JPH0996693A - Control rod drive mechanism - Google Patents

Control rod drive mechanism

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Publication number
JPH0996693A
JPH0996693A JP7253291A JP25329195A JPH0996693A JP H0996693 A JPH0996693 A JP H0996693A JP 7253291 A JP7253291 A JP 7253291A JP 25329195 A JP25329195 A JP 25329195A JP H0996693 A JPH0996693 A JP H0996693A
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JP
Japan
Prior art keywords
magnet
control rod
drive mechanism
rod drive
mechanism according
Prior art date
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Pending
Application number
JP7253291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Sato
能文 佐藤
Nobuyuki Tanaka
信之 田中
Yukio Watabe
幸夫 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to DE69622808T priority patent/DE69622808T2/en
Priority to EP96115554A priority patent/EP0766263B1/en
Priority to US08/722,765 priority patent/US5793826A/en
Priority to EP98124272A priority patent/EP0908899A3/en
Priority to CNB031073654A priority patent/CN1315133C/en
Priority to CNB961201282A priority patent/CN1147868C/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control rod drive mechanism in which the reliability is enhanced, while facilitating the repair and replacement, by enhancing the rigidity thereby making it possible to inspect the driving state of control rod even during the operation of a plant. SOLUTION: The control rod drive mechanism comprises a magnet coupling including a first magnet disposed below a drive shaft while being split into a plurality of sections in order to transmit the rotary driving power of a motor to the drive shaft and a second driving side magnet 101 carried on the rotary shaft of motor while being split into a plurality of sections on the outside of the first magnet, and a tubular outer yoke 100 for fitting the second magnet 101 on the inner face side thereof. The surface 110 of outer yoke 100 for mounting the second magnet 101 is in flush, in the radial direction, with the inner face of outer yoke located above or it is set on the inside thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は軽水炉としての沸騰
水型原子炉(以下、BWRという。)に使用される制御
棒駆動機構(以下、CRDという。)に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control rod drive mechanism (hereinafter, referred to as CRD) used in a boiling water reactor (hereinafter, referred to as BWR) as a light water reactor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は一般のBWRを示す概略構成図
である。図に示すように、原子炉圧力容器(以下、RP
Vという。)1内には、減速材を兼ねる冷却材2が収容
される一方、RPV1の中央下部には炉心3が配置さ
れ、炉心シュラウド4により取り囲まれている。炉心3
には多数の燃料集合体(図示せず)が装荷され、4体一
組の燃料集合体間に制御棒5が挿脱自在に収容される。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a schematic block diagram showing a general BWR. As shown in the figure, the reactor pressure vessel (hereinafter RP
It is called V. ) 1 contains a coolant 2 which also serves as a moderator, while a core 3 is arranged in the lower center of the RPV 1 and is surrounded by a core shroud 4. Core 3
A large number of fuel assemblies (not shown) are loaded in the fuel cell, and the control rods 5 are removably housed between a set of four fuel assemblies.

【0003】このBWRにおいて、冷却材2は炉心3内
を上方に向かって流れ、その間に炉心3から核分裂連鎖
反応により発生する熱を冷却材2に伝達し、冷却材2を
加熱し、加熱された冷却材2は水と蒸気の気液二相流と
なって炉心3上方へ移動し、炉心3から気水分離器6に
案内される。
In this BWR, the coolant 2 flows upward in the core 3, while the heat generated by the nuclear fission chain reaction from the core 3 is transferred to the coolant 2 to heat and heat the coolant 2. The coolant 2 becomes a gas-liquid two-phase flow of water and steam, moves above the core 3, and is guided from the core 3 to the steam separator 6.

【0004】気液二相流の冷却材は、気水分離器6で水
と蒸気に分離された後、蒸気は図示しない蒸気乾燥器を
経て主蒸気配管から蒸気タービン系に送られて蒸気ター
ビンを駆動させる。蒸気タービン系で仕事をした蒸気
は、復水器で凝縮されて復水となった後、原子炉復水・
給水系を経てRPV1内に給水として再び戻される。
The gas-liquid two-phase coolant is separated into water and steam by a steam separator 6, and the steam is sent from a main steam pipe to a steam turbine system through a steam dryer (not shown) to be sent to a steam turbine. Drive. The steam that worked in the steam turbine system is condensed in the condenser and condensed.
It is returned to the RPV 1 as water supply through the water supply system.

【0005】一方、気水分離器6で分離された水は、ダ
ウンカマ部7を流下し、原子炉復水・給水系を通って送
られてくる給水と混合した状態で炉心3下部に案内さ
れ、再び炉心3に導かれる。
On the other hand, the water separated by the steam separator 6 flows down the downcomer section 7 and is guided to the lower part of the core 3 in a state where it is mixed with the feedwater sent through the reactor condensate / feedwater system. , Is again guided to the core 3.

【0006】また、RPV1の炉心3には、原子炉の起
動・停止や炉出力調整のため、制御棒5がCRD8によ
り出し入れされる。このCRD8はRPV1の底部1a
から下方に延びるCRDハウジング9内に収容される一
体構造物であり、CRDハウジング9の下部フランジ9
aにボルト接合により固定される。
A control rod 5 is inserted into and removed from the core 3 of the RPV 1 by a CRD 8 for starting / stopping the reactor and adjusting the reactor output. This CRD8 is the bottom 1a of RPV1.
Is a one-piece structure housed in a CRD housing 9 extending downward from the lower flange 9 of the CRD housing 9.
It is fixed to a by bolting.

【0007】CRD8は、図11に示されるように電動
駆動型のCRDであり、下部に電動機10が取り付けら
れ、この電動機10の回転軸11はギアカップリング機
構12を介してCRD8の駆動軸13に連結される。こ
の駆動軸13はボールねじ軸14に回転一体に連結さ
れ、このボールねじ軸14にはボールナット15が螺合
している。
As shown in FIG. 11, the CRD 8 is an electric drive type CRD, and an electric motor 10 is attached to the lower part thereof. A rotary shaft 11 of the electric motor 10 is a drive shaft 13 of the CRD 8 via a gear coupling mechanism 12. Connected to. The drive shaft 13 is rotatably connected to a ball screw shaft 14, and a ball nut 15 is screwed onto the ball screw shaft 14.

【0008】ボールナット15には、対をなすローラ1
6がガイドチューブ17の内周面に形成された軸方向の
取付板18を挟持するように取り付けられる。また、ボ
ールナット15の上方には、中空ピストン19が設置さ
れ、この中空ピストン19は上端に取り付けられたカッ
プリング20を介して制御棒5に連結される。
The ball nut 15 has a pair of rollers 1
6 is attached so as to sandwich an axial mounting plate 18 formed on the inner peripheral surface of the guide tube 17. A hollow piston 19 is installed above the ball nut 15, and the hollow piston 19 is connected to the control rod 5 via a coupling 20 attached to the upper end.

【0009】また、電動機10には電磁ブレーキ21が
取り付けられ、この電磁ブレーキ21を作動させること
により電動機10を停止させる。この電磁ブレーキ21
の下端にはシンクロ位置検出器22が設けられ、このシ
ンクロ位置検出器22により制御棒5の位置を検出す
る。
An electromagnetic brake 21 is attached to the electric motor 10, and the electromagnetic brake 21 is operated to stop the electric motor 10. This electromagnetic brake 21
A synchro position detector 22 is provided at the lower end of the synchro position detector 22. The synchro position detector 22 detects the position of the control rod 5.

【0010】そして電動機10の上部でギアカップリン
グ機構12の周囲には、モータブラケット23が配設さ
れており、このモータブラケット23の上部には一次冷
却水の隔壁としてのスプールピース24が固定されてい
る。このスプールピース24には駆動軸13が貫通して
おり、駆動軸13のシール部材としてグランドパッキン
25を使用している。そして、それ以外の静止シール部
ではゴム製のOリング26,27を使用している。
A motor bracket 23 is arranged around the gear coupling mechanism 12 in the upper part of the electric motor 10, and a spool piece 24 as a partition wall of the primary cooling water is fixed to the upper part of the motor bracket 23. ing. The drive shaft 13 penetrates the spool piece 24, and a gland packing 25 is used as a seal member for the drive shaft 13. In other stationary seal portions, rubber O-rings 26 and 27 are used.

【0011】さらに、ガイドチューブ17の上部には、
中空ピストン19の所定長以上の上昇移動を阻止するス
トップピストン28を介してシリンダ29が固定され、
このシリンダ29とストップピストン28との間にコイ
ルバネ30が装着されている。そして、シリンダ29と
上部ガイド31との間には、バッファ用の皿ばね機構3
2が装着されている。
Further, on the upper part of the guide tube 17,
A cylinder 29 is fixed via a stop piston 28 that prevents upward movement of the hollow piston 19 beyond a predetermined length,
A coil spring 30 is mounted between the cylinder 29 and the stop piston 28. The disc spring mechanism 3 for the buffer is provided between the cylinder 29 and the upper guide 31.
2 is installed.

【0012】このように構成されたCRD8において、
電動機10を回転駆動させることにより、回転軸11お
よび駆動軸13を介してボールねじ軸14が回転し、こ
のボールねじ軸14の回転によりボールナット15が上
下動するようになっている。
In the CRD 8 thus constructed,
By rotating the electric motor 10, the ball screw shaft 14 rotates via the rotary shaft 11 and the drive shaft 13, and the rotation of the ball screw shaft 14 causes the ball nut 15 to move up and down.

【0013】その際、ボールナット15はローラ16を
介し取付板18により回転が規制されて上下動し、この
ボールナット15の上下動により中空ピストン19を介
して制御棒5が上下動する。この制御棒5の上下動によ
り炉心3への挿入・引き抜き量が調整され、炉出力が制
御される。
At this time, the ball nut 15 moves up and down with the rotation of the mounting plate 18 being regulated by the roller 16 so that the control rod 5 moves up and down via the hollow piston 19 by the up and down movement of the ball nut 15. The vertical movement of the control rod 5 adjusts the amount of insertion and withdrawal into and from the core 3 to control the reactor output.

