JP3386879B2 - 固定子鉄心 - Google Patents
固定子鉄心Info
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- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
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- H02K44/06—Induction pumps
-
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
すれば、その電気固定子に関する。
ウムの様な液体金属が、炉心によって加熱される冷却材
として使われる。液体金属は、電磁力を利用して液体金
属を推進させる複数個の環状直線流れ電磁誘導ポンプに
よって、原子炉内を循環させられる。
トを持ち、それが垂直方向に交互に積重ねられた環状電
気固定子コイル及び固定子鉄心のカラムに取囲まれてお
り、これらのコイル及び鉄心が包括的に固定子を形成す
る。コイルが通す電流によって、磁束が誘起され、それ
が鉄心の中を予定の方向に通されて、誘導作用により、
液体金属を流路の中で推進させる。
する為に、流路の外側を取囲む単一の固定子だけを持っ
ていてよい。或いは、電磁ポンプは、流路を取囲む外側
固定子と、この流路より半径方向内側に配置された内側
固定子とを含む二重固定子を持っていてもよい。各々の
固定子は、固定子鉄心によって支持された固定コイルの
交互の層を用いて同じ様に構成される。二重固定子電磁
ポンプは、流路の半径方向内側でも半径方向外側でも、
磁束を発生するのに有効であるから、流路の中で液体金
属を軸方向に推進させるのには一層効果があるのが典型
的である。
は、ポンプの縦方向中心軸線に対して同軸に配置された
銅の電気導体の複数個のターン又は巻線を含むのが典型
的である。固定子コイルの交互の積重ねが夫々の固定子
鉄心の上に支持され、各々の固定子鉄心は円周方向に隣
接する複数個の鉄の積層板を持っている。こう云う積層
板は平坦な薄板金属部品であるのが典型的であり、その
中での渦電流損失を減らす為に比較的薄い。積層板は一
定の厚さであって、ポンプの中心軸線から半径方向外向
きに伸びるので、その半径方向の内側端では互いにぴっ
たりと突合せになるが、その半径方向の外側端では、積
層板が埋めることが出来るよりも一層大きな外周があ
る。従って、積層板は、一定の厚さを持つ群として円周
方向に構成するのが典型的であり、隣り合う群の間に全
体的にV字形のすき間が形成される。
転中、振動を受けるので、その振動を抑える為に適当に
締付けなければならない。例えば、積層板は適当な接着
剤によって互いに固着してもよいし、或いは適当な機械
的な結合部材によって群として一緒に結合してもよい
し、或いは群の外側端の周りを円周方向に伸びるバンド
又はワイヤによって一緒に結合することが出来る。この
バンドに張力をかけて、例えば米国特許第4,882,
514号に記載されている様に、幾つかの群を完全なリ
ングの形に一緒に締付ける。
0°のリングであって1つの切れ目を持ち、2つの端を
有する。これらの端は、全体的にL字形であって、半径
方向外向きに伸びるフランジを持ち、このフランジにナ
ット及びボルトの結合部材を設けて、バンドの両端を一
緒に締付け、バンドに張力をかけて、積層板の幾つかの
群を一緒に締付ける。この締付けバンドの設計の試験で
は、結合部材を引締め、こうして組立てられた固定子鉄
心を高い温度まで加熱して約1週間、その温度に保ち、
その後高温待機状態まで冷却して、このサイクルを繰返
すと云うならしサイクルを繰返した後にのみ、積層板の
群を適宜に一緒に締付ける為の適切な締まり具合をバン
ドに維持することが出来る様になった。
の際に、バンドの初期張力が失われると考えられる。こ
れは1つには、結合部材に偏心して荷重が加わること、
バンドと個々の積層板の外側の縁との間に比較的大きい
摩擦があって、それが、バンドの円周に沿って一様な張
力を保ち、且つバンドの円周に沿って、積層板の群の周
縁の輪郭に対してバンドを一様に同形に保つ能力に影響
すること、並びに積層板の群の熱膨張が締付けバンドの
膨張より大きくなり、その為に、熱の作用で積層板の群
が収縮した時、バンドが緩むことによるものである。組
立てた時のバンドの初期の円形は、積層板の群とバンド
の間の熱膨張の違いによって歪められる。
制しながら、この固定子鉄心の構造的な完全さを維持す
る為には、電磁ポンプに於ける固定子鉄心の運転中、バ
