而使得CRDM的运动性能变差。

本方案中，采用内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条，且内骨架和外壳体上的断流槽均均匀分布于内骨架或外壳体上的技术方案，可使得电磁线圈工作时产生的磁场由内骨架或外壳体穿出后完全均匀，达到削弱或消除CRDM内部运动零件在轴向运动时产生旋转的趋势，从而达到减轻或避免偏磨、减轻或避免局部过度磨损等技术效果，达到提高CRDM运动性能的目的。

更进一步的技术方案为：

由于内骨架作为电磁线圈绕组的固定基体，其在安装和使用时均只需要作为一个筒体状的整体结构，作为一种具体的便于内骨架制造的内骨架技术方案，所述内骨架上的绝缘连接条为灌封或镶嵌于内骨架上断流槽内的绝缘条。

由于外壳体作为电磁线圈绕组的保护部件，其应该在安装线圈绕组后，再装配于电磁线圈绕组的外侧，作为一种便于外壳体安装的外壳体技术方案，所述外壳体上各条断流槽两侧的外壳体上均设置有卡槽或卡凸，所述卡槽或卡凸的长度方向均平行于外壳体的轴向方向，卡槽或卡凸均起始于外壳体的端部，所述外壳体上的绝缘连接条为连接外壳体上同一条断流槽两侧外壳体上的卡槽或卡凸的绝缘卡条。以上结构中，通过绝缘卡条对对应卡槽或卡凸的约束，完成外壳体各部分的组合，而移除上述约束后，外壳体各部分相分离。

为使得线圈绕组工作时，完全消除磁场在径向产生不对称的电磁分力，所述内骨架上的断流槽的数量与外壳体上的断流槽的数量成倍数关系，所述倍数的数值为正整数。通过以上对内骨架和外壳体上断流槽的数量限定，在电磁线圈绕组各径向方向，不均匀的电磁分力相互抵消，可达到完全消除因为电磁线圈产生磁场不对称引入的偏磨、局部过度磨损、防转挡块上产生应力的情况发生。

作为电磁线圈产生完全均匀磁场的技术方案，所述内骨架上的断流槽的数量与外壳体上的断流槽的数量相等，内骨架和外壳体上的断流槽位置一一对应，所述一一对应为该内骨架上的断流槽和外壳体上的断流槽位于电磁线圈骨架结构的同一径向方向上。

作为内骨架与外壳体的具体连接形式，所述内骨架的两端均设置有呈环状的外缘，所述外缘的轴线与主体部的轴线共线，外缘的内孔与内骨架端部相连，内骨架上的断流槽延伸至外缘的端部，所述外壳体的外径不大于外缘的外径，外壳体卡设于两个外缘之间，且各外缘与对应外壳体的端部之间均设置有绝缘层。以上连接形式中，内骨架和外壳体的相对位置可很好的固定，利于电磁线圈长久保持良好的工作性能。

为尽可能的保护电磁线圈绕组，所述环状空腔为封闭结构。

为便于加工和制造，所述内骨架和外壳体上的断流槽的长度方向平行于内骨架或外壳体的轴向方向。以上结构可通过采用内径不同的金属筒作为内骨架和外壳体的毛坯，通过轴向的准确切割均匀分成几等分，切割过程中磨损掉的部分通过绝缘连接条填充，得到本方案所需要的内骨架和外壳体。

本实用新型还提供了一种电磁线圈骨架结构的内骨架，所述内骨架包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽，所述断流槽的长度方向平行于内骨架的轴向方向，内骨架上的断流槽贯穿内骨架的内、外壁面及前、后端面，且内骨架上的断流槽至少为两条，内骨架上的断流槽均匀分布于内骨架上，所述断流槽中均设置有绝缘连接条。

本实用新型还提供了一种电磁线圈骨架结构的外壳体，所述外壳体包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽，所述断流槽的长度方向平行于外壳体的轴向方向，外壳体上的断流槽贯穿外壳体的内、外壁面及前、后端面，且外壳体上的断流槽至少为两条，外壳体上的断流槽均匀分布于外壳体上，所述断流槽中均设置有绝缘连接条。