【0014】次に、BWRに緊急事態が発生して原子炉
をスクラムさせる場合について説明する。すなわち、原
子炉スクラム時には、CRDハウジング9の下部フラン
ジ9aに接続されたスクラム挿入配管33から注入口3
4を介して中空ピストン19の下面側に高圧駆動水が供
給される。この高圧駆動水の供給によりボールナット1
5上に設置されている中空ピストン19が上方に押し上
げられ、制御棒5を炉心3内に高速で挿入させることに
より、原子炉はスクラムされる。ここで、中空ピストン
19のスクラム位置は、リードスイッチ35を有するス
クラム位置検出器36により検出される。
Next, a case where an emergency situation occurs in the BWR and the reactor is scrammed will be described. That is, at the time of reactor scram, the scram insertion pipe 33 connected to the lower flange 9a of the CRD housing 9 is used to feed the inlet 3
The high-pressure drive water is supplied to the lower surface side of the hollow piston 19 via 4. By supplying this high-pressure drive water, ball nut 1
The hollow piston 19 installed on the No. 5 is pushed up and the control rod 5 is inserted into the core 3 at high speed, so that the reactor is scrammed. Here, the scrum position of the hollow piston 19 is detected by a scrum position detector 36 having a reed switch 35.

【0015】上述の従来のCRDにおいては、駆動軸1
3が一次冷却水の隔壁としてのスプールピース24を貫
通しており、駆動軸13のシール部材としてグランドパ
ッキン25を使用している。そして、それ以外の静止シ
ール部ではゴム製のシール部では一次冷却水を完全にシ
ールすることは不可能であり、若干の漏洩を許容してい
る。また、グランドパッキン25およびゴム製のOリン
グ26,27は非金属材料からなっているため経年劣化
し、定期的に交換する必要がある。その結果、メンテナ
ンス頻度が高くなる課題があった。
In the above-mentioned conventional CRD, the drive shaft 1
3 penetrates the spool piece 24 as the partition wall of the primary cooling water, and the gland packing 25 is used as the seal member of the drive shaft 13. In the other static seal parts, the rubber seal part cannot completely seal the primary cooling water, and some leakage is allowed. Further, since the gland packing 25 and the rubber O-rings 26 and 27 are made of a non-metallic material, they deteriorate over time and need to be replaced regularly. As a result, there is a problem that the maintenance frequency becomes high.

【0016】そこで、この問題を解決するために、前記
前記電動機の回転動力をマグネットの磁力で圧力隔壁を
介して非接触に前記ボールネジに伝達して、圧力隔壁の
貫通部が不要となる制御棒駆動機構が特願平7−325
57号として出願されている。
In order to solve this problem, therefore, the rotational power of the electric motor is transmitted to the ball screw in a non-contact manner via the pressure partition wall by the magnetic force of the magnet, so that the penetrating portion of the pressure partition wall becomes unnecessary. Drive mechanism is Japanese Patent Application No. 7-325
It has been filed as No. 57.

【0017】この特願平7−32557号に記載された
発明について、図12を参照して説明する。CRD50
は、電動駆動型制御棒駆動機構であり、RPV1の底部
1aから下方に延びるように配設されたCRDハウジン
グ9の下部フランジ9aにボルト締めにて固定されてい
る。
The invention described in Japanese Patent Application No. 7-32557 will be described with reference to FIG. CRD50
Is an electric drive type control rod drive mechanism, which is fixed to the lower flange 9a of the CRD housing 9 arranged so as to extend downward from the bottom portion 1a of the RPV 1 by bolting.

【0018】CRD50はその下部にステッピングモー
タなどの電動機51が取り付けられ、この電動機51か
らの回転駆動力はマグネットカップリング52を介して
駆動軸53に伝達される。マグネットカップリング52
は、駆動軸53の下部に配設し被駆動側の第1マグネッ
トとしてのインナー磁石54と、このインナー磁石54
の外側に一次冷却水隔壁としてのスプールピース56を
隔てて電動機51軸に設けた駆動側の第2マグネットと
してのアウター磁石55とから構成されている。これら
インナー磁石54およびアウター磁石55はいずれも円
筒状のマグネットを縦に偶数個等分割し、半径方向に着
磁して磁極を交互に並設した構造である。
An electric motor 51 such as a stepping motor is attached to the lower portion of the CRD 50, and the rotational driving force from the electric motor 51 is transmitted to the drive shaft 53 via the magnet coupling 52. Magnet coupling 52
Is an inner magnet 54 that is disposed below the drive shaft 53 and serves as a first magnet on the driven side.
And an outer magnet 55 as a second magnet on the drive side, which is provided on the shaft of the electric motor 51 with a spool piece 56 as a primary cooling water partition wall separated from the outside. Each of the inner magnet 54 and the outer magnet 55 has a structure in which an even number of cylindrical magnets are vertically divided and magnetized in the radial direction to alternately arrange magnetic poles.

【0019】駆動軸53はボールねじ軸14に連結さ
れ、駆動軸53の回転駆動力はボールねじ軸14に伝達
される。このボールねじ軸14の回転がボールナット1
5の上下動に変換され、ボールねじ軸14、ボールナッ
ト15およびローラ16により中空ピストン昇降機構が
構成されるのは図11に示された従来例と同様である。
The drive shaft 53 is connected to the ball screw shaft 14, and the rotational driving force of the drive shaft 53 is transmitted to the ball screw shaft 14. The rotation of the ball screw shaft 14 causes the ball nut 1 to rotate.
5, the hollow piston lifting mechanism is constituted by the ball screw shaft 14, the ball nut 15, and the roller 16 as in the conventional example shown in FIG.

【0020】また、電動機51の上部で、マグネットカ
ップリング52の周囲には、モーターブラケット57が
配設されている。そして、スプールピース56とCRD
ハウジング9の下部フランジ9aとの間のシール部材に
は、メタルOリング66が用いられ、このメタルOリン
グ66により一次冷却水の漏洩が防止されるとともに、
ゴム製のOリングに比べメンテナンス頻度を低くしてい
る。
A motor bracket 57 is arranged above the electric motor 51 and around the magnet coupling 52. And spool piece 56 and CRD
A metal O-ring 66 is used as a seal member between the lower flange 9a of the housing 9 and the metal O-ring 66 prevents primary cooling water from leaking.
Maintenance frequency is lower than that of rubber O-rings.

【0021】このような構成のCRD50においては、
電動機51の回転駆動によりマグネットカップリング5
2を介して駆動軸53を回転させる。すなわち、電動機
51の回転駆動により駆動側のアウター磁石55が回転
し、この回転に伴い被駆動側のインナー磁石54が回転
することで、駆動軸53を回転させる。駆動軸53が回
転すると、ボールねじ軸14を回転させてボールナット
15を上下動(昇降)させる。このボールナット15の
昇降に伴って中空ピストン19を介して制御棒5が上下
動し、炉出力の調整が行われる。
In the CRD 50 having such a structure,
The magnetic coupling 5 is driven by the rotation of the electric motor 51.
The drive shaft 53 is rotated via 2. That is, the outer magnet 55 on the drive side is rotated by the rotational driving of the electric motor 51, and the inner magnet 54 on the driven side is rotated with this rotation, thereby rotating the drive shaft 53. When the drive shaft 53 rotates, the ball screw shaft 14 is rotated to move the ball nut 15 up and down (up and down). As the ball nut 15 moves up and down, the control rod 5 moves up and down via the hollow piston 19 to adjust the furnace power.

【0022】また、制御棒5の挿入位置への保持は、電
動機51自体の保持トルクによりボールねじ軸14の回
転を規制することにより行われる。一方、原子炉をスク
ラムさせる場合には、図11に示される従来例と同様で
ある。
The control rod 5 is held at the insertion position by restricting the rotation of the ball screw shaft 14 by the holding torque of the electric motor 51 itself. On the other hand, in the case of scramming the reactor, it is the same as the conventional example shown in FIG.

【0023】図12に示される従来例では、CRD50
は駆動軸53の下部に配設し被駆動側のインナー磁石5
4と、このインナー磁石54の外側にスプールピース5
6を隔てて電動機51軸に設けた駆動側のアウター磁石
55とから構成したマグネットカップリング52を配置
したことにより駆動軸53のシール部を不要にしてい
る。従って、スプールピース56を貫通する部品がなく
なるため、従来のグランドパッキンのような軸シール部
材を必要としていない。
In the conventional example shown in FIG. 12, the CRD 50 is used.
Is disposed below the drive shaft 53 and is the inner magnet 5 on the driven side.
4 and the spool piece 5 on the outside of the inner magnet 54.
By arranging the magnet coupling 52 composed of the outer magnet 55 on the drive side provided on the shaft of the electric motor 51 with the space 6 therebetween, the seal portion of the drive shaft 53 is unnecessary. Therefore, since there is no part that penetrates the spool piece 56, a shaft seal member such as the conventional gland packing is not required.