ンドに適当な張力を維持する能力が要求される。固定子
鉄心は、運転中、炉心自体のサイクル動作に応答して、
比較的低い温度から比較的高い温度までのサイクル動作
を必然的に経験するから、バンドに適切な張力を維持す
ると共に、積層板の群を一緒に締付けることの出来る適
当なバンド・クランプが必要である。
軸線の周りに配置されていて、包括的に中心中孔及び不
連続な外周を限定する円周方向に隣接する複数個の平坦
な積層板の群を含み、隣り合う群は半径方向外向きに発
散してV字形のすき間を形成する。環状バンドが群を取
巻いていて、積層板を一緒に締付ける為に予定の張力を
かけるが、隣り合う群の間に略真直ぐなブリッジ部分を
形成する様に、半径方向に予定の可撓性を持っている。
目的及び利点は、以下図面について詳しく説明する所か
ら明らかになろう。
様な液体金属をその中で推進させる様に構成された1例
としての二重固定子環状直線流電磁誘導ポンプ10が略
図で示されている。ポンプ10は、中心の支持柱14を
取囲む円筒形ハウジング12を有する。ポンプ10は、
環状の外側流れ導管18及び半径方向内側に隔たった同
心の環状の内側流れ導管20によって限定された環状流
路又はダクト16を持ち、その中で液体金属を磁気作用
によって推進させる。入口22が流路16の底に設けら
れていて液体金属を受取り、流路16の頂部には液体金
属を吐出する出口24が設けられている。
側導管18を取囲む環状外側固定子26を含む。外側固
定子26は、交互に積重ねた環状の外側固定子鉄心28
及び環状外側固定子コイル30を複数個有する。普通、
外側コイル30は、適当な電気絶縁した例えば銅のスト
リップ又はリボンからなる電気導体の複数個のターン又
は巻線を有する。ポンプ10は、交互に積重ねた環状内
側コイル42及び環状内側鉄心48を持つ同様な環状の
内側固定子40をも含む。外側及び内側コイル30,4
2は夫々電流を通す様に構成されていて、この電流が外
側及び内側鉄心28,48の夫々に電磁束を誘起し、そ
の電磁束が、従来公知の様に、液体金属を流路16内で
入口22から、出口24を介して吐出される様に、上向
きに推進させる。
ての外側固定子鉄心28を更に具体的に示している。外
側鉄心28が、ポンプ10の中心軸線でもある共通の中
心軸線54の周りに配置された平坦な鉄の積層板52の
円周方向に隣接する複数個の群50を含む。各々の積層
板52は、動作中の渦電流損失を減らす為に、比較的薄
い一定の厚さを持つ普通の薄板金属部品であることが好
ましい。積層板52が群50に分けて普通の様に結合さ
れ、各々の群50は、中心軸線54に対して円周方向に
も一定の厚さを持っている。個々の積層板52は、適当
な接着剤により、又は図示のナットとボルトの様な機械
的な結合部材56により、互いに突合せ接触で結合され
ている。
ち、それらが包括的に内径Di を持つ環状の中心中孔5
8を限定し、且つ外径Do を持つ不連続な環状の外周6
0を包括的に限定する半径方向の外側端52bをも持っ
ている。外周60に於ける外側鉄心28の円周が、必然
的に中孔58に於ける円周よりも大きく、且つ積層板5
2及び群50は一定の厚さを持っているから、隣り合う
群50は必然的に、その間に鋭角Aをなして互いに半径
方向外向きに発散して、夫々の隣り合う群50の間にV
字形のすき間62を形成する。
中孔58内に同軸に配置された円形の支持リング64を
も持っていて、流れダクト16の流れの外側の境界とす
ると共に、そこで群50の積層板の内側端52aを揃え
て半径方向に支持する型にすることが好ましい。この発
明の1実施例による環状締付けバンド66が中心軸線5
4の周りに同軸に配置されていて、積層板の外側端52
bに沿って群50を取囲んでいる。バンド66に予定の
張力をかけて接線方向の締付け力を持たせて、各々の群
50にある積層板52を一緒に締付けると共に、中孔5
8の所で群50を一緒に締付けて、構造的に頑丈な外側
鉄心28にし、且つ個々の積層板52及び群50がすき
間62の中へ移動しない様に拘束する。バンド66に適
当な張力をかけることにより、バンドはフープ引張り応
力を受け、半径方向内向きの力がバンド66から群50
を通ってリング64に向けられ、それによって支持リン
グ64内と共に、積層板の内側端52aに沿って円周方
向のフープ圧縮応力が加えられる。リング64は希望に
よって使っても使わなくてもよいが、バンド66はその
場合でも、幾つかの積層板の群50を適当に一緒に締付
けて、その頑丈なリング集成体を形成する。外側鉄心2