以上提供的内骨架和外壳体的技术方案，可使得线圈绕组工作时通过内骨架或外壳体的磁场相对于电磁线圈的轴线完全对称，避免CRDM内运动部件之间发生偏磨、局部过度磨损情况的发生，达到改善和提升CRDM运动性能的目的。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的电磁线圈骨架结构，采用内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条，且内骨架和外壳体上的断流槽均均匀分布于内骨架或外壳体上的技术方案，可使得电磁线圈工作时产生的磁场由内骨架或外壳体穿出后完全均匀，达到削弱或消除CRDM内部运动零件在轴向运动时产生旋转的趋势，从而达到减轻或避免偏磨、减轻或避免局部过度磨损等技术效果，达到提高CRDM运动性能的目的。

本实用新型提供的内骨架和外壳体的技术方案，可使得线圈绕组工作时通过内骨架或外壳体的磁场相对于电磁线圈的轴线完全对称，避免CRDM内运动部件之间发生偏磨、局部过度磨损情况的发生，达到保护CRDM内运动部件的目的，同时还利于改善CRDM的运动性能。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种电磁线圈骨架结构一个具体实施例的结构剖视图；

图2是本实用新型所述的一种电磁线圈骨架结构一个具体实施例中，外壳体的结构示意图；

图3是本实用新型所述的一种电磁线圈骨架结构一个具体实施例中，内骨架的结构示意图。

图中的标号分别代表：1、内骨架，2、外壳体，3、线圈绕组，4、灌封绝缘层，101、断流槽，102、绝缘条，103、绝缘层，201、绝缘卡条。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图3所示，一种电磁线圈骨架结构，包括均呈筒状结构的内骨架1和外壳体2，所述外壳体2与内骨架1之间形成用于容置线圈绕组3的环状空腔，且内骨架1位于外壳体2的内孔内；

所述内骨架1和外壳体2均包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽101，内骨架1上的断流槽101贯穿内骨架1的内、外壁面及前、后端面，外壳体2上的断流槽101贯穿外壳体2的内、外壁面及前、后端面，内骨架1和外壳体2上的断流槽101均至少为两条，且内骨架1上的断流槽101均匀分布于内骨架1上，外壳体2上的断流槽101均匀分布于外壳体2上，所述断流槽101中均设置有绝缘连接条。

本方案中，内骨架1和外壳体2为金属的主体部分和开设在主体部分上的断流槽101组成内骨架1和外壳体2的筒形结构，内骨架1与外壳体2之间的间隙用于安装线圈绕组3，在线圈绕组3工作时，内骨架1和外壳体2上的断流槽101用于在内骨架1和外壳体2上将内骨架1和外壳体2切断，以避免其上产生感应涡流。即内骨架1和外壳体2上的断流槽101贯穿内骨架1或外壳体2的内、外壁面及前、后端面，内骨架1和外壳体2上的断流槽101均至少为两条的技术方案旨在实现：内骨架1和外壳体2各自上的断流槽101有几条，则将内骨架1和外壳体2的主体部分分割为几条弧形金属板，弧形金属板之间通过绝缘连接条连接，使得内骨架1和外壳体2整体为筒状结构，这样以上内骨架1和外壳体2的结构，在不能形成感应涡流回路的同时，还便于各自的形状保持。

现有核电站CRDM中的电磁线圈，其骨架都为高分子非金属材料压注成形的封闭环型圈。但由于高分子材料的耐高温性能不佳，使得整个线圈的耐温等级通常只能达到250℃左右。为了克服这一弱点，出现了采用金属骨架的高温线圈，其耐温等级可以超过400℃，但其只设置一条断流槽101对CRDM具有一定的负面影响：以此类骨架绕制成的线圈生产的磁场存在一定的不对称性，导致磁场容易产生不对称的电磁分力，使得CRDM内部运动零件在轴向运动的同时产生径向旋转的趋势，增大了与防转挡块之间的阻力，长期运动后容易出现偏磨、局部过度磨损等现象，从而使得CRDM的运动性能变差。

本方案中，采用内骨架1和外壳体2上的断流槽101均至少为两条，且内骨架1和外壳体2上的断流槽101均均匀分布于内骨架1或外壳体2上的技术方案，可使得电磁线圈工作时产生的磁场由内骨架1或外壳体2穿出后完全均匀，达到削弱或消除CRDM内部运动零件在轴向运动时产生旋转的趋势，从而达到减轻或避免偏磨、减轻或避免局部过度磨损等技术效果，达到改善和提高CRDM运动性能的目的。

