一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机制造技术

本发明专利技术提供一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其包括转子轴；所述转子轴的外部包裹转子铁心；所述转子铁心的外部包裹转子永磁体磁极；所述转子永磁体磁极的外部依次包裹转子屏蔽套和定子屏蔽套；所述转子屏蔽套和所述定子屏蔽套之间设有气隙；所述定子屏蔽套的外部包裹定子铁心；所述定子铁心外部包裹电机外壳。本发明专利技术提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，既能够提供控制棒驱动机构所需的驱动转矩，又能通过屏蔽套有效地将电机的定子和转子与反应堆一回路冷却剂隔离开。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机
本专利技术涉及一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机。
技术介绍
控制棒驱动机构是核反应堆重要的控制系统和安全保护系统，主要功能包括反应堆的启动、功率调节、停堆和紧急停堆等。目前国内压水堆核电厂控制棒驱动机构都采用磁力提升式驱动，仅船用反应堆和高温气冷堆采用电机驱动的控制棒驱动机构。俄罗斯试验机械制造设计局(OKBM)的ABV、VBER和KLT系列船用反应堆是其多年的研究成果。其中KLT-40系列是其最成熟的船用核反应堆，该反应堆已为核动力破冰船在俄罗斯北部极恶劣环境工作提供动力，其总运行时间超过7000堆年。AkademikLomonosov是俄罗斯核电集团(Rosenergoatom)设计的全球第一座浮动核电站，就配备2座35MWe(KLT-40S)反应堆，其控制棒驱动机构使用步进电机驱动齿轮齿条传动机构执行调节功能[KLT-40floatingnuclearheatandpowerunitwithKLT-40sreactorplant(OKBM,RussianFederation).In:StatusofadvancedlightwaterreactordesignsIAEA-TECDOC-1391.Vienna:InternationalAtomicEnergyAgency,IAEA,2004:733-754.]。高温气冷堆控制棒驱动机构也采用步进电机拖动链轮链条进行控制棒的位置控制[WuYuanqiang,DiaoXingzhong.etal.DesignandtestsfortheHTR-10controlrodsystem,NuclearEngineeringandDesign,218(2002),147–154]。现有的船用丝杠滚轮螺母型驱动机构则采用磁阻电机驱动，电机转子直接与滚轮螺母保持连接，置于压力边界内，而定子则置于外置于承压壳外部，由冷却装置进行冷却，电机定转子之间的间隙过大，造成电机输出效率低下。当电机定子内置于压力边界内时，减小气隙可以大大提升输出效率以满足驱动转矩的要求。但由于压力边界内充满反应堆一回路冷却剂，内置定子结构需要考虑定子铁心绕组和转子的耐高温和耐辐照，以及与反应堆冷却剂的隔离问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机。本专利技术提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其特征在于，包括转子轴；所述转子轴的外部包裹转子铁心；所述转子铁心的外部包裹转子永磁体磁极；所述转子永磁体磁极的外部依次包裹转子屏蔽套和定子屏蔽套；所述转子屏蔽套和所述定子屏蔽套之间设有气隙；所述定子屏蔽套的外部包裹定子铁心；所述定子铁心外部包裹电机外壳。优选地，所述转子轴为中空结构，所述转子轴的内表面设有螺纹；所述螺纹与驱动机构螺杆相匹配。优选地，所述转子永磁体磁极为表面贴式永磁体结构，采用为高性能稀土永磁材料。优选地，所述定子铁心为硅钢片叠制形成。优选地，所述定子铁心沿轴向的两端设有定子绕组，所述定子绕组为集中绕组结构，定子磁极为无极靴结构，定子槽口无槽楔。优选地，还包括定子上部端盖和定子下部端盖；所述定子上部端盖和定子下部端盖沿轴向分别设置在所述定子铁心的两端，并与所述定子屏蔽套焊接。优选地，还包括转子上部压紧盖和转子下部压紧盖；所述转子上部压紧盖和转子下部压紧盖沿轴向分别设置在所述转子铁心的两端，并与所述转子屏蔽套焊接。优选地，还包括电机上部滚动轴承和电子下部推力轴承；所述电机上部滚动轴承和电子下部推力轴承沿轴向分别固定在电机固定部分。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，既能够提供控制棒驱动机构所需的驱动转矩，又能通过屏蔽套有效地将电机的定子和转子与反应堆一回路冷却剂隔离开。2、本专利技术提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，电机的永磁体材料和绝缘都采用耐高温和耐高辐照材料，能够承受内置于一回路冷却剂中时的温度和剂量(300℃，107Gy)。3、本专利技术提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，定子采用集中绕组无极靴结构，保证了当电机失电时，永磁体的定位力会将电机转子锁定在固定位置，电机的转子不会由于重力的作用被控制棒驱动机构拖动旋转，导致控制棒下插。