JPH08256468A - 内部積層リング及び電磁誘導ポンプ - Google Patents

内部積層リング及び電磁誘導ポンプ

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JPH08256468A
JPH08256468A JP7282915A JP28291595A JPH08256468A JP H08256468 A JPH08256468 A JP H08256468A JP 7282915 A JP7282915 A JP 7282915A JP 28291595 A JP28291595 A JP 28291595A JP H08256468 A JPH08256468 A JP H08256468A
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レズリー・ロイ・ダール
Mahadeo R Patel
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導ポンプの円柱状の内部固定子１４を
構成する内部コイル３４及び内部積層リング３６を締付
けて、損傷の原因となる振動を防止するための支持構造
物を提供する。 【解決手段】 底板６６、中心支柱３２及び複数のリブ
６８から成る支柱アセンブリが内部固定子用の構造骨組
として設けられ、内部積層リングが整列用リング５６に
組み立てられて、支柱アセンブリの中心軸の回りに同心
的に配置される。整列用リングは内部積層リングの低い
熱膨張率を補償するために高い熱膨張率を有する材料で
作製され、それにより全体的に内部フローダクト２０の
熱膨張に近似的に整合させる。その結果、内部固定子の
鉄心を取巻く内部フローダクトによって半径方向方向締
付けが維持される。内部固定子構造物の軸方向締付け
は、リブ中の溝を通って延び、内部固定子の下端におい
て底板と係合し、かつ内部固定子の上端において締付板
７８と係合するタイロッド７６によって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本願は、１９９２年２月１８日出願の米国
特許出願第０７／８３６４７５号（米国特許第５１９５
２３１号）並びに１９９３年１月１５日出願の米国特許
出願第０８／００３９９４号（米国特許第５３８２８６
０号）に関連する。
【０００２】
【発明の分野】本発明は、液体金属冷却型原子炉プラン
トにおいて導電性の液体金属冷却材を循環させるために
常用されているようなタイプの環状直線流れ式電磁誘導
ポンプの改良に関するものである。
【０００３】
【発明の背景】液体金属を駆動するための環状直線流れ
式電磁誘導ポンプは、通常、多数の環状コイル及び鉄製
磁気リングを交互に積重ねて成る円柱状の固定子によっ
て包囲された環状流路又はフローダクト（ｆｌｏｗ ｄ
ｕｃｔ）を有している。一般に単一固定子型の環状直線
流れ式電磁誘導ポンプとして知られるこのタイプの電磁
ポンプ及び液体金属冷却型原子炉におけるそれの使用
は、米国特許第４８５９８８５及び４８８２５１４号明
細書中に開示されている。
【０００４】しかるに、上記の特許明細書中に記載され
たものよりも融通性に優れた直線流れ式電磁誘導ポンプ
として二重固定子型のものがある。このタイプの電磁ポ
ンプは、環状流路の外部フローダクトを包囲する円柱状
の外部固定子と、外部固定子と同心的に配置されかつ環
状流路の内部フローダクトの内側に封入された円柱状の
内部固定子とを含んでいる。内部及び外部固定子の各々
は、多数の環状コイル及び鉄製積層リングを交互に積重
ねた円柱体から成っている。かかる外部及び内部固定子
（すなわち、二重の固定子）は、環状流路を通って直線
的な流れる液体金属に共同して作用する。
【０００５】このような二重固定子型電磁ポンプにおい
ては、ポンプユニットのサイズ当りについて言えばより
大きいポンプ容量が得られ、また同じポンプ容量を得る
ためにはより小さいポンプユニットで済む。このよう
に、より高い効率及びより大きい融通性が得られること
が二重固定子型電磁ポンプの利点である。単一固定子型
電磁ポンプの場合、円柱状の固定子は環状流路の外部フ
ローダクトを包囲している。外部フローダクトはそれを
包囲する積層リングの炭素鋼よりも高い熱膨張率を有す
る金属から成っているので、外部フローダクトは積層リ
ングよりも顕著に半径方向に沿って外方に膨張する。そ
