JPH0793810B2 - 電磁ポンプ用の内側固定子を作る方法 - Google Patents
電磁ポンプ用の内側固定子を作る方法Info
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Description
原子炉プラントの中で導電性の液体金属冷却材を循環さ
せる為に普通使われる形式の様な環状線形流電磁誘導ポ
ンプの改良に関する。この様な冷却材循環ポンプ及び液
体金属で冷却される核分裂原子炉並びにその動作や或い
はこの様な役務における作用が、例えば1985年4月
2日に付与された米国特許第4,508,677号に記
載されている。
磁誘導ポンプは、一般的に環状の流路又はダクトを持
ち、それが交互に設けられた多数の環状固定子コイル及
び磁気固定子鉄で構成された列によって取囲まれてい
る。こう云う形式の電磁ポンプは、普通単一固定子環状
線形流電磁誘導ポンプと呼ばれていて、液体金属で冷却
される核分裂原子炉に使う場合が、1989年8月22
日に付与された米国特許第4,859,885号及び1
989年11月21日に付与された同第4,882,5
14号に記載されている。
よりも更に万能的な線形流電磁誘導ポンプの設計は二重
固定子装置である。この電磁ポンプ装置は、上に述べた
特許に記載される様な単一固定子装置に加えて、2番目
又は内側の固定子装置を備えており、それが今述べたポ
ンプの中心の線形液体流ダクト又は流路の中に同心に収
容され且つその中に封じ込まれている。2番目の固定子
の列も、交互に多数の環状固定子コイル及び固定子鉄を
設けることによって構成されている。この外側及び内側
又は二重固定子が組合さって、環状流ダクトの中を直線
的に通過する液体に対して作用する。
は、ポンプの単位寸法当たりの圧送容量が一層大きく、
又はその代りに同じ容量が一層小形のポンプ装置によっ
て得られる。従って、二重固定子ポンプは、取分け効率
及び融通性が一層高いと云う利点がある。上に引用した
米国特許第4,508,677号、同第4,859,8
85号及び同第4,882,514号の内容をこゝで引
用しておくことにする。
液体金属冷却材を循環させる為に、液体金属で冷却され
る核分裂原子炉プラントで使うのに適した二重固定子環
状線形流電磁誘導ポンプの内側固定子ユニットを作る方
法に関する。この発明の方法は、導体のストリップの環
状固定子コイル及び積層磁気固定子リングで構成された
内側固定子の部品を形成して組立てる工程又は手段を含
む。
ついて説明すると、導電液体系の中で使う為の二重固定
子環状線形流電磁誘導ポンプ10が、典型的には次に述
べる様な部品を組立てゝ構成されている。ポンプ・ハウ
ジング12は、普通は円筒形ユニットであるが、電磁誘
導装置を取囲んでいて、液体金属で冷却される核分裂原
子炉の冷却材媒質として普通使われる液体ナトリウム金
属の侵食性環境内で潜没してポンプが動作することが出
来る様にするのに必要な保護作用をしている。ポンプ集
成体の内側固定子が中心支持柱14に固定されて、それ
によって支持されている。この発明の対象とするのは二
重固定子電磁ポンプ10であるが、これは液体金属がそ
の中を磁気的な推進作用によって通過出来る様にする環
状流路16を持っている。環状流路16が、外側の流れ
導管18と、その中に同心配置された相隔たる一層小さ
な内側流れ導管20とによって限定されている。入口2
2が環状流路16の入口となり、出口24がそれからの
吐出部となることにより、全般的に底の入口22から頂
部の出口24へと上向きに、ポンプ10を通る液体金属
の誘導による線形流が起こる様にしている。
2と外側流れ導管18との間に配置された環状の列とし
て構成されていて、導管18の外側を円周方向に伸びて
いる。外側固定子26は一般的に普通の設計であってよ
く、固定子磁性鉄28と固定子コイル30で構成された
交互に積重ねられた多数の環状固定子ユニットで構成さ
れている。固定子コイル30は普通はそれ自身の上に銅
金属のストリップ又はリボン32を巻装して、適当な寸
法のコイル状のユニットとし、電気絶縁物に包み込んで
構成される。コイル端子又は電力導線が外側コイル30
の外周から伸びている。固定子磁性鉄28は横に並べて
整合して、複合ユニットとなる様に積層した薄い鉄要素