【0024】また、図13(a)は図12のCRD50
に適用できるマグネットカップリング健全性診断装置を
示す一部縦断面図であり、図13(b)は図13(a)
のD−D線矢視断面図である。なお、図12に示す実施
例と異なる部分はスプールピース56の下部とその周辺
部だけであるので、図13(a)ではその部分のみを示
す。以下、スプールピース56の下部の中空円筒状の部
分を圧力隔壁58という。そして、図13(a)では、
この圧力隔壁58を断面にしていない。この従来の技術
においては、インナー磁石54(第1マグネット)とア
ウター磁石55(第2マグネット)との間に線状、また
は膜状の導体を配置している。図13(a)には、圧力
隔壁58の外周面上に線状の導線59を上下(軸)方向
に往復させて取り付けている。また、図13(b)に
は、インナー磁石54とアウター磁石55との間の磁界
の一部が示され、インナー磁石54,アウター磁石5
5,アウターヨーク60,インナーヨーク61およびイ
ンナー磁石54とアウター磁石55の間の空隙により、
磁気回路が形成され、同図に示すような磁界が発生す
る。駆動時にはインナー磁石54およびアウター磁石5
5が同期して回転し、これに伴い、磁界も静止時とほぼ
同じ分布を保持しつつ回転する。
Further, FIG. 13A shows the CRD 50 of FIG.
FIG. 13 (b) is a partial longitudinal sectional view showing a magnet coupling soundness diagnostic apparatus applicable to FIG. 13 (a).
FIG. 7 is a sectional view taken along the line D-D of FIG. Since only the lower portion of the spool piece 56 and its peripheral portion are different from the embodiment shown in FIG. 12, only that portion is shown in FIG. 13 (a). Hereinafter, the hollow cylindrical portion below the spool piece 56 is referred to as a pressure partition wall 58. And in FIG. 13 (a),
The pressure partition 58 is not shown in cross section. In this conventional technique, a linear or film-shaped conductor is arranged between the inner magnet 54 (first magnet) and the outer magnet 55 (second magnet). In FIG. 13A, a linear conducting wire 59 is attached to the outer peripheral surface of the pressure partition wall 58 so as to reciprocate in the vertical (axial) direction. Further, FIG. 13B shows a part of the magnetic field between the inner magnet 54 and the outer magnet 55.
5, the outer yoke 60, the inner yoke 61, and the gap between the inner magnet 54 and the outer magnet 55
A magnetic circuit is formed and a magnetic field as shown in the figure is generated. Inner magnet 54 and outer magnet 5 during driving
5 rotates in synchronism with the rotation of the magnetic field while keeping the distribution of the magnetic field almost the same as at rest.

【0025】このインナー磁石54およびアウター磁石
55の回転により生ずる回転磁界により、導線59の上
下方向に張られた部分には、導線59の軸方向に誘導電
圧が発生する。この起電力は、磁石の回転速度が一定で
あれば、図14に示すような波形の周期的な電圧が導線
59の両端に現れる。なお、この図では、波形は台形状
であるが、一般に磁石の形状により波形は若干異なり、
幅広い磁石を使用した場合、上下の平坦部が長くなる傾
向がある。この電圧の振幅はインナー磁石54とアウタ
ー磁石55が作る、これらの磁石の間隙での磁束密度に
比例する。従って、電圧の振幅を測定することで、磁石
の磁力を判定し、制御棒駆動機構やスプールピースの分
解点検をすることなくプラント運転状態で磁力の劣化の
有無を確認している。
Due to the rotating magnetic field generated by the rotation of the inner magnet 54 and the outer magnet 55, an induced voltage is generated in the axial direction of the conducting wire 59 in the vertically stretched portion of the conducting wire 59. If the rotational speed of the magnet is constant, this electromotive force causes a periodic voltage having a waveform as shown in FIG. In addition, in this figure, the waveform is trapezoidal, but generally the waveform is slightly different depending on the shape of the magnet,
When a wide magnet is used, the upper and lower flat portions tend to be long. The amplitude of this voltage is proportional to the magnetic flux density created by the inner magnet 54 and the outer magnet 55 in the gap between these magnets. Therefore, by measuring the amplitude of the voltage, the magnetic force of the magnet is determined, and the presence or absence of deterioration of the magnetic force is confirmed in the plant operating state without overhauling the control rod drive mechanism and the spool piece.

【0026】図15(a),(b)はアウター磁石55
周辺の詳細構造を示すものである。上部ベアリング6
2,下部ベアリング63でその両端を支持されるアウタ
ーロータ64は、アウターヨーク60の内周壁に沿って
所定間隔を置いてアウター磁石55(第2マグネット)
が配置されている。このアウター磁石55は磁石固定部
材102を介してピン103で止められている。
FIGS. 15A and 15B show the outer magnet 55.
It shows a detailed structure of the periphery. Upper bearing 6
2. The outer rotor 64 whose both ends are supported by the lower bearing 63 has an outer magnet 55 (second magnet) at a predetermined interval along the inner peripheral wall of the outer yoke 60.
Is arranged. The outer magnet 55 is fixed by a pin 103 via a magnet fixing member 102.

【0027】一般に、着磁した磁石を半径方向にヨーク
に近づけて装着しようとすると、磁石とヨークの吸引力
のために組み付けが難しく、装着時に強くあたるなどし
て磁石が破損する場合がある。これを防ぐため、ヨーク
のマグネット装着面110に磁石を接触させて滑らせな
がら、正規の位置に装着するのが一般的な方法である。
特願平7−32557号に記載の発明では、上部ベアリ
ング62を取り付けるためアウターヨーク60上端部を
内側にすぼめた形状としているので、フランジ65とア
ウターヨーク60を分割構造とし、下方からアウター磁
石55を装着してからフランジ65をアウターヨーク6
0に取り付ける構造としている。
Generally, when a magnetized magnet is to be mounted in the radial direction close to the yoke, it is difficult to assemble due to the attraction force between the magnet and the yoke, and the magnet may be damaged by being strongly hit during mounting. In order to prevent this, it is a general method to mount the magnet in a regular position while bringing the magnet into contact with the magnet mounting surface 110 of the yoke and sliding the magnet.
In the invention described in Japanese Patent Application No. 7-32557, the upper yoke 62 has a shape in which the upper end portion of the outer yoke 60 is recessed inward for mounting the upper bearing 62. Therefore, the flange 65 and the outer yoke 60 have a split structure, and the outer magnet 55 is arranged from below. After attaching the flange 65 to the outer yoke 6
The structure is attached to 0.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の制御
棒駆動機構には以下のような課題がある。図15のよう
なフランジ65とアウターヨーク60の分割構造の場
合、フランジ65にはモータ動力が入力されるので、ア
ウターヨーク60との接合部にキーやピン113止めに
よる回り止め構造や溶接構造を採用し、また、肉厚を厚
くするなどして、この部分の剛性を高める必要がある。
このため、一体構造とした場合に比較し、構造が複雑で
製作工数がかかり、また、アウターロータ64が重くな
るので大きなモータ動力が必要となる問題があった。
The conventional control rod drive mechanism as described above has the following problems. In the case of the divided structure of the flange 65 and the outer yoke 60 as shown in FIG. 15, since the motor power is input to the flange 65, a rotation stopping structure or a welding structure by fixing the key or the pin 113 to the joint portion with the outer yoke 60 is used. It is necessary to increase the rigidity of this part by adopting it and increasing the wall thickness.
Therefore, as compared with the case of the integrated structure, there is a problem that the structure is complicated, the manufacturing man-hours are increased, and the outer rotor 64 becomes heavy, so that a large motor power is required.

【0029】また、図12の従来型の制御棒駆動機構お
よび特願平7−32558号に記載された発明に共通す
る課題として、炉心と制御棒との間の接触などにより摩
擦が高まった状態で電動機10で挿入操作をすると、制
御棒の挿入がなめらかに行えず、ボールねじ軸14,ボ
ールナット15などに過度な負荷が加わり、損傷を与え
る可能性がある。また、燃料にも損傷を与える場合も考
えられる。この摩擦力の大きさを判定するための検査は
定期点検時には実施されていた。
Further, as a problem common to the conventional control rod drive mechanism shown in FIG. 12 and the invention described in Japanese Patent Application No. 7-32558, a state where friction is increased due to contact between the core and the control rod, etc. If the electric motor 10 is used to insert the control rod, the control rod cannot be smoothly inserted, and an excessive load is applied to the ball screw shaft 14, the ball nut 15, and the like, which may cause damage. In addition, the fuel may be damaged. The inspection to determine the magnitude of this frictional force was carried out at the time of regular inspection.

【0030】特願平7−32558号に記載の発明につ
いての別の課題として、一般に磁石に衝撃を与えると、
その磁力がわずかに低下する場合があることが知られて
いる。磁石には、わずかであるがスクラム時の衝撃荷重
や地震荷重が加わる可能性があった。
As another object of the invention described in Japanese Patent Application No. 7-32558, in general, when a magnet is impacted,
It is known that the magnetic force may decrease slightly. There was a possibility that shock load and seismic load at the time of scrum could be applied to the magnet.

【0031】さらに、前期マグネットカップリング健全
性診断装置に関しては、インナー磁石とアウター磁石と
の間の断線や、その周囲の図示しない絶縁体の劣化が生
じた場合、電動機とスプールピースを制御棒駆動機構か
ら取り外して修理・交換を行う必要があった。
Further, regarding the magnet coupling soundness diagnostic device in the previous term, when the disconnection between the inner magnet and the outer magnet or the deterioration of the insulator (not shown) around the inner magnet and the outer magnet occurs, the motor and the spool piece are driven by the control rod. It was necessary to remove it from the mechanism for repair and replacement.