の結果、外部フローダクトは積層リングに対し半径方向
に沿って外方に向かう締付力を及ぼすことになる。
【０００６】しかるに、二重固定子型電磁ポンプの場合
のように積層リングが半径方向に沿って内部フローダク
トの内側に位置していると、内部固定子が動作温度に昇
温された場合、（適当な対策が講じられなければ）内部
フローダクトによる半径方向の締付けが失われる傾向が
ある。それ故、半径方向の締付けに加え、内部固定子構
造物を構成する環状コイル及び積層リングを軸方向及び
円周方向に沿って締付けるための手段を設けることが必
要となる。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、電磁誘導ポンプにおいて円柱
状の内部固定子を構成する内部コイル及び内部積層リン
グを締付け、それによって損傷の原因となる振動を防止
するための支持構造物に関する。本発明に従えば、軸方
向、半径方向及び円周方向に沿った締付けが達成される
ことになる。
【０００８】本発明の好適な実施の態様に従えば、底
板、中心支柱及び複数のリブから成る支柱アセンブリが
内部固定子用の構造骨組として役立つ。この骨組は地震
荷重に対して横方向の剛性を付与すると共に、内部固定
子を上方から吊るための手段を提供する。更にまた、積
層リングを組み立ててそれらを支柱アセンブリの中心軸
の回りに同心的に配置するために複数の積重ねられた整
列用リングが使用される。支柱アセンブリは、その周り
に積層リングを設置するため、真の円柱状を成すように
機械加工されている。
【０００９】本発明のもう１つの特徴は、整列用リング
が高い熱膨張率を有する材料（たとえば、３０４系ステ
ンレス鋼）で作製されていることである。このような材
料の選択は、内部固定子の内側における動作温度がより
高いことと相俟って、積層リングの炭素鋼のより小さい
熱膨張を補償し、そして総合的には３０４系ステンレス
鋼製の内部フローダクトの熱膨張に対する近似的な整合
を生み出す。その結果として、内部固定子の鉄心を取巻
く内部フローダクトによってもたらされる半径方向締付
けが一定の温度範囲及び動作条件範囲にわたって（近似
的に）維持されることになる。
【００１０】各々の積層リングは、機械的締結具によっ
て対応する整列用リングに取付けられた複数の積層パッ
ケージから成っている。整列用リングに対する積層パッ
ケージの位置合せは、かみ合い式の幾何学的形状によっ
て達成される。また、積層パッケージを整列用リングと
焼嵌め式の内部フローダクトとの間に捕捉することによ
って積層パッケージの追加の半径方向締付けが達成され
る。
【００１１】内部固定子構造物の軸方向締付けは、リブ
中の溝を通って延び、内部固定子の下端において底板と
係合し、かつ内部固定子の上端において締付板と係合す
るタイロッド（ｔｉｅ ｒｏｄ）によって達成される。
高温構造安定性（すなわち、クリープ抵抗性）を付与し
ながら積層リングの炭素鋼の熱膨張率に整合させるた
め、タイロッドの材料としてはアロイ６００（Ａｌｌｏ
ｙ ６００）が使用される。
【００１２】本発明のもう１つの特徴に従えば、軸方向
締付系にコンプライアンスを付与し、それによって締付
力を失うことなしにタイロッドと積層リング素子との
（軸方向における）熱膨張の差に対処するため、細いタ
イロッド及びたわみ性の締付板が使用される。また、円
柱状の内部固定子上に内部フローダクトを焼嵌めする結
果として追加の軸方向締付けが達成される。すなわち、
冷却に際して内部フローダクトが軸方向に沿って収縮す
ることにより、内部固定子構造物は軸方向圧縮状態とな
るのである。
【００１３】最後に、中心支柱、リブ及び整列用リング
の幾何学的形状は複数のコイル間接続用の「ベイ（ｂａ
ｙ）」を形成する。かかるベイの数は、１つのベイにつ
いて１つの電力相を使用するため、ポンプにおいて使用
される電力相の数に少なくとも等しいことが必要である
（電力相の数より多くてもよい）。更にまた、邪魔にな
らないようにするため、リブ／ベイの数は積層パッケー
ジの数の整数倍であるのがよい。
【００１４】
【好適な実施の態様の説明】先ず図１について説明すれ
ば、導電性の液体金属系中において使用するための二重
固定子型の環状直線流れ式電磁誘導ポンプ１０は、下記
のごとき部品の組合せから成るのが通例である。普通は
円筒形のユニットから成るポンプハウジング１２が電磁
誘導系を包囲し、そして液体金属冷却型原子炉において
冷却材として通例使用される液体ナトリウムの苛酷な環