本实用新型还提供了一种电磁线圈骨架结构的内骨架，所述内骨架1包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽101，所述断流槽101的长度方向平行于内骨架1的轴向方向，内骨架1上的断流槽101贯穿内骨架1的内、外壁面及前、后端面，且内骨架1上的断流槽101至少为两条，内骨架1上的断流槽101均匀分布于内骨架1上，所述断流槽101中均设置有绝缘连接条。

本实用新型还提供了一种电磁线圈骨架结构的外壳体，所述外壳体2包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽101，所述断流槽101的长度方向平行于外壳体2的轴向方向，外壳体2上的断流槽101贯穿外壳体2的内、外壁面及前、后端面，且外壳体2上的断流槽101至少为两条，外壳体2上的断流槽101均匀分布于外壳体2上，所述断流槽101中均设置有绝缘连接条。

以上提供的内骨架1和外壳体2的技术方案，可使得线圈绕组3工作时通过内骨架1或外壳体2的磁场相对于电磁线圈的轴线完全对称，避免CRDM内运动部件之间发生偏磨、局部过度磨损情况的发生，达到保护CRDM内运动部件的目的，同时还利于改善CRDM的运动性能。

以上内骨架1和外壳体2上的断流槽101均均匀分布于内骨架1或外壳体2上指的是内骨架1上的断流槽101相对于内骨架1的轴线环状均布，外壳体2上的断流槽101相对于外壳体2的轴线环状均布，以上绝缘连接条可以采用陶瓷、云母等制成的绝缘材料。

实施例2：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：由于内骨架1作为电磁线圈绕组3的固定基体，其在安装和使用时均只需要作为一个筒体状的整体结构，作为一种具体的便于内骨架1制造的内骨架1技术方案，所述内骨架1上的绝缘连接条为灌封或镶嵌于内骨架1上断流槽101内的绝缘条102。

实施例3：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为内骨架1与外壳体2的具体连接形式，所述内骨架1的两端均设置有呈环状的外缘，所述外缘的轴线与主体部的轴线共线，外缘的内孔与内骨架1端部相连，内骨架1上的断流槽101延伸至外缘的端部，所述外壳体2的外径不大于外缘的外径，外壳体2卡设于两个外缘之间，且各外缘与对应外壳体2的端部之间均设置有绝缘层103。以上连接形式中，内骨架1和外壳体2的相对位置可很好的固定，利于电磁线圈长久保持良好的工作性能。

为尽可能的保护电磁线圈绕组3，所述环状空腔为封闭结构。

实施例4：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：由于外壳体2作为电磁线圈绕组3的保护部件，其应该在安装线圈绕组3后，再装配于电磁线圈绕组3的外侧，作为一种便于外壳体2安装的外壳体2技术方案，所述外壳体2上各条断流槽101两侧的外壳体2上均设置有卡槽或卡凸，所述卡槽或卡凸的长度方向均平行于外壳体2的轴向方向，卡槽或卡凸均起始于外壳体2的端部，所述外壳体2上的绝缘连接条为连接外壳体2上同一条断流槽101两侧外壳体2上的卡槽或卡凸的绝缘卡条201。以上结构中，通过绝缘卡条201对对应卡槽或卡凸的约束，完成外壳体2各部分的组合，而移除上述约束后，外壳体2各部分相分离。

实施例5：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：为使得线圈绕组3工作时，完全消除磁场在径向产生不对称的电磁分力，所述内骨架1上的断流槽101的数量与外壳体2上的断流槽101的数量成倍数关系，所述倍数的数值为正整数。通过以上对内骨架1和外壳体2上断流槽101的数量限定，在电磁线圈绕组3各径向方向，不均匀的电磁分力相互抵消，可达到完全消除因为电磁线圈产生磁场不对称引入的偏磨、局部过度磨损、防转挡块上产生应力的情况发生。

实施例6：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为电磁线圈产生完全均匀磁场的技术方案，所述内骨架1上的断流槽101的数量与外壳体2上的断流槽101的数量相等，内骨架1和外壳体2上的断流槽101位置一一对应，所述一一对应为该内骨架1上的断流槽101和外壳体2上的断流槽101位于电磁线圈骨架结构的同一径向方向上。

实施例7：

本实施例提供了一个具体的运用方案，如图1所述，线圈绕组3绕置于内骨架1上，且线圈绕组3与内骨架1之间设置有为云母材质的绝缘层103，外壳体2包裹于线圈绕组3上，且线圈绕组3与外壳体2之间还设置有灌封绝缘层4，所述灌封绝缘层4为由绝缘漆、石英砂经真空浇注后并经过高温固化得到的筒状结构，内骨架1和外壳体2均为非导磁不锈钢。