8の外周の所で、各々の群50にある夫々の積層板52
を適当に一緒に締付ける為の結合部材56が設けられて
いる。
0を一緒に結合する為に開発されたものであるが、この
様に開発されたバンドは、ポンプ10内での運転中、外
側鉄心が熱によって膨張及び収縮する時、そのサイクル
動作の際、張力の解放作用を受ける。開発された1つの
設計、即ち、前に引用した米国特許第4,882,51
4号に記載される設計では、円形バンドが積層板を取囲
んでいて、熱膨張の際に、積層板の群50の半径方向の
膨張がバンドの膨張より一層大きい時、塑性変形を生
じ、熱的に収縮する際にはバンドの張力が低下して、場
合によっては張力がなくなることがある。
ド66は、運転中に膨張及び収縮する時の外側鉄心28
の熱的なサイクル動作の際、その中に適当な張力を保つ
様に適宜に構成されている。更に具体的に云うと、バン
ド66は、中心軸線54に対する半径方向に比較的小さ
い厚さTを持っていて、中心軸線54に対する半径方向
に予定の可撓性を持たせ、最初にバンド66に張力をか
けた時、それが全ての隣り合う群52の間のすき間62
を横切る略真直ぐなブリッジ部分66aを形成する様に
することが好ましい。然し、バンド66は、外側鉄心2
8に沿って円周方向には比較的に剛性であって、塑性変
形せずに、予定の張力を持たせる様に、適当な断面積を
持っている。バンド66の所望の半径方向の可撓性によ
り、バンド66が積層板の外側端52bの所で群50の
弓形と同形になることが出来ると同時に、隣り合う群5
0の間では真直ぐなブリッジ部分66aを形成し、それ
によって外周60に沿ったバンド66全体の円周方向の
長さは一層短くなる。
いと、破線68で示す様に、バンドは最初は外周60に
沿って略円形となる。以前の開発バンドでは、こう云う
円形68になった。例えば、この発明による比較的薄い
バンド66は、1例としてステンレス鋼を材料とする
時、約36ミル(0.9mm)の厚さを持つことがある
が、円形68となる様な望ましくない程頑丈な開発バン
ドは約80ミル(2.0mm)の厚さを持ち、これは大体
2倍の厚さである。目で見た場合、望ましくない円形6
8と、この発明の望ましい真直ぐな辺の形のブリッジ部
分66aとの間の取付け時の違いは、殆んど目につかな
い。この発明のブリッジ部分にすると、熱膨張及び収縮
サイクルの間、円形68の場合よりも、一層効果的にバ
ンド66に張力を維持する能力がある。
ら、その断面慣性モーメントも一層小さく、従ってその
半径方向内側及び半径方向外側の面に沿った曲げ応力も
減少する。この為、バンド66を積層板の外側端52b
の弓形の輪郭と一層容易に同形にすることが出来ると共
に、略真直ぐなブリッジ部分66aを形成することが出
来る。こう云うブリッジ部分にするには、必然的に、一
番端の積層板52と夫々のすき間62との間の接合部で
バンド66を曲げることを必要とする。バンド66内の
曲げ応力が減少したことにより、バンド66の張力を減
少する様なバンド66の望ましくない塑性変形を伴わず
に、バンド66がこう云う好ましい輪郭に追従する位の
適当な可撓性を持つことが保証される。
定の大きさの張力で生じるバンド66の長さが、円形6
8を持つ同じ様なバンドの長さより短くなるので、好ま
しい。従って、外側鉄心28が熱膨張する時、ブリッジ
部分66aは既に真直ぐであって張力が加わっており、
円形68の場合に必然的に起こる様な半径方向の曲げ成
分を伴わずに、単に弾性的に伸びるだけである。この
為、熱サイクルの間、バンド66に生ずる緩みは、完全
な円形68の場合よりも一層少なく、従ってバンド66
の緩みが減少する。
個々の積層板52の幾つかの外側端52bは横に並べら
れており、その結果、突合せの積層板52の間にかなり
の数の界面が生じ、外側鉄心28の熱膨張及び収縮の
際、バンド66はその上を摺動しなければならない。こ
の様な界面は、積層板52と、それと摺動接触する様に
配置されたバンド66との間の摩擦を増加することに繋
がることがある。バンド66は、外側鉄心28の外周6
0に普通の様に締まりばめにすることの出来る一体の完
全なリングであってよいが、実例では、図2に示す様
に、バンド66に1つ又は更に多くの結合部材70を設
けて、バンドに所望の大きさの張力を持たせる様にす
る。結合部材70を使ってバンド66に張力をかけるの
であるから、結合部材70を締めてバンド66の実効長
を短くしてその中に張力を発生する時、結合部材は必然
的にバンド66を外周60に沿って摺動させることにな
る。
合う積層板52の界面に発生する摩擦は、バンド66全