境中におけるポンプの動作を可能にするために必要な保
護をもたらす。内部固定子１４は、下記に詳述されるご
とく、中心支柱３２によって固定されかつ支持されてい
る。
【００１５】二重固定子型電磁ポンプ１０は、液体金属
の流れを磁気的に駆動するための環状流路１６を含んで
いる。かかる環状流路１６は、外部フローダクト１８及
びそれと同心的に配置された内部フローダクト２０によ
って規定されている。入口２２が環状流路１６への流入
を可能にし、かつ出口２４が環状流路１６からの流出を
可能にする結果、入口２２から出口２４へ上向きにポン
プを通過する液体金属の直線流れが誘起される。
【００１６】外部固定子２６はポンプハウジング１２と
外部フローダクト１８との間に配置された環状の円柱体
であって、円周方向に沿って外部フローダクト１８の外
側を包囲している。外部固定子２６は概して従来通りの
構成を有するものであればよい。すなわち、図１に示さ
れるごとく、外部固定子２６は外部積層リング２８と外
部コイル３０とを交互に積重ねて成る多数の環状固定子
ユニットを含んでいる。外部コイル３０は、通例、金属
銅から成る電気導体ストリップ又はリボンを巻き重ねて
電気絶縁材で包囲することによって形成された適当な寸
法のコイルユニットから成っている。なお、コイル端子
又は電力リード線は外部コイル３０の外周から延びてい
る。外部積層リング２８は、通例、多数の薄い鉄の積層
素子を整列状態で並べて積層することによって形成され
た複合ユニットから成っている。この場合、鉄の積層素
子は１つの連続した複合リングを成すように積層するこ
ともできるし、あるいは複数の個別複合ユニット又はパ
ッケージを成すように積層してからそれらをリング状に
組立てることもできる。
【００１７】従来の単一固定子型電磁ポンプにおいて
は、固定子積層リング及び固定子コイルを交互に積重ね
ることにより、外部フローダクトを包囲する円柱体が形
成される。このように固定子コイル及び固定子積層リン
グから成りかつ環状流路の外側に位置する単一の円柱体
により、ポンプ内において液体金属を駆動する磁界及び
磁力を生み出す手段が提供されることになる。
【００１８】本発明の二重固定子型電磁ポンプにおいて
は、内部固定子１４は内部フローダクト２０によって包
囲されながら円周方向に沿ってそれの内側に配置された
環状の円柱体から成っている。外部固定子２６と同様に
内部固定子１４は、通例、金属銅から成る絶縁された電
気導体ストリップ又はリボンを巻き重ねることによって
形成された適当な寸法のコイルユニットから成る内部コ
イル３４を含んでいる。なお、内部コイル３４の端子又
はリード線はそれの内側から延びている。内部固定子１
４はまた、それぞれが多数の薄い鉄の積層素子から成る
複数の内部積層リング３６（図１参照）をも含んでい
る。この場合、複数のかかる鉄の積層素子を整列状態で
並べて積層することによってパッケージが形成され、次
いで複数のかかるパッケージから連続した複合リングが
形成される。このような内部コイル３４及び内部積層リ
ング３６を交互に積重ねることにより、内部フローダク
ト２０によって包囲されながらそれの内側に配置された
環状の円柱体が形成される。なお、内部コイル３４は内
部積層リング３６から絶縁されている。
【００１９】外部固定子２６及び内部固定子１４は同等
な部品から同様な方法で（すなわち、導電性の銅製コイ
ル３０又は３４と絶縁された磁気積層リング２８又は３
６とを交互に積重ねて環状の円柱体とすることにより）
組立てられているとは言え、それらの組立て及び動作に
際しては著しく異なる状況又は因子に立ち向かう必要が
ある。たとえば、外部固定子２６の場合、相次ぐ内部コ
イル３０及び内部積層リング２８の整列はこれらの環状
部品が円筒形の外部フローダクト１８の外側を取巻くよ
うに設置されることによって達成される。しかるに、内
部固定子１４の場合には、内部フローダクト２０は円柱
状の内部固定子の外側に位置していて、固定子ユニット
の組立て及び配線が完了するまでは固定子ユニットの周
囲に設置されることがない。それ故、内部固定子の構成
部品を整列させるための手段が必要となる。
【００２０】更にまた、二重固定子型電磁ポンプの外部
固定子及び内部固定子から環状流路１６を通過する液体
金属への熱伝達は、それぞれの固定子と環状流路との界
面に存在する隙間に大きく依存する。すなわち、大きい
隙間は熱伝達を低減させて固定子温度の上昇をもたらす