【0032】本発明は、係る従来の事情に対処してなさ
れたものであり、その目的は、構造の剛性を増し、また
プラント運転中でも制御棒駆動状態を検査可能にして信
頼性の向上を図ると同時に修理・交換の容易な制御棒駆
動機構を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above conventional circumstances, and an object thereof is to increase the rigidity of the structure and to improve the reliability by making it possible to inspect the control rod drive state even during plant operation. At the same time, it is to provide a control rod drive mechanism that is easy to repair and replace.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の制御棒駆動機構においては、請求項1記載
の発明では、原子炉の出力を制御する制御棒を上端に備
えた中空ピストンを昇降させる昇降装置に電動機の回転
を駆動軸を介して伝達し、制御棒を炉心内に挿入・引抜
する一方、スクラム時には高圧水を注入して前記中空ピ
ストンを押し上げて前記制御棒を炉心内に急速に挿入す
る制御棒駆動機構において、前記電動機の回転駆動力を
前記駆動軸に伝達すべく前記駆動軸の下部に複数に分割
されて設けられた第1マグネットとこの第1マグネット
の外側に配設され前記電動機の回転軸に複数に分割され
て備えられた駆動側の第2マグネットとを有するマグネ
ットカップリングと、前記第2マグネットを内面側に装
着する円筒状のアウターヨークとを有し、このアウター
ヨークの第2マグネットの装着面の半径方向位置は第2
マグネットの装着面の上方のアウターヨーク内面の半径
方向位置と同一または内側に形成されるものである。
In order to achieve the above object, in the control rod drive mechanism of the present invention, according to the invention of claim 1, a hollow piston having a control rod for controlling the output of the nuclear reactor at the upper end is used. The rotation of the electric motor is transmitted to the lifting device that raises and lowers the control rod through the drive shaft to insert and pull out the control rod into the core, while at the time of scram, high-pressure water is injected to push up the hollow piston to move the control rod into the core. In a control rod drive mechanism that is rapidly inserted into a drive shaft, a first magnet is provided in a plurality of parts below the drive shaft to transmit the rotational drive force of the electric motor to the drive shaft, and a first magnet is provided outside the first magnet. A magnet coupling having a second magnet on the driving side, which is arranged in a plurality of parts on the rotary shaft of the electric motor, and a cylindrical outer member for mounting the second magnet on the inner surface side. And a York, radial position of the mounting surface of the second magnet of the outer yoke and the second
It is formed at the same position as or inside the radial position of the inner surface of the outer yoke above the mounting surface of the magnet.

【0034】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明において、第2マグネットの装着面の上方のアウタ
ーヨーク内面に軸受けを装着するリングを設けるもので
ある。
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a ring for mounting a bearing is provided on the inner surface of the outer yoke above the mounting surface of the second magnet.

【0035】請求項3記載の発明では、請求項1記載の
発明において、第1マグネットと第2マグネットの回転
によって生ずる回転磁界によって誘導電圧を生ずる導体
を第1マグネットと第2マグネットとの間に配設し、第
1マグネットと第2マグネットとの間に形成されるトル
ク角の変化によって生ずる前記誘導電圧の波形の変化を
検出するものである。
According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a conductor for generating an induced voltage by a rotating magnetic field generated by the rotation of the first magnet and the second magnet is provided between the first magnet and the second magnet. It is arranged to detect a change in the waveform of the induced voltage caused by a change in the torque angle formed between the first magnet and the second magnet.

【0036】請求項4記載の発明では、請求項3記載の
発明において、誘導電圧の波形の変化を測定して前記ト
ルク角を推定する手段を備えたものである。請求項5記
載の発明では、請求項4記載の発明において、トルク角
を推定する手段に前記誘導電圧の波形の半周期分の時刻
歴波形に対してその左右対象性を用いるものである。
According to a fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, there is provided means for estimating the torque angle by measuring the change in the waveform of the induced voltage. According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the left / right symmetry is used for the means for estimating the torque angle with respect to the time history waveform of a half cycle of the waveform of the induced voltage.

【0037】請求項6記載の発明では、請求項5記載の
発明において、誘導電圧の半周期分の時刻歴波形の左右
対象性を、その半周期の中間の時間を境界とした2領域
について電圧値の時間積分値を比較して評価するもので
ある。
According to a sixth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, the left-right symmetry of the half-cycle time history waveform of the induced voltage is a voltage for two regions with an intermediate time of the half-cycle as a boundary. The values are evaluated by comparing the time integral values.

【0038】請求項7記載の発明では、請求項4記載の
発明で、トルク角から前記中空ピストンの昇降装置に加
わる負荷量を推定する手段を備えたものである。請求項
8記載の発明では、請求項1記載の発明において、第1
マグネットおよび第2マグネットの内少なくとも一方の
マグネットの表面にコーティングを施したものである。
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 4, further comprising means for estimating a load amount applied to the lifting device of the hollow piston from the torque angle. According to the invention described in claim 8, in the invention described in claim 1,
The surface of at least one of the magnet and the second magnet is coated.

【0039】請求項9記載の発明では、請求項1記載の
発明において、第1マグネットおよび第2マグネットの
内少なくとも一方のマグネットとこのマグネットに対し
て軸方向,半径方向,周方向において隣接するそれぞれ
の部材との間隙の内少なくとも一箇所の間隙に弾性体を
設けたものである。
According to a ninth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, at least one of the first magnet and the second magnet is adjacent to the magnet in the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction. The elastic body is provided in at least one of the gaps with the member.

【0040】請求項10記載の発明では、請求項1記載
の発明において、複数に分割された第1マグネットおよ
び第2マグネットの内少なくとも一方の分割されたマグ
ネットの間隙に弾性体を設けたものである。
According to a tenth aspect of the invention, in the invention of the first aspect, an elastic body is provided in the gap between at least one of the divided magnets of the first magnet and the second magnet. is there.

【0041】請求項11記載の発明では、請求項1記載
の発明において、アウターヨークと第2マグネットとの
間隙に弾性体を設けたものである。請求項12記載の発
明では、請求項1記載の発明において、第1マグネット
および第2マグネットから生ずる磁界を検知する磁気セ
ンサを前記マグネットカップリングを収容するハウジン
グの外周部に設けたものである。
According to an eleventh aspect of the invention, in the invention of the first aspect, an elastic body is provided in the gap between the outer yoke and the second magnet. According to a twelfth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a magnetic sensor for detecting a magnetic field generated from the first magnet and the second magnet is provided on an outer peripheral portion of a housing that houses the magnet coupling.

【0042】請求項13記載の発明では、請求項1記載
の発明において、第1マグネットおよび第2マグネット
から生ずる磁界を検知する磁気センサを前記マグネット
カップリングを収容するハウジングの内部に設けたもの
である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a magnetic sensor for detecting a magnetic field generated from the first magnet and the second magnet is provided inside a housing for accommodating the magnet coupling. is there.

【0043】請求項14記載の発明では、請求項13記
載の発明において、磁気センサは前記マグネットカップ
リングを収容するハウジングの外部から着脱可能に設け
たものである。
According to a fourteenth aspect of the invention, in the thirteenth aspect of the invention, the magnetic sensor is detachably provided from the outside of the housing that accommodates the magnet coupling.

【0044】請求項15記載の発明では、請求項1記載
の発明において、第1マグネットおよび第2マグネット
の回転支持はすべり軸受けで行うものである。上記構成
の制御棒駆動機構においては、請求項1記載の発明で
は、アウターヨークの上方からマグネット装着面に沿わ
せて面上を滑らせながらアウター磁石(第2マグネッ
ト)を装着することができる。
According to a fifteenth aspect of the invention, in the invention of the first aspect, the first magnet and the second magnet are rotatably supported by a slide bearing. In the control rod drive mechanism having the above structure, according to the first aspect of the invention, the outer magnet (second magnet) can be mounted while sliding along the magnet mounting surface from above the outer yoke.

【0045】請求項2記載の発明では、アウターヨーク
とアウターヨーク上部の軸受けを装着する部分を分割構
造とすることで、軸受け装着面とマグネット装着面の位
置関係によらず、アウターヨーク上方からマグネット装
着面に沿わせて面上を滑らせながらアウター磁石をアウ
ターヨークに装着することができる。
According to the second aspect of the present invention, the outer yoke and the portion for mounting the bearing on the upper portion of the outer yoke have a divided structure, so that the magnet is inserted from above the outer yoke regardless of the positional relationship between the bearing mounting surface and the magnet mounting surface. The outer magnet can be mounted on the outer yoke while sliding along the mounting surface.

【0046】請求項3,4,5,7記載の発明では、マ
グネットカップリングの第1,第2マグネットのトルク
角が負荷トルクに応じて変化すること、トルク角の変化
により誘導電圧の時刻歴波形が変化することを利用し、
前記波形の変化を検出することによって中空ピストンの
昇降装置の加わる負荷量を測定可能である。
According to the present invention, the torque angle of the first and second magnets of the magnet coupling changes according to the load torque, and the time history of the induced voltage changes due to the change of the torque angle. Utilizing that the waveform changes
By detecting the change in the waveform, the amount of load applied to the lifting device for the hollow piston can be measured.

【0047】請求項6記載の発明では、波形の時刻歴変
化の内、波形の対象性に着目することで、負荷量の測定
が可能である。請求項8乃至11記載の発明では、弾性
体を構造部材間に配設することによって緩衝効果を持た
せるものである。
According to the sixth aspect of the invention, the load amount can be measured by paying attention to the symmetry of the waveform among the time history changes of the waveform. According to the eighth aspect of the present invention, the cushioning effect is provided by disposing the elastic body between the structural members.

【0048】請求項12乃至14記載の発明では、第
1,第2マグネット上端部の漏れ磁束の大きさを測定す
ることで、マグネットの磁力の大きさを測定することが
できる。また、マグネットカップリングが同期回転せず
にすべりが発生した場合、磁気センサの出力波形の変化
により、その発生を検出することができる。また、磁気
センサが故障または劣化した場合には、制御棒駆動機構
や電動機を着脱することなく磁気センサの交換または修
理が可能である。
According to the twelfth to fourteenth aspects of the invention, the magnitude of the magnetic force of the magnet can be measured by measuring the magnitude of the leakage magnetic flux at the upper ends of the first and second magnets. Further, when the magnet coupling does not rotate synchronously and a slip occurs, the occurrence can be detected by a change in the output waveform of the magnetic sensor. Further, when the magnetic sensor fails or deteriorates, the magnetic sensor can be replaced or repaired without attaching or detaching the control rod drive mechanism or the electric motor.

【0049】請求項15記載の発明では、すべり軸受け
の使用により振動に対する緩衝効果を発揮させることが
でき、また、転がり軸受けより寸法決定を柔軟にするこ
とができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the use of the slide bearing can exert a cushioning effect against vibrations, and the dimension determination can be made more flexible than the rolling bearing.