实施例8：

本实施例在以上任意一个实施例提供的任意一个技术方案的基础上进行进一步限定：如图1至图3所示，为便于加工和制造，所述内骨架1和外壳体2上的断流槽101的长度方向平行于内骨架1或外壳体2的轴向方向。以上结构可通过采用内径不同的金属筒作为内骨架1和外壳体2的毛坯，通过轴向的准确切割均匀分成几等分，切割过程中磨损掉的部分通过绝缘连接条填充，得到本方案所需要的内骨架和外壳体。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁线圈骨架结构，包括均呈筒状结构的内骨架（1）和外壳体（2），所述外壳体（2）与内骨架（1）之间形成用于容置线圈绕组（3）的环状空腔，且内骨架（1）位于外壳体（2）的内孔内；

所述内骨架（1）和外壳体（2）均包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽（101），内骨架（1）上的断流槽（101）贯穿内骨架（1）的内、外壁面及前、后端面，外壳体（2）上的断流槽（101）贯穿外壳体（2）的内、外壁面及前、后端面，其特征在于，内骨架（1）和外壳体（2）上的断流槽（101）均至少为两条，且内骨架（1）上的断流槽（101）均匀分布于内骨架（1）上，外壳体（2）上的断流槽（101）均匀分布于外壳体（2）上，所述断流槽（101）中均设置有绝缘连接条。

2.根据权利要求1所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述内骨架（1）上的绝缘连接条为灌封或镶嵌于内骨架（1）上断流槽（101）内的绝缘条（102）。

3.根据权利要求1所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述外壳体（2）上各条断流槽（101）两侧的外壳体（2）上均设置有卡槽或卡凸，所述卡槽或卡凸的长度方向均平行于外壳体（2）的轴向方向，卡槽或卡凸均起始于外壳体（2）的端部，所述外壳体（2）上的绝缘连接条为连接外壳体（2）上同一条断流槽（101）两侧外壳体（2）上的卡槽或卡凸的绝缘卡条（201）。

4.根据权利要求中1所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述内骨架（1）上的断流槽（101）的数量与外壳体（2）上的断流槽（101）的数量成倍数关系，所述倍数的数值为正整数。

5.根据权利要求中1所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述内骨架（1）上的断流槽（101）的数量与外壳体（2）上的断流槽（101）的数量相等，内骨架（1）和外壳体（2）上的断流槽（101）位置一一对应，所述一一对应为该内骨架（1）上的断流槽（101）和外壳体（2）上的断流槽（101）位于电磁线圈骨架结构的同一径向方向上。

6.根据权利要求1所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述内骨架（1）的两端均设置有呈环状的外缘，所述外缘的轴线与主体部的轴线共线，外缘的内孔与内骨架（1）端部相连，内骨架（1）上的断流槽（101）延伸至外缘的端部，所述外壳体（2）的外径不大于外缘的外径，外壳体（2）卡设于两个外缘之间，且各外缘与对应外壳体（2）的端部之间均设置有绝缘层。

7.根据权利要求6所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述环状空腔为封闭结构。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种电磁线圈骨架结构，其特征在于，所述内骨架（1）和外壳体（2）上的断流槽（101）的长度方向平行于内骨架（1）或外壳体（2）的轴向方向。

9.电磁线圈骨架结构的内骨架，其特征在于，所述内骨架（1）包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽（101），所述断流槽（101）的长度方向平行于内骨架（1）的轴向方向，内骨架（1）上的断流槽（101）贯穿内骨架（1）的内、外壁面及前、后端面，且内骨架（1）上的断流槽（101）至少为两条，内骨架（1）上的断流槽（101）均匀分布于内骨架（1）上，所述断流槽（101）中均设置有绝缘连接条。

10.电磁线圈骨架结构的外壳体，其特征在于，所述外壳体（2）包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽（101），所述断流槽（101）的长度方向平行于外壳体（2）的轴向方向，外壳体（2）上的断流槽（101）贯穿外壳体（2）的内、外壁面及前、后端面，且外壳体（2）上的断流槽（101）至少为两条，外壳体（2）上的断流槽（101）均匀分布于外壳体（2）上，所述断流槽（101）中均设置有绝缘连接条。