一方、小さい隙間はそれと反対の効果を生み出す。外部
固定子２６と外部フローダクト１８との界面における隙
間は、典型的なダクト材料（たとえば、ステンレス鋼）
が高い熱膨張率を有しかつ典型的な固定子鉄心材料がよ
り低い熱膨張率を有するという有利な条件によって最小
限に抑えられる。すなわち、ポンプが動作温度にまで昇
温された場合に外部フローダクト１８の熱膨張は外部固
定子２６の熱膨張を越え、従って界面における締り嵌め
が確保されるのである。
【００２１】しかるに、二重固定子型電磁ポンプの内部
固定子１４に関しては、同一又は類似の部品材料を使用
すると逆の事態を生じることになる。すなわち、ポンプ
１０が動作温度にまで昇温された場合、内部フローダク
ト２０は内部積層リング３６から遠去かることになる。
このような事態を更に複雑にするのは、外部フローダク
ト及び内部フローダクトを同じ材料で作製しなければな
らないことである。その目的は、両者間に大きな熱膨張
の差が生じることによってポンプ内の環状流路１６の寸
法が変化するのを回避することにある。それ故、ポンプ
の動作温度下で内部積層リングと内部フローダクトとの
界面における隙間をできるだけ小さくするような内部固
定子設計を実現することが是非とも必要である。
【００２２】内部フローダクト２０が各々の内部コイル
３４への接近を妨げているため、内部コイル３４の電気
端子又はリード線は内方に突出している。各々の内部コ
イル３４の両端は電源（図示せず）への接続のための端
子を形成するために使用される。更にまた、内部コイル
３４は銅又はその他類似の材料から成るストリップ又は
リボンを多層巻きによって２つ以上の層を成すように巻
くことによって製造するか、あるいは２段以上のコイル
を上下に積重ねることによって製造することが好まし
い。
【００２３】本発明の好適な実施の態様に従えば、内部
積層リング３６は複数の積層パッケージ３８を環状に接
合することによって作製される。この場合、各々の積層
パッケージ３８は図５に示されるごとくに多数の積層素
子４０から成っている。各々の積層素子４０は、固定子
鉄心の中心軸と交わるそれぞれの半径方向平面内に位置
する第１及び第２の平坦な半径方向表面を持ったテーパ
ー付きの板である。積層パッケージ３８内においては、
各々の積層素子の第１の平坦な半径方向表面は隣接する
積層素子の第２の平坦な半径方向表面に対向して接触し
ている。第１及び第２の平坦な半径方向表面は互いに鋭
角を成して配置されている結果、内端４０ａから外端４
０ｂに向かって厚さが直線的に増加するような（図５に
示されるごとき）くさび形の素子が形成されている。な
お、素子の高さ方向に沿って見れば厚さは一定である。
各々の積層素子４０は、図６〜８に示されるごとく、内
端に隣接した概して正方形の後部及びそこから延びて外
端に達する細長い長方形の軸部を持った鍵形の輪郭を有
している。
【００２４】内部積層リングを組立てるためには、各々
の積層素子を１対の隣接する積層素子の間に挟むことに
よって環状の構造物を形成すればよい。組立てられた内
部積層リングの個々の積層素子は、機械的手段によって
結合されることが好ましい。あるいはまた、適当なセラ
ミック接着剤を用いて積層素子を結合することもでき
る。
【００２５】完成した内部積層リング３６は完全なリン
グを成していて、かかるリングは互いに隣接する１対の
内部コイル３４間に挟まれると共に、その上に着座した
内部コイル３４を支持している。内部コイル３４に電流
を流すことによって発生した磁束は、内部積層リング３
６を通過する。組立てられた積層素子の外端はポンプの
中心軸から同じ距離に位置し、それによって実質的に連
続した外周４２を形成する。かかる実質的に連続した外
周は、渦電流損を抑制しながら、内部固定子を通過した
磁束を環状流路１６内に均一に導入することを可能にす
る。
【００２６】図６及び７に示されるごとく、内部積層リ
ング３６の各々の積層素子４０は半径方向に沿って内方
及び外方の溝穴４４及び４６を有していて、それらは１
対の弓形タイストリップ（ｔｉｅ ｓｔｒｉｐ）４８及
び５０（図５参照）をそれぞれ受入れるために役立つ。
各々の積層パッケージ３８は、図５に示されるごとく、
１つのパッケージを構成する積層素子４０を挟むと共
に、タイストリップ４８及び５０を用いてそれらの積層
素子４０を締付けるために役立つ２枚の端板５２及び５
４を含んでいる。
【００２７】溝穴４４及び４６は細長くて、それの最小