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0051】[0051]

【実施例】以下に本発明に係る制御棒駆動機構の第1の
実施例を図1に基づき説明する。図1(a),(b)は
図12に示される第2マグネットに相当する部分を拡大
して示すものである。上部ベアリング105、下部ベア
リング106でその両端を支持されるアウターロータ1
07は、アウターヨーク100、アウタースリーブ10
4、アウター磁石101、スペーサ108などから構成
される。アウターヨーク100の内周壁に沿って所定間
隔をおいてアウター磁石101(第2マグネット)を固
定するための複数の磁石固定部材102がそれぞれピン
103で固定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1A and 1B are enlarged views of a portion corresponding to the second magnet shown in FIG. Outer rotor 1 whose both ends are supported by an upper bearing 105 and a lower bearing 106
07 is an outer yoke 100 and an outer sleeve 10
4, outer magnet 101, spacer 108 and the like. A plurality of magnet fixing members 102 for fixing the outer magnet 101 (second magnet) are fixed by pins 103 along the inner peripheral wall of the outer yoke 100 at predetermined intervals.

【0052】また、アウタースリーブ104の下部はア
ウターヨーク100の下部内周側と溶接などにより固定
されている。これらアウターヨーク100、複数の磁石
固定部材102およびアウタースリーブ104により形
成された空隙内に、上方からアウター磁石101を挿入
した後、スペーサ108をアウター磁石101の上部に
挿入し、スペーサ108とアウターヨーク100および
スペーサ108とアウタースリーブ104を溶接やピン
止めなどの手段により固定して、アウター部を組み立て
る。アウター磁石101はマグネット装着面110でア
ウターヨーク100に接している。なお、スペーサ10
8は、アウタースリーブ104と一体の構造とすること
も可能である。
The lower portion of the outer sleeve 104 is fixed to the inner peripheral side of the lower portion of the outer yoke 100 by welding or the like. After inserting the outer magnet 101 from above into the space formed by the outer yoke 100, the plurality of magnet fixing members 102, and the outer sleeve 104, the spacer 108 is inserted into the upper portion of the outer magnet 101, and the spacer 108 and the outer yoke are inserted. The outer portion is assembled by fixing 100 and the spacer 108 and the outer sleeve 104 by means such as welding or pinning. The outer magnet 101 is in contact with the outer yoke 100 on the magnet mounting surface 110. The spacer 10
It is also possible for 8 to have a structure integral with the outer sleeve 104.

【0053】一般に、着磁した磁石を半径方向にヨーク
に近づけて装着しようとすると、磁石とヨークの吸引力
のために組み付けが難しく、装着時に勢いよくあたるな
どして磁石が破損する場合がある。これを防ぐため、ヨ
ークの磁石装着面に磁石を接触させて面上を滑らせなが
ら正規の位置に装着するのが一般的な方法である。これ
を可能とするため、マグネット上端より上のアウターヨ
ーク内面をマグネット装着面より外側に位置させて上方
からアウター磁石を装着するか、あるいはマグネット下
端より下のアウターヨーク内面をマグネット装着面より
外側に位置させてから下方から磁石を装着するかのいず
れかが考えられる。しかし、後者の場合、アウターヨー
ク100下部にはモータ軸と結合するためのフランジ部
があり、このフランジ部とアウターヨークを分割構造に
する必要が生じるので、一体構造にできる本実施例の方
が、モータ動力が加わるフランジ部の剛性確保の面で有
利である。
Generally, when a magnetized magnet is to be mounted in the radial direction close to the yoke, it is difficult to assemble due to the attractive force between the magnet and the yoke, and the magnet may be damaged by being urged with force during mounting. . In order to prevent this, it is a general method to bring the magnet into contact with the magnet mounting surface of the yoke and slide it on the surface to mount it at a regular position. To make this possible, position the inner surface of the outer yoke above the upper end of the magnet outside the magnet mounting surface and mount the outer magnet from above, or place the inner surface of the outer yoke below the lower end of the magnet outside the magnet mounting surface. It is conceivable that the magnet is attached from below after it is positioned. However, in the latter case, the outer yoke 100 has a flange portion at the lower part for coupling with the motor shaft, and this flange portion and the outer yoke need to have a divided structure. It is advantageous in securing the rigidity of the flange portion to which the motor power is applied.

【0054】図2(a),(b)は本発明にかかる制御
棒駆動機構の第2の実施例を示す断面図である。アウタ
ーヨーク100の上部に転がり軸受けを装着するリング
109をはめ合わせた構造としている。リング109と
アウターヨーク100とに印篭を設けることで、これら
の芯合わせができる。この例では、転がり軸受けである
上部ベアリング105を内輪回転・外輪固定として使用
している。アウターヨーク100の組立は、アウターヨ
ーク100、複数の磁石固定部材102およびアウター
スリーブ104により形成された空隙内に、上方からア
ウター磁石101に挿入した後、リング109をアウタ
ー磁石101上部にはめ合わせ、リング109とアウタ
ーヨーク100およびリング109とアウタースリーブ
104を溶接などにより固定して行う。この実施例では
軸受け装着面111がマグネット装着面110より内側
にあるが、リング109をアウターヨーク100に組み
付ける前にアウター磁石101を組み付けることで、前
記したマグネット装着面1110に磁石を接触させて滑
らせながら正規の位置に装着する方法が可能となる。従
って、軸受けのサイズの選択を柔軟に行うことができ
る。なお、リング109とアウターヨーク100の固定
は溶接に限らず、ピン止めやしまりばねによる固定方法
も可能である。またリング109として磁性材を使用す
れば、アウター磁石101との吸引力により固定するこ
とも可能である。また、リング109とアウタースリー
ブ104を一体で構成することもできる。
2A and 2B are sectional views showing a second embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention. A ring 109 for mounting a rolling bearing is fitted on the upper portion of the outer yoke 100. By providing a cage on the ring 109 and the outer yoke 100, these cores can be aligned. In this example, the upper bearing 105, which is a rolling bearing, is used for rotating the inner ring and fixing the outer ring. The outer yoke 100 is assembled by inserting the outer magnet 101 from above into the space formed by the outer yoke 100, the plurality of magnet fixing members 102 and the outer sleeve 104, and then fitting the ring 109 to the upper portion of the outer magnet 101. The ring 109 and the outer yoke 100 and the ring 109 and the outer sleeve 104 are fixed by welding or the like. In this embodiment, the bearing mounting surface 111 is inside the magnet mounting surface 110. However, by mounting the outer magnet 101 before mounting the ring 109 to the outer yoke 100, the magnet is brought into contact with the magnet mounting surface 1110 to slide. It is possible to install it in the regular position while doing it. Therefore, it is possible to flexibly select the size of the bearing. The fixing of the ring 109 and the outer yoke 100 is not limited to welding, but a fixing method such as pinning or a tight spring can be used. Further, if a magnetic material is used as the ring 109, it can be fixed by the attraction force with the outer magnet 101. Further, the ring 109 and the outer sleeve 104 may be integrally formed.

【0055】なお、第1および第2の実施例では、軸受
けして転がり軸受けを用いていたが、これに限らず、ホ
ワイトメタル、潤滑油含浸材、樹脂などを用いたすべり
軸受けも使用可能である。一般に含浸軸受けなどはポー
ラス状の材質であり、ヤング率が一般の金属に比べて小
さい。また、転動体とボールレースとの面圧が高く油膜
が薄い転がり軸受けに比較し、すべり軸受けでは油膜が
厚い。これらは振動に対する緩衝作用を高める働きを
し、制御棒駆動機構のスクラム駆動時の衝撃荷重および
地震時の振動に対して、磁石の健全性を保つ効果が期待
できる。また、規格により寸法が定められている転がり
軸受けよりも寸法の決定を柔軟に行うことができる。
In the first and second embodiments, rolling bearings are used as bearings, but the present invention is not limited to this, and sliding bearings using white metal, lubricating oil impregnated material, resin, etc. can also be used. is there. Generally, impregnated bearings and the like are made of a porous material and have a Young's modulus smaller than that of a general metal. Further, the sliding bearing has a thicker oil film than the rolling bearing in which the surface pressure between the rolling element and the ball race is high and the oil film is thin. These act to increase the buffering effect against vibrations, and can be expected to have the effect of maintaining the soundness of the magnet against the impact load when the control rod drive mechanism drives the scrum and the vibration when the earthquake occurs. Further, it is possible to more flexibly determine the dimension than the rolling bearing whose dimension is defined by the standard.

【0056】また、第1および第2の実施例では、アウ
ターヨーク100と磁石固定部材102とが別体で両者
をピンにより固定していたが、これに限らずアウターヨ
ーク100と磁石固定部材102とを鍛造などにより一
体構造として製作してもよい。これにより製作時の工程
を短縮でき、製造コストを低減させることができる。
Also, in the first and second embodiments, the outer yoke 100 and the magnet fixing member 102 are separate bodies and they are fixed by pins, but the present invention is not limited to this, and the outer yoke 100 and the magnet fixing member 102 are not limited to this. The and may be manufactured as an integral structure by forging or the like. As a result, the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

【0057】以下、図3乃至図5を用いて本発明に係る
制御棒駆動機構の第3の実施例を説明する。図3は図1
3に示す前記マグネットカップリング健全性診断装置に
おいて、第1,第2マグネットが同期して回転している
ときの出力電圧波形の一例である。この例は8極構成の
場合を示しているが、磁石のN極とS極の組み合わせは
4通りとなるので、第1,第2マグネットが1回転する
と4周期の電圧波形が現れる。この内の1周期分を図3
に示すものである。今、この左側半分の、出力が正とな
る半周期に注目して説明するが、右側半分についても同
様である。軸112はこの半周期の部分の時間的な中央
部分に位置する。記号Aで示される波形はマグネットカ
ップリングに負荷が加わっていない状態での電圧波形の
一例で、軸112に対してほぼ左右対称である。しか
し、負荷トルクが加わった状態での、記号Bで示される
波形では対称性が崩れてくる。
A third embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 shows FIG.
5 is an example of an output voltage waveform when the first and second magnets are synchronously rotating in the magnet coupling soundness diagnostic device shown in FIG. Although this example shows a case of an eight-pole configuration, there are four combinations of N-pole and S-pole of the magnet, so that when the first and second magnets make one rotation, a voltage waveform of four cycles appears. One cycle of this is shown in Fig. 3.
It is shown in FIG. Now, the description will focus on the half cycle in which the output of the left half is positive, but the same applies to the right half. Axis 112 is located at the temporal center of this half cycle portion. The waveform indicated by symbol A is an example of a voltage waveform in a state where no load is applied to the magnet coupling, and is substantially symmetrical with respect to the axis 112. However, the symmetry is broken in the waveform indicated by the symbol B when the load torque is applied.