又は積層板で構成されるのが普通である。鉄要素は連続
的な複合リングに積層するか又は多数の個別の複合ユニ
ット又はパッケージに積層し、それを組立てゝリング形
にすることが出来る。
れている様な従来の単一固定子電磁ポンプでは、固定子
鉄リング28及び固定子コイル30が互いに交互に重畳
して積重ねられて、環状流れ導管18を取囲む列26を
形成し、磁気的な推進作用を持つ線形流路となる。環状
流れダクトの外側の固定子コイル及び鉄リングのこの1
個の列が、パルス状の液体金属推進力を発生する。
流電磁ポンプでは、単一固定子ポンプの設計と共通の、
今述べた外側固定子の列26の他に、内側固定子40
が、内側流れ導管20の内側に配置された環状の列を構
成しており、この為環状固定子40が導管20の内側に
円周方向に配置されて、導管20によって取囲まれてい
る。外側固定子26と同様に、内側固定子40は、絶縁
されてそれ自体の上に巻装した銅金属のストリップ又は
リボン44を適当な寸法のコイル状のユニットにしたコ
イル42で構成されているのが典型的であり、端子又は
導線46がコイルの内側から伸びている。同様に、固定
子鉄リング48は、横に並べて整合させて連続的な複合
リングに積層した薄い鉄要素又は積層板50で構成され
ている。内側固定子コイル42及び固定子鉄リング48
が互いに重畳して交互に積重ねられて、内側流れ導管2
0の内側に封入され且つこの導管によって取囲まれた環
状の列40を形成する。コイル42はリング48から絶
縁されている。
部品から同じ様に組立てられる。この部品は、導電性の
銅コイルと絶縁された磁性鉄リングとを環状の列として
交互に積重ねるが、その組立て及び動作は、取組むべき
状況又は要因がかなり異なる。例えば、外側固定子で
は、コイル及びリングの相次ぐ層の整合は、こう云う環
状部品が円筒形の流れ導管18の外側の周りに取付けら
れることによって保証される。然し、内側固定子では、
内側流れ導管20は内側固定子の積重ね又は列40の外
側にあり、導管20は、固定子ユニットが組立てられ
て、その配線が完了するまでは、固定子ユニットの周り
に取付けられない。この為、内側固定子の部品の整合が
必要になる。
プのポンプ固定子からその中を推進させられる液体金属
への熱伝達は、固定子と流れダクトの環体の界面に存在
するすき間によって実質的に左右される。即ち、すき間
が大きければ、熱伝達が減少して、固定子の温度が上昇
し、これに対してすき間が小さいと、反対の効果が生ず
る。
定子と流れ導管18の界面にあるすき間は、ステンレス
鋼の様な典型的な導管の材料が大きな熱膨張係数を持
ち、固定子用の典型的な鉄材料が一層小さい熱膨張係数
を持つと云う有利な条件によって最小限に抑えられる。
この為、ポンプが動作温度になると、流れ導管18の熱
膨張が外側固定子26の熱膨張を越え、この為界面での
密なはめ合せが保証される。
定子について云うと、同じ又は同様な部品の構成材料を
使うと、逆の状況になる。即ち、流れ導管20が、ポン
プを動作温度にした時に、固定子の鉄リングから遠ざか
る。更にその事情を複雑にしているのは、外側及び内側
流れ導管18,20は、その間の目立った熱膨張の差を
避ける為に同じ材料で作ると云う条件であり、この為に
ポンプの中の流路16の寸法に変化が起こる。この為、
内側固定子の設計としては、ポンプの動作温度で固定子
の鉄と流れ導管の界面に於けるすき間を最小限にする様
な設計にする必要性がはっきりとある。
の実施例があるが、その電気端子又は導線46がコイル
から内向きに突出している。好ましくはコイルの1端を
使って、電源に接続する為の端子にする。更に、普通は
銅又は同じ様な金属のストリップ又はリボンを巻装して
作られるコイルは、多重巻線により、又は互いに上下に
重ね合せた2つ又は更に多くの層を組合せることによ
り、1つ又は更に多くの層に形成することが出来る。
銅ストリップの両端を1対の心棒54−54′に巻付け
ることから始まり、銅の全ての自由なストリップ44が
心棒に巻付けられるまで、心棒を反対向きに回転し、そ
うなった時、2つのコイル巻線は、一方を他方の上に配
置することによって隣合せにする。この為、2つの巻装
コイルを接続している残りの中間の銅ストリップ部分5
6がコイル又は積重ねられた複合体の列の内側に一体に