寸法が磁束通路に対して垂直となるように配置されてい
ることが好ましい。一層詳しく述べれば、内方の溝穴４
４の長辺は組立てられた内部積層リング３６の中心軸と
平行に延びており、またそれの短辺は中心軸に対して垂
直な方向（すなわち半径方向）に沿って延びている。し
かるに、外方の溝穴４６の長辺は中心軸に対して垂直な
方向（すなわち半径方向）に沿って延びており、またそ
れの短辺は中心軸と平行に延びている。このようにすれ
ば、タイストリップ４８及び５０が内部積層リング３６
中の磁束通路に及ぼす悪影響は最少限に抑えられる。
【００２８】かかるタイストリップ４８及び５０は、好
適な実施の態様に従えば、積層素子４０同士をしっかり
と締付けるための機械的結合が所望される箇所において
積層パッケージ３８中に設けられた内方又は外方の穴の
中に所望に応じて使用することができる。これらのタイ
ストリップはタブ４８ａ及び５０ａをそれぞれ有してい
て、それらを折曲げ若しくは変形させることによってそ
れぞれのタイストリップを積層素子の穴の内部に固定す
ることができる。
【００２９】振動による損傷の可能性を低減させるた
め、内部積層リング３６を組立てる際には積層パッケー
ジをしっかりと締付けることが極めて望ましい。このよ
うな機能は、図３及び５に示されるごとく、各々の積層
パッケージ３８の内方の表面を整列用リング５６の外面
に接触させて固定することによって達成される。そのた
めには、図６に示されるごとく、整列用リング５６の内
側から半径方向に沿って延びるボルト５８をタイストリ
ップ４８に設けられたねじ穴にねじ込めばよい。ボルト
５８の回転は回転防止ループ６１（図５参照）によって
防止される。その結果、整列用リング５６は内部積層リ
ングアセンブリの一体部分を構成することになる。
【００３０】各々の積層リングは対応する整列用リング
５６を有していて、それらの整列用リングが図２に示さ
れるごとく上下に積重ねられる。整列用リング５６はポ
ンプの中心軸と同心的に配置される。図３に示されるご
とく、各々の内部積層リングの最後の積層パッケージは
好適な製造許容差をもって次のように寸法決定されてい
ればよい。すなわち、ボルト５８が最後の積層パッケー
ジ３８を半径方向に沿って内方に引寄せた場合、その積
層パッケージが隣接する積層パッケージの間にくさびと
して挿入されることによって内部積層リング３６の全周
にわたる締付力が得られるようにすればよいのである。
（図６〜８に明確に示されているごとく）整列用リング
と積層パッケージとの界面に設けられた段付き構造６０
は、全ての積層パッケージを同一平面内に位置合せする
ための共通手段として役立つ。
【００３１】内部固定子１４の熱膨張をできるだけ大き
くするため、整列用リング５６は熱膨張率の高い合金
（たとえば、３０４系又は３１６系ステンレス鋼）で作
製されている。その結果、内部積層リング３６の膨張率
は整列用リング５６の膨張率と積層素子４０の膨張率と
を合成したものとなる。より高い動作温度と組合わせれ
ば、かかる合成膨張率は内部積層リング３６が内部フロ
ーダクト２０と同等の熱膨張を示すことを保証するのに
十分なものとなる。このようにすれば、内部積層リング
と内部フローダクトとの隙間は最小限に抑えられ、また
内部固定子の温度も最低限に抑えられる。
【００３２】内部固定子１４は支持リング６４上に支持
されており、そして支持リング６４自体は底板６６上に
配置されている。管材（又は中実の棒材）から成る中心
支柱３２と平らな円板から成る底板６６は、溶接された
一体構造物を成している。中心支柱３２の外周には、角
形の棒材から機械加工された３本のリブ６８ａ〜ｃ（図
１２参照）が等間隔の位置にボルト留めされている。か
かるリブの取付けを容易にするため、中心支柱３２上に
は平面部分が機械加工されている。これらの中心支柱、
底板及びリブは、いずれも３０４系ステンレス鋼から作
製される。
【００３３】こうして得られた支柱アセンブリは、リブ
６８ａ〜ｃによる内部積層リング３６の完全な半径方向
整列を可能にする。３本のリブ６８ａ〜ｃの外面には、
中心支柱３２上への取付け後に旋盤上で仕上加工が施さ
れ、それによって支柱軸に対する最適の同心性が確保さ
れる。こうして得られた形状はほぼ完全な円柱であっ
て、その上に（積層パッケージを取付けた）整列用リン
グが緊密に嵌合され、それにより完全な半径方向整列状
態で設置される。
【００３４】平面図に示されるごとく、整列用リングの