体にわたる張力の非一様性を招く惧れがあり、包括的な
摩擦力は結合部材70から遠くなればなる程増加するの
で、外側鉄心28の外周60に沿って、結合部材70に
近い所では、それから遠い所よりも、より大きな張力が
発生される。この摩擦を少なくする為、外側鉄心28
は、図3に示す細長いバンドの形をした複数個の滑り又
は摺動板72を含むことが好ましい。これらの板は、夫
々の群50とバンド66の間に配置されて、バンド66
が外周60に沿って円周方向に、直接的に積層板52の
上ではなく、摺動板72の上を摺動することが出来る様
にする。摺動板72はバンド66自体と同じステンレス
鋼の様な材料で形成することが出来、摺動板72は、突
合せの積層板52によって形成された不連続な界面に較
べて、連続的で比較的滑らかな部材であるから、バンド
66と積層板52の間の摩擦が必然的に減少する。こう
して、図2に示す結合部材70を適当に引締める時、バ
ンド66が弾性的に伸び、従って円周方向に摺動するの
で、バンド66の張力は外側鉄心28の外周60に沿っ
て一層一様に発生されることになる。
50が、積層板の外側端52bに円周方向に伸びるU字
形の平底の凹部74を持つことが好ましい。この凹部
は、その中でバンド66が円周方向に動くことが出来る
様にしながら、1つの摺動板72及びバンド66の夫々
一部分の両方を受入れる様な寸法及び適当な深さを持っ
ていて、その軸方向の動きを拘束する様にする。こうす
ることにより、外側鉄心28の熱膨張及び収縮の際、バ
ンド66の円周方向の動きを許しながら、摺動板72も
バンド66も積層板の外側端52bから軸方向に滑るこ
とがない。
上、又は摺動板72を利用しない場合は凹部74内に、
普通の適当な減摩被膜、被覆又はめっきの様な種々の他
の手段を施して、バンド66と積層板の群50の間の摩
擦を減少することが出来る。結合部材70を含めたバン
ド66は、外周60に沿ってバンド60を締まりばめに
するために、組立てる時に最初に加熱し、バンド60が
冷却して収縮するときバンド66に更に一様な初期張力
が出来る様にしてもよい。その後、結合部材70を使っ
て、希望する場合、バンドの張力を調節することがで
き、或いは必要があれば、バンド66を分解することも
できる。
いてもよいが、図2に示す等間隔の2つの結合部材70
の様な複数個の結合部材70を設けて、外側鉄心28の
外周60に沿ってバンド66に発生される張力の一様性
を改善することが好ましい。図2に示す場合、2つの結
合部材70は好ましくは180°離して配置して、バン
ド66内の張力の一様性を改善する。結合部材70は、
結合部材70を引締める為の適当なアクセスが保証され
る様に隣り合う群50の間のすき間62内に配置すると
共に、反復的な熱サイクルの後にバンドの張力を減少す
るかも知れない様な、熱膨張の際のバンド66の伸びを
最小限に抑える為に、結合部材70がバンド66とイン
ラインである様に保証することが好ましい。
と、バンド66は第1及び第2の向い合う端66b,6
6cを形成する様に分割することが好ましく、結合部材
70は、好ましい形式としては、バンドの第1及び第2
の端66b,66cを結合する調節自在のターンバック
ルで構成して、バンド66を外側鉄心28の外周60に
沿って引締める時、第1及び第2の端66b,66cを
引寄せてバンド66に所要の張力を発生する様に調節自
在にする。ターンバックルの形をした結合部材70は、
左ねじの第1のボルト70b及び右ねじの第2のボルト
70cとなる様に適当にねじ山を設けた筒形スリーブ7
0aを含み、それら全ては互いに且つバンド66と同軸
又は一線上に配置されていることが好ましい。第1のボ
ルト70bが、例えば溶接により、バンドの第1の端6
6bに適当に固着されていて、それから一直線上に伸
び、第2のボルト70cが例えば溶接により、バンドの
第2の端66cに適当に固着され、それから一線上に伸
びている。スリーブ70aはその両端にねじ山を持って
いて、そのねじ山は、その中に入る第1及び第2のボル
ト70b,70cのねじ山に対して相補形である。
いて、第1及び第2のボルト70b,70cを引寄せる
為に適当なレンチ(図面に示してない)によって廻すこ
とが出来、こうしてバンドの第1及び第2の端66b,
66cを引寄せて、バンド66の張力を希望する様に強
くする。スリーブ70aは、第1及び第2のボルト70
b,70cを離して、バンド66の張力を減少する様
に、反対向きに回転自在である。ターンバックル70が
バンド66自体と直接的にインラインであることが好ま