【0058】図4は無負荷状態の第1,第2マグネット
の位相関係を示す横断面図で、磁石の吸引力および反発
力により、アウター磁石101とインナー磁石113の
それぞれの幅の中心がほぼ一致した位相関係が安定な状
態である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the phase relationship between the first and second magnets in the unloaded state, where the centers of the widths of the outer magnet 101 and the inner magnet 113 are almost the same due to the attractive force and repulsive force of the magnets. The matched phase relationship is stable.

【0059】一方、図5に示すように、負荷がある場合
は負荷と磁力が釣り合う状態まで第1,第2マグネット
が、図4に示される位相関係から相対的にある角度回転
した状態が最も安定である。負荷に応じて決まるこの相
対角度をトルク角と呼ぶ。このため、負荷に応じてアウ
ター磁石101とインナー磁石113の間隙の磁界の周
方向分布が変化し、図3に示すような波形の変化が観察
される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when there is a load, it is most preferable that the first and second magnets rotate by a certain angle relative to the phase relationship shown in FIG. 4 until the load and the magnetic force are balanced. It is stable. This relative angle determined according to the load is called the torque angle. Therefore, the circumferential distribution of the magnetic field in the gap between the outer magnet 101 and the inner magnet 113 changes depending on the load, and the change in waveform as shown in FIG. 3 is observed.

【0060】従って、この波形の変化、特に波形の対称
性の変化を検出することで、マグネットカップリングに
加わる負荷トルク、すなわち前記昇降装置のボールネジ
に加わる負荷トルクを推定できる。対称性の評価には、
例えば、図3の軸112を境とする左右の電圧波形のそ
れぞれに対して時間積分を行い、電圧0の軸との間の面
積を算出して比較する方法が考えられる。この際、電圧
値に適当な重み付けを行って積分することで、非対称性
がわずかである場合も負荷トルクの検出感度を大きくす
ることができる。
Therefore, the load torque applied to the magnet coupling, that is, the load torque applied to the ball screw of the lifting device can be estimated by detecting the change in the waveform, particularly the change in the symmetry of the waveform. To evaluate symmetry,
For example, a method is conceivable in which time integration is performed on each of the left and right voltage waveforms with the axis 112 of FIG. 3 as a boundary, and the area between the voltage waveform and the axis of 0 is calculated and compared. At this time, by appropriately weighting the voltage value and integrating it, the load torque detection sensitivity can be increased even when the asymmetry is slight.

【0061】この負荷トルクは、ボールネジの摩耗など
による回転摩擦、制御棒と燃料との摩擦などに関係があ
り、これを評価することで制御棒駆動機構の昇降装置、
燃料や制御棒の歪みや据え付け状態に異常がないか、原
子炉を停止することなく診断することができる。
This load torque is related to the rotational friction due to wear of the ball screw, the friction between the control rod and the fuel, etc. By evaluating this, the lifting device of the control rod drive mechanism,
It is possible to diagnose whether there is any abnormality in the distortion of the fuel or control rods or the installed state without stopping the reactor.

【0062】次に、図6を用いて本発明に係る制御棒駆
動機構の第4の実施例を説明する。図6の磁石114は
インナー磁石、またはアウター磁石を示している。この
表面には、樹脂やメッキなどでコーティング処理が施さ
れている。これにより、衝撃に対する緩衝作用を磁石に
持たせることができる。一般に磁石に衝撃を加えると磁
力がわずかに低下する場合があるが、本実施例によれば
制御棒駆動機構のスクラム駆動時の衝撃荷重および地震
荷重に対して磁石の健全性を維持する効果が期待でき
る。また、インナー磁石は常時水中におかれ腐食環境中
にあるが、このコーティングにより水から隔離され、腐
食を防ぐことができる。
Next, a fourth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. The magnet 114 in FIG. 6 is an inner magnet or an outer magnet. This surface is coated with resin or plating. This allows the magnet to have a buffering effect against shock. Generally, when a shock is applied to the magnet, the magnetic force may be slightly decreased. However, according to this embodiment, the effect of maintaining the soundness of the magnet against the shock load and the seismic load when the scram of the control rod drive mechanism is driven is obtained. Can be expected. In addition, the inner magnet is always in water and in a corrosive environment, but this coating isolates it from water and prevents corrosion.

【0063】図7を用いて本発明に係る制御棒駆動機構
の第5の実施例について説明する。図7はアウターロー
タ107を示している。アウター磁石101とアウター
ヨーク100,アウタースリーブ104,磁石固定部材
102との間に板バネ120,121,122を配置し
ている。これにより、第4の実施例のコーティングと同
様の衝撃緩衝効果を持たせることができ、スクラム駆動
時の衝撃荷重および地震荷重に対して磁石の健全性を保
つ効果が期待できる。アウターヨーク100の軸方向,
周方向,半径方向の衝撃を吸収するために、3種類の板
バネ120,121,122を配置している。なお、本
実施例は第1マグネット(インナー磁石)に対しても同
様に適用できる。
A fifth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the outer rotor 107. Leaf springs 120, 121, 122 are arranged between the outer magnet 101 and the outer yoke 100, the outer sleeve 104, and the magnet fixing member 102. As a result, the same shock buffering effect as the coating of the fourth embodiment can be provided, and the effect of maintaining the soundness of the magnet against the shock load and seismic load when driving the scrum can be expected. Axial direction of outer yoke 100,
Three types of leaf springs 120, 121, 122 are arranged to absorb the impact in the circumferential direction and the radial direction. The present embodiment can be similarly applied to the first magnet (inner magnet).

【0064】なお、板ばねの代わりに皿バネのようなバ
ネ構造も使用できる。さらに、衝撃緩衝作用のある薄い
部材、例えば、ゴムや樹脂のシートなども同様な効果が
ある。
A spring structure such as a disc spring can be used instead of the leaf spring. Further, a thin member having a shock absorbing effect, such as a rubber or resin sheet, has the same effect.

【0065】図8を用いて本発明に係る制御棒駆動機構
の第6の実施例を説明する。図8は図12のスプールピ
ース56に相当する部分の断面図を示している。モータ
ブラケット123の外周部に磁気センサ116が装着さ
れ、その信号線118は信号処理器117に接続されて
いる。磁気センサ116としては渦電流変位計,ホール
素子などの他、簡単なものとしては磁界の変化により誘
導電圧を生じる導体の線,膜,板,コイルなどが考えら
れる。
A sixth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a sectional view of a portion corresponding to the spool piece 56 of FIG. The magnetic sensor 116 is mounted on the outer peripheral portion of the motor bracket 123, and its signal line 118 is connected to the signal processor 117. The magnetic sensor 116 may be an eddy current displacement meter, a Hall element, or the like, and as a simple one, a conductor wire, a film, a plate, a coil, or the like that generates an induced voltage due to a change in a magnetic field can be considered.

【0066】一般に、マグネットカップリングは、第1
マグネット,第2マグネット,ヨーク,マグネット間の
空隙で構成される閉じた磁気回路を形成しているため、
外部への漏れ磁束はほとんどないが、マグネット端部の
近傍では比較的大きな漏れ磁束がある。この漏れ磁束の
大きさは、磁石の磁力、すなわち残留磁束密度が大きい
ほど、大きくなる。本実施例では比較的漏れ磁束の多い
端部付近に磁気センサ116を配置して磁石の磁力を測
定する。この測定は原子炉運転状態で容易に行うことが
でき、マグネットカップリングを分解点検しなくても、
磁力劣化の度合いを判定することができる。
Generally, the magnetic coupling is the first
Since it forms a closed magnetic circuit consisting of the magnet, the second magnet, the yoke, and the air gap between the magnets,
There is almost no leakage flux to the outside, but there is a relatively large leakage flux near the end of the magnet. The magnitude of the leakage magnetic flux increases as the magnetic force of the magnet, that is, the residual magnetic flux density increases. In this embodiment, the magnetic sensor 116 is arranged near the end portion where the leakage magnetic flux is relatively large, and the magnetic force of the magnet is measured. This measurement can be easily done while the reactor is in operation, and without disassembling and checking the magnetic coupling,
The degree of magnetic force deterioration can be determined.

【0067】また、マグネットカップリングの回転に伴
い、漏れ磁束が作る磁界は時間的に変化する。一般にマ
グネットカップリングにすべりが生じた場合、第1,第
2マグネットが不規則に相対回転するため、この磁界の
時間変化は同期回転時とはことなったものとなる。従っ
て、出力波形の周波数の異なる成分を分離する信号処理
装置、例えば、周波数フィルタ,周波数分析器などを用
いて磁気センサ116の出力波形を処理すれば、すべり
の発生の有無を検知できる。
Further, as the magnet coupling rotates, the magnetic field produced by the leakage magnetic flux changes with time. Generally, when the magnet coupling slips, the first and second magnets rotate irregularly relative to each other, so that the time change of the magnetic field is different from that during the synchronous rotation. Therefore, if the output waveform of the magnetic sensor 116 is processed by using a signal processing device that separates components of the output waveform having different frequencies, for example, a frequency filter, a frequency analyzer, or the like, it is possible to detect the occurrence of slippage.