内面、中心支柱の外面及びリブによって３つの「ベイ」
が規定される。内部固定子の組立てに際しては、これら
のベイの内部においてコイル間の電気的接続が行われ
る。その場合、全てのコイルリード線は各々の電力相に
対応した所定のベイの内部に位置していなければならな
い。それ故、三相電力に対しては３つのベイが必要であ
る。組立てに際して邪魔にならないようにするため、積
層パッケージの数とリブの数との比は整数であることが
重要である。図５、７及び８に示されるごとく、内部固
定子の「後部鉄心」には溝６２及び６２’が設けられて
いる。これらの溝は、内部固定子におけるコイル間の電
気的接続を行うための空間を提供する３つのベイの中に
コイルリード線を引込むために役立つ。なお、各々のベ
イは３つの電力相の１つに対応している。
【００３５】図２について説明すれば、液体金属の流れ
を内部固定子の周囲の環状流路の内部に導くため、底板
６６の下面に形成された周辺フランジにノーズコーン
（ｎｏｓｅ ｃｏｎｅ）７０が溶接されている。最後
に、支柱アセンブリの下部には絶縁材７２及び蓋板７４
が設置されている。損傷を起こすような流れに起因する
振動を防止するため、コイル及び積層鉄心を積重ねて成
る内部固定子を締付けることが必要である。本発明の構
成に従えば、下記に説明されるごとくに軸方向、半径方
向及び円周方向の締付けが達成される。
【００３６】図２及び１２について説明すれば、内部固
定子の軸方向締付けは３本のタイロッド７６ａ〜ｃ、締
付板７８、たわみ板８０、トルクナット（ｔｏｒｑｕｅ
ｎｕｔ）８２及び内部フローダクト２０によって達成
される。タイロッド７６ａ〜ｃは、リブ５８ａ〜ｃの外
面に沿って設けられた長手方向の溝を通って延びてい
る。各々のタイロッドの下端は、図２に示されるごと
く、底板６６に設けられたねじ穴にねじ込まれている。
各々のタイロッドの上端は、締付板７８の内径９０（図
１０参照）によって規定された大きな中心開口及びたわ
み板８０に設けられたそれぞれの穴８８（図９参照）を
貫通して延び、そしてトルクナット８２（図２参照）を
ねじ込むことによって固定されている。３個のトルクナ
ットを締付ければ、タイロッドには張力が付与され、そ
して内部固定子の積層素子及びコイルは締付板７８と底
板６６との間で圧縮されることになる。
【００３７】タイロッド用としてアロイ６００を使用す
ることにより、内部固定子の鉄心を構成する炭素鋼の軸
方向熱膨張率に近似的に整合させながら良好な機械的高
温特性を得ることができる。このようにすれば、内部固
定子が動作温度にまで昇温された場合に締付力が劇的な
変化を示すことはない。３０４系ステンレス鋼から成る
締付板７８は剛性状態を維持し、そして最上部の積層リ
ングの全域にわたって締付力を一様に分配する。たわみ
板８０用として使用されたアロイ７１８は高温下で非常
に高い強度を与えるから、たわみ板は永久的な変形を生
じることなく（ばねのように）弾性的に曲がることがで
きる。たわみ板８０は等辺三角形の頂点の位置において
締付板中に設置された３個の丸いボルト頭上に着座し、
そしてそれら３つの支点間においてたわむことができ
る。各々のボルト８４は、図１１に示されるごとく、締
付板７８に設けられた対応するねじ穴８６にねじ込まれ
ている。微小な張力を受けた状態にある細長いタイロッ
ドと組合わせて、締付系中に一定量のコンプライアンス
を導入することにより、内部固定子と締付系との間にお
ける熱膨張の差に対処することができる。それに比べ、
完全に剛性の締付系は熱膨張の僅かな差に伴って全ての
締付機能を失うか、あるいは永久的な変形を生じるので
ある。
【００３８】円柱状の内部固定子上に焼嵌めされた内部
フローダクト２０もまた、軸方向締付けをもたらす。設
置後に冷却された場合、内部フローダクト２０は半径方
向ばかりでなく軸方向にも収縮し、そして内部固定子の
積層素子及びコイルに対して追加の圧縮力を及ぼす。半
径方向の締付けは、整列用リング５６に対する積層パッ
ケージ３８のボルト留め及び内部固定子アセンブリ上へ
の内部フローダクトの焼嵌めによって達成される。この
ような組合せを使用すれば、積層パッケージは２つのリ
ング状部材の間に挟まれて固定される。
【００３９】好適な実施の態様に従えば、内部固定子と
内部フローダクトとの間における熱膨張の差をできるだ
け小さくするための処置が講じられる。３０４系ステン
レス鋼から成る内部フローダクトが炭素鋼から成る積層