配置された端子部分になる。
に述べた様に、ストリップ44の両端を反対に回転する
心棒54に巻装するが、上層の様な一方のコイルは外径
を小さめの寸法にして巻装する点が異なる。短い方の上
層のコイルを下層のコイルと合せた後、完成されたコイ
ル42のそれと等しい内径及び高さを持つ短い円筒型を
両方のコイル層の周りに配置する。その後、上層の銅体
ストリップ44を調節して型に向ってきっちり外向きに
拡がらせ、必要に応じてその自由端を押したり引張った
りして互いに合せる。
る。完成されたコイルと同じ内径及び高さを持つ短い円
筒型をこの後この層の周りに配置する。心棒を更に回転
すると、各々の銅ストリップの残りの部分的な部分又は
半分の長さの部分が同時に型の中に送込まれ、残りの銅
ストリップを使い切った時、上層のコイルが出来る。こ
の更に変形は、銅ストリップの別々の長さの2つの巻線
を一体に接続しないことである。2つの層状の巻線を、
連続的なストリップではなく、溶接又はろう付けの移行
継目で結合する。
2,514号に示されている様に、鉄要素の別々の複合
ユニット又はパケットで組立てられるかどうかに関係な
く、鉄リングがその内径の所で連続的である様な外側固
定子の鉄の場合と異なり、内側固定子の鉄リング48は
その外径の所では大体連続的でなければならない。この
条件の為、必然的に従来普通に用いられて来た様な鉄要
素の個別の複合ユニット又はパケットを使うことが出来
ない。
分な数のテーパつき又はくさび形要素58を単独に、又
は適当な間隔で相隔てゝ平坦な要素と組合せて使うこと
により、多数の鉄要素又は葉片を環状又はリング状に結
合することにより、内側固定子の連続的な鉄リングを作
る。組立てられたリングの個別の要素が、セラミック接
着剤又は機械的な装置の様な適当な結合手段によって、
互いに積層される。適当な機械的な手段が図8乃至14
に示されており、各々の要素の共通の場所を通抜ける穿
孔スロット60を有する。ボルト62、曲げた端64を
持つ耳片、バー66、管68、ピン等の様な機械的な結
合部材を使う。
子ユニットを締付けることが非常に望ましい。内側固定
子40では、この作用は、各々の積層ユニットの鉄を内
側整合リング70の外径に対して引張ることによって行
なうことが出来る。これは、半径方向の向きのボルト7
2を整合リング70の内径からパッケージの鉄要素のね
じ孔74に通すことによって行なわれる。こうして整合
リング70が、内側固定子の積層リング集成体の一体の
一部分になる。
ングに対する取付けには、該ユニットの後側の鉄を通る
ドリル孔を開けてねじ山を切ったバーを設けることが出
来る。図12,13,14に示す様なこの様な結合部材
で、一番狭い寸法を磁束通路に対して法線方向に配置す
ると、ポンプの性能に対して起こり得る影響を極く小さ
くすることが出来る。
リングは、304又は316ステンレス鋼の様な熱膨張
の大きい合金で作る。この為、積層リングの膨張の割合
が、整合リングと固定子の鉄の膨張の割合の合成にな
る。動作温度が高いことゝ組合せて、合成の膨張の割合
により、内側固定子の鉄が内側の流れダクトと比肩し得
る様な熱膨張になることが十分に保証出来る。この為、
内側固定子の鉄と流れダクトの間のすき間及び内側固定
子の温度が最小限にされる。更に、組立ての時に締まり
ばめを使うことにより、内側流れ導管が、完成された内
側固定子に対する重要な締付け帯として作用する。
断面図。
の線A−Aで切った断面図。
体を図2の線B−Bで切った部分的な断面図。
要素部品の平面図。
斜視図。
る機械的な結合部材のうちの1つの斜視図。
なる機械的な結合部材のうちの1つの斜視図。
なる機械的な結合部材のうちの1つの斜視図。
なる機械的な結合部材のうちの1つの斜視図。
なる機械的な結合部材のうちの1つの斜視図。
なる機械的な結合部材のうちの1つの斜視図。
の斜視図。
Claims (10)
- 【請求項1】 環状固定子コイル及び積層鉄固定子リン
グの交互のユニットで構成された内側固定子を組立てる
工程を含んでいて、導電液体金属中で使われる二重固定
子環状線形電磁ポンプの内側固定子ユニットを作る方法
に於て、 心棒の上に絶縁銅ストリップを巻きながら、形成された
コイルの内側から内向きに突出する少なくとも2つのス