【0068】また、同期回転時において、負荷トルクの
大きさに応じて、第1,第2マグネットのトルク角が変
化するため、磁石端部付近の磁界の周方向分布も変化す
る。従って、磁気センサ116の波形の変化を検知する
ことで、前記昇降装置のボールネジに加わる負荷トルク
を推定できる。波形の変化の検知には、第3の実施例と
同様の方法が利用可能である。なお、この磁気センサ1
16はモータブラケット123の外部に装着されている
ため、この着脱は、図示しないモータや、モータブラケ
ット123を着脱することなく行える。従って、磁気セ
ンサ116が故障したり、劣化した場合でも交換が容易
である。
Further, during synchronous rotation, the torque angles of the first and second magnets change according to the magnitude of the load torque, so the circumferential distribution of the magnetic field near the magnet ends also changes. Therefore, the load torque applied to the ball screw of the lifting device can be estimated by detecting the change in the waveform of the magnetic sensor 116. The same method as in the third embodiment can be used to detect the change in the waveform. In addition, this magnetic sensor 1
Since 16 is attached to the outside of the motor bracket 123, this attachment / detachment can be performed without attaching or detaching the motor (not shown) or the motor bracket 123. Therefore, even if the magnetic sensor 116 fails or deteriorates, it is easy to replace it.

【0069】図9は本発明に係る制御棒駆動機構の第7
の実施例を示す。前記磁気センサ116をモータブラケ
ット123内部に設置した場合である。本実施例によれ
ば、よりマグネットカップリングに近い部分を測定でき
るので、感度の向上を図ることが可能である。なお、こ
の磁気センサ116をモータブラケット123の外部か
ら着脱可能に固定する方式としているので、磁気センサ
116が故障したり、劣化した場合でも交換が容易であ
る。
FIG. 9 shows a seventh control rod drive mechanism according to the present invention.
The following shows an example. This is the case where the magnetic sensor 116 is installed inside the motor bracket 123. According to the present embodiment, it is possible to measure a portion closer to the magnet coupling, so that it is possible to improve the sensitivity. Since the magnetic sensor 116 is detachably fixed from the outside of the motor bracket 123, the magnetic sensor 116 can be easily replaced even if the magnetic sensor 116 fails or deteriorates.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように本発明の制御棒駆動
機構においては、請求項1記載の発明では、アウターヨ
ークの上方から、アウターヨーク内面に沿わせて面上を
滑らせながらアウター磁石をアウターヨークに装着する
ことができるため、磁石のヨークへの組み付けが容易
で、製作工程の短縮および製作コストを低減させること
ができる。また、アウターヨーク下方から組み付ける場
合と異なり、アウターヨークとその下部フランジを一体
で構成でき、アウターヨークの剛性を高めることができ
るとともに、構造が簡単で製作コストが低減できる。
As described above, in the control rod drive mechanism of the present invention, according to the first aspect of the invention, the outer magnet is slid from above the outer yoke along the inner surface of the outer yoke while sliding the outer magnet. Since the magnet can be attached to the outer yoke, the magnet can be easily assembled to the yoke, and the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. Further, unlike the case where the outer yoke is assembled from below, the outer yoke and its lower flange can be integrally formed, the rigidity of the outer yoke can be increased, and the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced.

【0071】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明の特徴を保持しつつ、さらに軸受けの寸法決定を柔
軟に行うことができる。請求項3,4,5,7に記載の
発明においては、制御棒駆動機構の昇降装置の負荷量の
判定により、前記昇降装置内部の摩耗劣化状態、燃料や
制御棒の歪みや据え付け状態などに異常はないか、原子
炉を停止することなく診断することができ、原子力プラ
ントの健全性および運転性の向上を図ることができる。
According to the second aspect of the invention, the dimensions of the bearing can be flexibly determined while maintaining the features of the first aspect of the invention. According to the invention as set forth in claims 3, 4, 5, and 7, by determining the load amount of the lifting device of the control rod drive mechanism, it is possible to determine the wear deterioration state of the inside of the lifting device, the distortion of the fuel and the control rod, and the installation state. It is possible to diagnose whether there is any abnormality without stopping the nuclear reactor, and it is possible to improve the soundness and operability of the nuclear power plant.

【0072】また、請求項6記載の発明においては、そ
の診断を容易に行うことができる。請求項8乃至11に
記載の発明においては、制御棒駆動機構のスクラム駆動
時の衝撃荷重および地震荷重に対して磁石の健全性を保
つことができる。
In the invention according to claim 6, the diagnosis can be easily performed. In the inventions according to claims 8 to 11, the soundness of the magnet can be maintained against an impact load and an earthquake load when the control rod drive mechanism is driven by a scrum.

【0073】請求項12乃至14記載の発明において
は、磁石の磁力劣化の度合いの判定、マグネットカップ
リングのすべり発生の検知など、マグネットカップリン
グや制御棒駆動機構の健全性の診断を原子炉運転状態で
容易に行うことができる。また、磁気センサは簡単に着
脱できるため、劣化や故障時の交換・修理が容易に行え
る。
According to the twelfth to fourteenth aspects of the present invention, the soundness of the magnet coupling and the control rod drive mechanism is diagnosed by determining the degree of deterioration of the magnetic force of the magnet and detecting the occurrence of slippage of the magnet coupling. Can be easily done in the state. Further, since the magnetic sensor can be easily attached and detached, it can be easily replaced or repaired in the event of deterioration or failure.

【0074】請求項15においては、すべり軸受けの使
用により、制御棒駆動機構のスクラム駆動時の衝撃荷重
および地震荷重に対して磁石の健全性を保つ効果が期待
でき、また、転がり軸受けより寸法決定を柔軟に行うこ
とができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, by using the slide bearing, the effect of maintaining the soundness of the magnet against shock load and seismic load when the control rod drive mechanism is driven by the scrum can be expected, and the dimension is determined by the rolling bearing. Can be done flexibly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明に係る制御棒駆動機構の第1の
実施例を示す縦断面図、(b)は図(a)におけるA−
A線矢視断面図。
1A is a vertical cross-sectional view showing a first embodiment of a control rod drive mechanism according to the present invention, and FIG. 1B is an A- in FIG.
A line arrow sectional view.

【図2】(a)は本発明に係る制御棒駆動機構の第2の
実施例を示す縦断面図、(b)は図(a)におけるB−
B線矢視断面図。
2A is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention, and FIG. 2B is a B- in FIG. 2A.
FIG.

【図3】本発明に係る制御棒駆動機構の第3の実施例に
おけるマグネットカップリング健全性診断装置の出力波
形図。
FIG. 3 is an output waveform diagram of the magnet coupling soundness diagnostic device in the third embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図4】第3の実施例における無負荷状態の第1,第2
マグネットの位相関係を示す横断面図
FIG. 4 is a first and second unloaded state in the third embodiment.
Cross-sectional view showing the phase relationship of the magnet

【図5】第3の実施例において負荷がある状態での第
1,第2マグネットの位相関係を示す横断面図
FIG. 5 is a transverse cross-sectional view showing the phase relationship between the first and second magnets in the third embodiment under a load.

【図6】本発明に係る制御棒駆動機構の第4の実施例を
示す構造図。
FIG. 6 is a structural diagram showing a fourth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図7】(a)は本発明に係る制御棒駆動機構の第5の
実施例を示す縦断面図、(b)は図(a)におけるC−
C線矢視断面図。
7 (a) is a vertical cross-sectional view showing a fifth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention, and FIG. 7 (b) is a C- line in FIG. 7 (a).
A sectional view taken along the line C.

【図8】本発明に係る制御棒駆動機構の第6の実施例を
示す縦断面図。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing a sixth embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図9】本発明に係る制御棒駆動機構の第7の実施例を
示す縦断面図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a seventh embodiment of the control rod drive mechanism according to the present invention.

【図10】制御棒駆動機構の設置状態を説明するための
原子炉圧力容器の縦断面図
FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of a reactor pressure vessel for explaining an installation state of a control rod drive mechanism.

【図11】制御棒駆動機構の従来例を示す縦断面図。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a conventional example of a control rod drive mechanism.

【図12】制御棒駆動機構の従来例を示す縦断面図。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view showing a conventional example of a control rod drive mechanism.

【図13】(a)は制御棒駆動機構の従来例におけるマ
グネットカップリング健全装置の部分を拡大して示す縦
断面図、(b)は(a)におけるD−D線矢視断面図。
13A is an enlarged vertical sectional view showing a portion of a magnet coupling sounding device in a conventional example of a control rod drive mechanism, and FIG. 13B is a sectional view taken along the line DD in FIG. 13A.

【図14】制御棒駆動機構の従来例におけるマグネット
カップリング健全装置の出力波形図。
FIG. 14 is an output waveform diagram of a magnet coupling sounding device in a conventional example of a control rod drive mechanism.