リングよりも高い熱膨張率を有することを思い起こせ
ば、内部固定子が動作温度にまで昇温された場合に内部
フローダクトによる半径方向方向締付けは失われること
が予想されよう。
【００４０】しかるに、３０４系ステンレス鋼から成る
整列用リングに内部固定子の積層パッケージを取付けれ
ば、炭素鋼と３０４系ステンレス鋼とのほぼ中間に位置
する合成半径方向熱膨張率が得られることになる。更に
また、内部固定子の内側部分は（輸送される液体によっ
て冷却される）内部フローダクトよりも高い温度下で動
作するから、支柱アセンブリ及び整列用リングは通常の
動作条件下で内部フローダクトと同等な総合熱膨張を示
すことになる。その結果、内部フローダクトの初期焼嵌
めと相俟って、事実上全ての予想動作条件下において半
径方向締付けが維持されるのである。
【００４１】最後に、積層素子の主面に対して垂直な方
向における積層素子の振動を防止するために役立つ円周
方向の締付けが施される。図４〜８に示されるごとく、
平板材から成る弓形のタイストリップ４８及び５０が積
層素子の束に設けられた溝穴４４及び４６の中にホット
リベットのように挿入される。これらのタイストリップ
は、積層パッケージ３８の両側に配置された厚い端板５
２及び５４と共に、アロイ６００で作製されている。こ
の合金は、積層素子４０にほぼ整合した熱膨張率を有し
ながらも、高温下で遥かに良好な機械的性質を示すもの
である。
【００４２】以上、例示を目的として本発明の好適な実
施の態様が開示された。それ以外にも、本発明の範囲か
ら逸脱することなしに様々な変更態様が可能であること
は、電磁ポンプの設計に精通した当業界の技術者にとっ
て自明であろう。前記特許請求の範囲はかかる変更態様
の全てを包括するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる二重固定子型の環状直線流れ式
電磁ポンプを示す概略断面図である。
【図２】本発明の好適な実施の態様に基づく二重固定子
型の環状直線流れ式電磁ポンプの内部固定子構造物の断
面図である。
【図３】図２に示された内部固定子構造物の一部の部分
分解斜視図であって、内部積層リング素子から成る個別
パッケージが整列用リングにボルト留めされた様子を示
している。
【図４】本発明の好適な実施の態様に従って内部積層リ
ング素子から構成された個別パッケージの立面図であ
る。
【図５】本発明の好適な実施の態様に従って整列用リン
グにボルト留めされた内部積層リングパッケージの上面
図である。
【図６】図５中の線６−６に沿って取った断面図であ
る。
【図７】図５中の線７−７に沿って取った断面図であ
る。
【図８】図５中の線８−８に沿って取った断面図であ
る。
【図９】本発明の好適な実施の態様に基づく図２の内部
固定子構造物の中のたわみ板の上面図である。
【図１０】本発明の好適な実施の態様に基づく図２の内
部固定子構造物の中の締付板の上面図である。
【図１１】図１０の締付板の一部の詳細断面図であっ
て、図９のたわみ板を支持する３本のピンのうちの１本
を示している。
【図１２】本発明の好適な実施の態様に基づく図２の内
部固定子構造物の中の支柱アセンブリの平面図である。
【符号の説明】
１０ 電磁誘導ポンプ １４ 内部固定子 １６ 環状流路 ２０ 内部フローダクト ３２ 中心支柱 ３４ 内部コイル ３６ 内部積層リング ３８ 積層パッケージ ４０ 積層素子 ４４ 溝穴 ４６ 溝穴 ４８ タイストリップ ５０ タイストリップ ５２ 端板 ５４ 端板 ５６ 整列用リング ５８ ボルト ６０ 段付き構造 ６２ 溝 ６４ 支持リング ６６ 底板 ６８ リブ ７６ タイロッド ７８ 締付板 ８０ たわみ板 ８２ トルクナット ８４ ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユジーン・エルスワース・オリック アメリカ合衆国、カリフォルニア州、アプ トス、サンセット・ウェイ、7563番 (72)発明者 レズリー・ロイ・ダール アメリカ合衆国、カリフォルニア州、リバ ーモア、テスラ・ロード、16901番 (72)発明者 マハデオ・ラティラル・パテル アメリカ合衆国、カリフォルニア州、サ ン・ノゼ、アーニカ・コート、4933番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円形の整列用リング、多数の積層素子、
    及び前記多数の積層素子を前記整列用リングに取付ける