しいので、それが1つのすき間62内で真直ぐな部分を
形成し、バンド66に一層効果的に張力を発生する。タ
ーンバックル70自体は、隣り合う群70の間のすき間
62内で真直ぐなまゝであり、従って、偏心的な形の結
合部材の場合に起こる様な、外側鉄心28の熱膨張及び
収縮サイクルの間のバンド66の緩みに何等寄与しな
い。バンド66に使われる幾つかの結合部材70の各々
は、同じ様な形にして、バンド66の何個所かに形成さ
れた夫々の中間の端を結合して、最初の組立ての際、包
括的にバンド66を引締めることが好ましい。結合部材
70は、外周60に沿ってバンド66の張力を一様に徐
々に強める様に、同時に引締めることが好ましい。
のを説明したが、上に述べた所から、当業者にはこの発
明のその他の変更が容易に考えられよう。従って、特許
請求の範囲は、この発明の範囲内に含まれるこの様な全
ての包括するものであることを承知されたい。
例としての二重固定子電磁ポンプの簡略断面図。
で、この発明の1実施例による外側固定子だけを示して
いる。
積層板の複数個の群を取囲む環状バンドを示す。
バンドの向い合う端を一直線上で結合する1例としての
結合部材を示す。
断面図。
Claims (8)
- 【請求項1】 電気コイル(30)を支持する電磁ポン
プ(10)用の固定子鉄心(28)に於て、共通の中心
軸線(54)の周りに配置されていて、包括的に半径方
向内側端(52a)では中心中孔(58)を限定すると
共に半径方向外側端(52b)では不連続な外周(6
0)を限定する平坦な積層板(52)の円周方向に隣接
する複数個の群(50)であって、隣合った当該群が間
に鋭角をおいて半径方向外向きに発散してV字形のすき
間(62)を形成している平坦な積層板の円周方向に隣
合う複数個の群と、前記外側端に沿って前記群を取囲む
環状バンド(66)とを有し、前記バンドは各々の群に
ある積層板を締付ける様に予定の張力が加えられてお
り、また前記バンドは前記中心軸線に対して半径方向に
予定の可撓性を持っていて、隣り合う前記群の間の前記
すき間を横切る略真直ぐなブリッジ部分(66a)を形
成している固定子鉄心。 - 【請求項2】 前記バンドが第1及び第2の向い合う端
(66b,66c)と、該第1及び第2の端を互いに結
合すると共に、該第1及び第2の端を引寄せて前記バン
ドに前記張力を発生する様に調節自在である結合部材
(70)とを有する請求項1記載の固定子鉄心。 - 【請求項3】 前記結合部材が、前記バンドの第1の端
から同一直線上に伸びる左ねじの第1のボルト(70
b)、前記バンドの第2の端から同一直線上を伸びる右
ねじの第2のボルト(70c)、及びその両端に内ねじ
を持っていて、夫々前記第1及び第2のボルトをねじ係
合で受入れる筒形スリーブ(70a)を含むターンバッ
クルで構成され、前記スリーブは、前記バンドの張力を
強める為に、前記第1及び第2のボルトを引寄せる様に
回転自在である請求項2記載の固定子鉄心。 - 【請求項4】 前記の夫々の群とバンドとの間に配置さ
れた複数個の摺動板(72)を持っていて、前記バンド
が前記外周に沿って円周方向に該摺動板の上を摺動出来
る様にしている請求項3記載の固定子鉄心。 - 【請求項5】 各々の前記群が、前記バンドの円周方向
の動きが出来る様にしながら、該バンドの軸方向の動き
を拘束する為に、前記外側端に、前記摺動板及び該バン
ドの一部分の両方を受入れる様な寸法の円周方向に伸び
る凹部(74)を持っている請求項4記載の固定子鉄
心。 - 【請求項6】 前記バンドが前記外周に沿って等間隔に
複数個のターンバックルを持っている請求項4記載の固
定子鉄心。 - 【請求項7】 前記ターンバックルが前記すき間内で隣
り合う前記群の間に配置されている請求項4記載の固定
子鉄心。 - 【請求項8】 前記中孔に同軸に配置されて、前記積層
板の内側端で前記群を整合させるリング(64)を有
し、該リングは前記バンドの張力により圧縮された状態
にある請求項4記載の固定子鉄心。
Applications Claiming Priority (2)
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US08/043,051 US5300845A (en) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | Banded electromagnetic stator core |
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