【図15】(a)は制御棒駆動機構の従来例におけるマ
グネットカップリング健全装置の部分を拡大して示す縦
断面図、(b)は(a)におけるE−E線矢視断面図。
15A is an enlarged vertical sectional view showing a portion of a magnet coupling sounding device in a conventional example of a control rod drive mechanism, and FIG. 15B is a sectional view taken along the line EE in FIG. 15A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…原子炉圧力容器 1a…底部 2…冷却材 3…炉心 4…炉心シュラウド 5…制御棒 6…気水分離器 7…ダウンカマ部 8…制御棒駆動機構 9…CRDハウジング 9a…下部フランジ 10…電動機 11…回転軸 12…ギアカップリン
グ機構 13…駆動軸 14…ボールねじ軸 15…ボールナット 16…ローラ 17…ガイドチューブ 18…取付板 19…中空ピストン 20…カップリング 21…電磁ブレーキ 22…シンクロ位置検
出器 23…モータブラケット 24…スプールピース 25…グランドパッキン 26…Oリング 27…Oリング 28…ストップピスト
ン 29…シリンダ 30…コイルバネ 31…上部ガイド 32…皿ばね機構 33…スクラム挿入配管 34…注入口 35…リードスイッチ 36…スクラム位置検
出器 50…制御棒駆動機構 51…電動機 52…マグネットカップリング 53…駆動軸 54…インナー磁石 55…アウター磁石 56…スプールピース 57…モーターブラケ
ット 58…圧力隔壁 59…導線 60…アウターヨーク 61…インナーヨーク 62…上部ベアリング 63…下部ベアリング 64…アウターロータ 65…フランジ 66…メタルOリング 100…アウターヨー
ク 101…アウター磁石 102…磁石固定部材 103…ピン 104…アウタースリ
ーブ 105…上部ベアリング 106…下部ベアリン
グ 107…アウターロータ 108…スペーサ 109…リング 110…マグネット装
着面 111…軸受け装着面 112…軸 113…インナー磁石 114…磁石 115…スプールピース 116…磁気センサ 117…信号処理器 118…信号線 120…板ばね(a) 121…板ばね(b) 122…板ばね(c) 123…モータブラケ
ット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor pressure vessel 1a ... Bottom part 2 ... Coolant 3 ... Core 4 ... Core shroud 5 ... Control rod 6 ... Steam separator 7 ... Downcomer part 8 ... Control rod drive mechanism 9 ... CRD housing 9a ... Lower flange 10 ... Electric motor 11 ... Rotary shaft 12 ... Gear coupling mechanism 13 ... Drive shaft 14 ... Ball screw shaft 15 ... Ball nut 16 ... Roller 17 ... Guide tube 18 ... Mounting plate 19 ... Hollow piston 20 ... Coupling 21 ... Electromagnetic brake 22 ... Synchronization Position detector 23 ... Motor bracket 24 ... Spool piece 25 ... Gland packing 26 ... O ring 27 ... O ring 28 ... Stop piston 29 ... Cylinder 30 ... Coil spring 31 ... Top guide 32 ... Disc spring mechanism 33 ... Scrum insertion pipe 34 ... Note Inlet 35 ... Reed switch 36 ... Scrum position detector 50 ... Rod driving mechanism 51 ... Electric motor 52 ... Magnet coupling 53 ... Drive shaft 54 ... Inner magnet 55 ... Outer magnet 55 ... Spool piece 57 ... Motor bracket 58 ... Pressure partition wall 59 ... Conductor wire 60 ... Outer yoke 61 ... Inner yoke 62 ... Upper part Bearing 63 ... Lower bearing 64 ... Outer rotor 65 ... Flange 66 ... Metal O-ring 100 ... Outer yoke 101 ... Outer magnet 102 ... Magnet fixing member 103 ... Pin 104 ... Outer sleeve 105 ... Upper bearing 106 ... Lower bearing 107 ... Outer rotor 108 ... Spacer 109 ... Ring 110 ... Magnet mounting surface 111 ... Bearing mounting surface 112 ... Shaft 113 ... Inner magnet 114 ... Magnet 115 ... Spool piece 116 ... Magnetic sensor 117 ... Signal processor 1 8 ... the signal lines 120 ... leaf spring (a) 121 ... leaf spring (b) 122 ... leaf spring (c) 123 ... motor bracket

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子炉の出力を制御する制御棒を上端に
備えた中空ピストンを昇降させる昇降装置に電動機の回
転を駆動軸を介して伝達し、制御棒を炉心内に挿入・引
抜する一方、スクラム時には高圧水を注入して前記中空
ピストンを押し上げて前記制御棒を炉心内に急速に挿入
する制御棒駆動機構において、前記電動機の回転駆動力
を前記駆動軸に伝達すべく前記駆動軸の下部に複数に分
割されて設けられた第1マグネットとこの第1マグネッ
トの外側に配設され前記電動機の回転軸に複数に分割さ
れて備えられた駆動側の第2マグネットとを有するマグ
ネットカップリングと、前記第2マグネットを内面側に
装着する円筒状のアウターヨークとを有し、このアウタ
ーヨークの第2マグネットの装着面の半径方向位置は第
2マグネットの装着面の上方のアウターヨーク内面の半
径方向位置と同一または内側に形成されることを特徴と
する制御棒駆動機構。
Claim: What is claimed is: 1. A rotation of an electric motor is transmitted via a drive shaft to an elevating device for ascending and descending a hollow piston having a control rod for controlling the output of a nuclear reactor at its upper end, and the control rod is inserted into or extracted from the core In a control rod drive mechanism for injecting high-pressure water at the time of scram and pushing up the hollow piston to rapidly insert the control rod into the core, in order to transmit the rotational drive force of the electric motor to the drive shaft, A magnet coupling having a first magnet provided in a plurality of lower parts and a second magnet on the driving side provided outside the first magnet and being provided in a plurality of parts on the rotating shaft of the electric motor. And a cylindrical outer yoke for mounting the second magnet on the inner surface side, and the radial position of the mounting surface of the second magnet of the outer yoke is the mounting position of the second magnet. A control rod drive mechanism, which is formed at the same position as or inside the radial position of the inner surface of the outer yoke above the surface.
【請求項2】 前記第2マグネットの装着面の上方のア
ウターヨーク内面に軸受けを装着するためのリング設け
たことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
2. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein a ring for mounting a bearing is provided on the inner surface of the outer yoke above the mounting surface of the second magnet.
【請求項3】 前記第1マグネットと第2マグネットの
回転によって生ずる回転磁界によって誘導電圧を生ずる
導体を第1マグネットと第2マグネットとの間に配設
し、第1マグネットと第2マグネットとの間に形成され
るトルク角の変化によって生ずる前記誘導電圧の波形の
変化を検出することを特徴とする請求項1記載の制御棒
駆動機構。
3. A conductor for generating an induced voltage by a rotating magnetic field generated by the rotation of the first magnet and the second magnet is arranged between the first magnet and the second magnet, and the conductor is formed between the first magnet and the second magnet. 2. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein a change in the waveform of the induced voltage caused by a change in the torque angle formed between them is detected.
【請求項4】 前記誘導電圧の波形の変化を測定して前
記トルク角を推定する手段を備えたことを特徴とする請
求項3記載の制御棒駆動機構。
4. The control rod drive mechanism according to claim 3, further comprising means for measuring the change in the waveform of the induced voltage and estimating the torque angle.
【請求項5】 前記トルク角を推定する手段は前記誘導
電圧の波形の半周期分の時刻歴波形に対してその左右対
象性を用いることを特徴とする請求項4記載の制御棒駆
動機構。
5. The control rod drive mechanism according to claim 4, wherein the means for estimating the torque angle uses the left-right symmetry of a half-cycle time history waveform of the waveform of the induced voltage.
【請求項6】 前記誘導電圧の半周期分の時刻歴波形の
左右対象性は、その半周期の中間の時間を境界とした2
領域について電圧値の時間積分値を比較して評価するこ
とを特徴とする請求項5記載の制御棒駆動機構。
6. The left-right symmetry of the time history waveform for a half cycle of the induced voltage is 2 when the middle time of the half cycle is a boundary.
The control rod drive mechanism according to claim 5, wherein the time-integrated values of the voltage values are compared and evaluated for the regions.
【請求項7】 前記トルク角から前記中空ピストンの昇
降装置に加わる負荷量を推定する手段を備えたことを特
徴とする請求項4記載の制御棒駆動機構。
7. The control rod drive mechanism according to claim 4, further comprising means for estimating a load amount applied to the lifting device of the hollow piston from the torque angle.
【請求項8】 前記第1マグネットおよび第2マグネッ
トの内少なくとも一方のマグネットの表面にコーティン
グを施したことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動
機構。
8. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein a surface of at least one of the first magnet and the second magnet is coated.
【請求項9】 前記第1マグネットおよび第2マグネッ
トの内少なくとも一方のマグネットとこのマグネットに
対して軸方向,半径方向,周方向において隣接するそれ
ぞれの部材との間隙の内少なくとも一箇所の間隙に弾性
体を設けたことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動
機構。
9. At least one of the gaps between at least one of the first magnet and the second magnet and the respective members adjacent to the magnet in the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction. The control rod drive mechanism according to claim 1, further comprising an elastic body.
【請求項10】 前記複数に分割された第1マグネット
および第2マグネットの内少なくとも一方の分割された
マグネットの間隙に弾性体を設けたことを特徴とする請
求項1記載の制御棒駆動機構。
10. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein an elastic body is provided in a gap between at least one of the divided magnets of the plurality of divided first and second magnets.
【請求項11】 前記アウターヨークと第2マグネット
との間隙に弾性体を設けたことを特徴とする請求項1記
載の制御棒駆動機構。
11. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein an elastic body is provided in a gap between the outer yoke and the second magnet.
【請求項12】 前記第1マグネットおよび第2マグネ
ットから生ずる磁界を検知する磁気センサを前記マグネ
ットカップリングを収容するハウジングの外周部に設け
たことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
12. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein a magnetic sensor for detecting a magnetic field generated from the first magnet and the second magnet is provided on an outer peripheral portion of a housing that houses the magnet coupling. ..
【請求項13】 前記第1マグネットおよび第2マグネ
ットから生ずる磁界を検知する磁気センサを前記マグネ
ットカップリングを収容するハウジングの内部に設けた
ことを特徴とする請求項1記載の制御棒駆動機構。
13. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein a magnetic sensor that detects a magnetic field generated from the first magnet and the second magnet is provided inside a housing that houses the magnet coupling.
【請求項14】 前記磁気センサは前記マグネットカッ
プリングを収容するハウジングの外部から着脱可能に設
けたことを特徴とする請求項13記載の制御棒駆動機
構。
14. The control rod drive mechanism according to claim 13, wherein the magnetic sensor is provided detachably from the outside of a housing that houses the magnet coupling.
【請求項15】 前記第1マグネットおよび第2マグネ
ットの回転支持はすべり軸受けで行うことを特徴とする
請求項1記載の制御棒駆動機構。
15. The control rod drive mechanism according to claim 1, wherein the first magnet and the second magnet are rotatably supported by a slide bearing.
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