附图说明图1为符合本专利技术优选实施例的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机的径向剖面图。图2为符合本专利技术优选实施例的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机的轴向剖面图。其中：1-定子屏蔽套，2-定子绕组，3-定子铁心，4-转子永磁体磁极，5-转子铁心，6-转子轴，7-转子轴内螺纹，8-转子屏蔽套，9-气隙，10-定子下部端盖，11-定子上部端盖，12-转子上部压紧盖，13-转子下部压紧盖，14-上部滚动轴承，15-下部推力轴承，16-电机外壳具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术一实施例提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，内置于核电站一回路反应堆冷却剂中，电机外壳外和气隙中均充满反应堆冷却剂。定子铁心3为硅钢片叠制而成，定子绕组2采用集中绕组结构，定子磁极采用无极靴结构，定子槽口无槽楔，定子铁心和定子绕组通过定子屏蔽套1和电机外壳15与反应堆冷却剂隔离。定子屏蔽套两端与电机定子端部支撑端盖10，11焊接。转子轴6为中空结构，内部配有螺纹7，与驱动机构螺杆配合，转子旋转时，转子轴内侧螺纹驱动螺杆，带动控制棒上升或者下降。转子永磁体磁极4采用表面贴式永磁体结构，永磁体材料为高性能稀土永磁材料，以保证有良好的性能和温度系数。转子磁极外表面通过转子屏蔽套8与气隙中的一回路冷却剂隔离。转子屏蔽套8在电机两端与转子上部压紧盖12和下部压紧盖13焊接，保证密封性。转子结构通过电机上部滚动轴承14和下部推力轴承15与电机固定部分连接，实现旋转。当需要电机旋转时，定子绕组2通电，定子磁极与转子永磁体磁极4相互作用，驱动电机旋转。当定子绕组2失电时，由于电机定子采用的是无极靴结构，在不同的定子相对位置处，转子永磁体磁路的磁路变化很大，会产生一定的定位力。转子永磁体的定位力矩会让转子保持在固定的位置，避免转子在驱动机构螺杆重力作用下旋转，导致控制棒下滑。与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：1、本实施例提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，采用永磁同步屏蔽电机结构，转子轴为中空带螺纹结构，与控制棒的驱动螺杆啮合，螺杆具有防转装置，电机转子旋转驱动螺杆上升或下降，既能够提供控制棒驱动机构所需的驱动转矩，又能通过屏蔽套有效地将电机的定子和转子与反应堆一回路冷却剂隔离开。2、本实施例提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，电机的永磁体材料和绝缘都采用耐高温和耐高辐照材料，能够承受内置于一回路冷却剂中时的温度和剂量(300℃，107Gy)。3、本实施例提供的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，保证了当电机失电时，永磁体的定位力会将电机转子锁定在固定位置，电机的转子不会由于重力的作用被控制棒驱动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其特征在于，包括转子轴；所述转子轴的外部包裹转子铁心；所述转子铁心的外部包裹转子永磁体磁极；所述转子永磁体磁极的外部依次包裹转子屏蔽套和定子屏蔽套；所述转子屏蔽套和所述定子屏蔽套之间设有气隙；所述定子屏蔽套的外部包裹定子铁心；所述定子铁心外部包裹电机外壳。

【技术特征摘要】
1.一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其特征在于，包括转子轴；所述转子轴的外部包裹转子铁心；所述转子铁心的外部包裹转子永磁体磁极；所述转子永磁体磁极的外部依次包裹转子屏蔽套和定子屏蔽套；所述转子屏蔽套和所述定子屏蔽套之间设有气隙；所述定子屏蔽套的外部包裹定子铁心；所述定子铁心外部包裹电机外壳。2.如权利要求1所述的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其特征在于，所述转子轴为中空结构，所述转子轴的内表面设有螺纹；所述螺纹与驱动机构螺杆相匹配。3.如权利要求1所述的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其特征在于，所述转子永磁体磁极为表面贴式永磁体结构，采用为高性能稀土永磁材料。4.如权利要求1所述的适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机，其特征在于，所述定子铁心为硅钢片叠制形成。5.权利要求1所述的适用于控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶果，白勇军，林绍萱，张东生，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31