トリップ部分を端子として残すことによって、固定子コ
イル・ユニットを形成し、 多数の薄い鉄要素を積層して構成された鉄固定子リング
・ユニットを組立てることによって複合鉄リングを形成
し、 多数のこうして巻装した固定子コイル及び積層鉄リング
を環状の列として交互に積重ねて、液体金属系内で使う
為の二重固定子環状線形電磁ポンプの内側固定子ダクト
の中に取付ける為の複合内側固定子とする工程を含む方
法。 - 【請求項2】 多数の薄い鉄要素を積層して構成され
て、複合鉄リングを形成するように組立てられた環状ユ
ニットが、該複合鉄リングがテーパつき鉄要素を含む請
求項1記載の方法。 - 【請求項3】 多数の薄い鉄要素を積層して構成され
て、複合鉄リングを形成するように組立てられた環状ユ
ニットが、セラミック接着剤によってリング内で結着さ
れている請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 多数の薄い鉄要素を積層して構成され
て、複合鉄リングを形成するように組立てられた環状ユ
ニットの薄い鉄要素が、何れも穿孔スロットを備えてい
ると共に、該穿孔スロットを通抜ける機械的な結合部材
によってリング内に固着されている請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 環状固定子コイル及び積層鉄固定子リン
グの交互のユニットで構成された内側固定子を組立てる
工程を含んでいて、導電液体金属内で使われる二重固定
子環状線形電磁ポンプの内側固定子ユニットを作る方法
に於て、 1対の心棒の上に少なくとも1つの銅ストリップの両端
を巻付けることによって上層及び下層を持つ固定子コイ
ルを形成し、上層の巻線を下層の巻線の上に重ねてスト
リップ巻線の2層を隣合せて銅ストリップの複合2層コ
イルを作り、 多数の薄い鉄要素を積層して構成される鉄固定子リング
・ユニットを組立てて複合鉄リングを形成し、 多数の2層巻装固定子コイル及び積層鉄リングを環状の
列として交互に積重ねて、液体金属系の中で使う為の二
重固定子環状線形流電磁ポンプの内側固定子ダクト内に
取付ける為の複合内側固定子を作る工程を含む方法。 - 【請求項6】 組立てられた環状ユニットが、多数の薄
い鉄要素を積層して構成されて、テーパつき鉄要素を含
む複合鉄リングを形成する請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 多数の薄い鉄要素を積層して構成され
て、複合鉄リングを形成する様に組立てられた環状ユニ
ットが、セラミック接着剤によってリング内に結着され
ている請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 多数の薄い鉄要素を積層して構成され
て、複合鉄リングを形成する様に組立てられた環状ユニ
ットの薄い鉄要素が、夫々穿孔スロットを備えていると
共に、該穿孔スロットを通る機械的な結合部材によって
リング内に固着されている請求項5記載の方法。 - 【請求項9】 多数の薄い鉄要素を積層して構成され
て、複合鉄リングの囲みを形成する様に組立てられた環
状ユニットが、固定用鉄帯に固定されている請求項5記
載の方法。 - 【請求項10】 環状固定子コイル及び積層鉄固定子リ
ングの交互のユニットで構成された内側固定子を組立て
る工程を含んでいて、導電液体金属中で使う為の二重固
定子環状線形流電磁ポンプの内側固定子ユニットを作る
方法に於て、 心棒の上に少なくとも1つの銅ストリップの両端を巻付
けることによって多層を持つ固定子コイルを形成し、銅
ストリップの巻線を同心に積重ねることによってストリ
ップ巻線を隣合せて銅ストリップの複合コイルを作り、 多数の薄い鉄片要素を横に突合せて積層して構成された
鉄固定子リング・ユニットを組立てて、複合鉄リングを
形成すると共に、それを取囲む周縁方向の締付け帯を設
け、 多数の複合固定子コイル及び積層鉄リングを環状の列と
して交互に積重ねて、その中で液体金属を循環させる為
に、液体金属系の中で使う為の二重固定子環状線形流電
磁ポンプの内側固定子ダクト内に設ける複合内側固定子
を作る工程を含む方法。
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