    取付手段を有することを特徴とする、二重固定子型電磁
    ポンプの内部固定子用の内部積層リング。
  2. 【請求項２】 前記積層素子を束ねることにより複数の
    積層パッケージを形成する結束手段を更に有し、この各
    々の積層パッケージは前記多数の積層素子のうちの複数
    の積層素子を有し、前記取付手段は、前記積層素子の各
    々の一方の端面が前記整列用リングの円柱状の面に接触
    するように前記複数の積層パッケージの各々を前記整列
    用リングに取付ける手段から成る請求項１記載の内部積
    層リング。
  3. 【請求項３】 前記結束手段がそれぞれの前記積層パッ
    ケージの積層素子の各々を貫通する溝穴の中に成形固定
    された金属ストリップを有し、前記取付手段が前記金属
    ストリップに設けられたねじ穴にねじ込まれたボルトを
    有する請求項２記載の内部積層リング。
  4. 【請求項４】 前記整列用リングが半径方向に沿って外
    方に突出した第１及び第２の表面を有し、前記積層素子
    の各々が前記整列用リングの前記第１及び第２の表面の
    間に嵌合するよう半径方向に沿って内方に突出した部分
    を有する請求項１記載の内部積層リング。
  5. 【請求項５】 （ａ）それぞれが多数の積層リングとコ
    イルとを交互に積重ねた積重体で構成されて、相互間に
    形成された環状流路を通して液体金属を駆動する内部固
    定子及び外部固定子、（ｂ）中心支柱、（ｃ）前記支柱
    の下端に固定されて、前記内部固定子を構成する前記の
    積層リングとコイルとの積重体を支持する底板、（ｄ）
    前記支柱を包囲しかつ前記内部固定子の最上部の積層リ
    ングに接触して配置された円板の形の軸方向締付板、
    （ｅ）前記底板に固定された下端をそれぞれに有する複
    数のタイロッド、（ｆ）前記内部固定子を構成する前記
    の積層リングとコイルとの積重体を圧縮する締付力を前
    記軸方向締付板を介して加えるための弾性手段、並びに
    （ｇ）前記タイロッドにねじ係合していて、前記弾性手
    段により加えられる前記締付力を調整する調整手段を含
    むことを特徴とする直線流れ式電磁誘導ポンプ。
  6. 【請求項６】 更に、前記軸方向締付板上に取付けられ
    て前記弾性手段からの前記締付力を前記軸方向締付板に
    伝達する複数の支持手段を含み、前記複数の支持手段は
    前記ポンプの中心軸の回りの円周方向に沿って相等しい
    角度間隔で配置されている請求項５記載の電磁誘導ポン
    プ。
  7. 【請求項７】 前記弾性手段が前記複数のタイロッドを
    受入れる対応した複数の穴を有するリング状部材から成
    り、前記リング状部材はアロイ７１８で作製され、前記
    タイロッドはアロイ６００で作製されている請求項５記
    載の電磁誘導ポンプ。
  8. 【請求項８】 相互間に形成された環状流路を通して液
    体金属を駆動するための内部固定子及び外部固定子、並
    びに支柱アセンブリを含み、前記内部固定子が多数の内
    部積層リングと内部コイルとを交互に積重ねた積重体で
    構成されている形式の直線流れ式電磁誘導ポンプにおい
    て、 前記内部積層リングの各々が、（ａ）前記支柱アセンブ
    リの中心軸に関して同心的に配置された円形の整列用リ
    ング、（ｂ）多数の積層素子、及び（ｃ）前記多数の積
    層素子を前記整列用リングに取付ける取付手段を有して
    いることを特徴とする直線流れ式電磁誘導ポンプ。
  9. 【請求項９】 前記支柱アセンブリが、前記中心支柱の
    円周方向に沿って相等しい角度間隔で配置されて前記中
    心支柱に取付けられた複数の長手方向リブを含んでいる
    請求項８記載の電磁誘導ポンプ。
  10. 【請求項１０】 前記支柱アセンブリが更に、前記中心
    支柱の下端に固定されて前記の内部積層リングと内部コ
    イルとの堆積物を支持する底板、前記支柱を包囲しかつ
    前記内部固定子の最上部の積層リングに接触して配置さ
    れた円板の形の軸方向締付板、並びに前記底板に固定さ
    れた下端をそれぞれに有する複数のタイロッドを含み、
    前記タイロッドの各々は、それぞれのリブの外面に沿っ
    て設けられた長手方向のくぼみと前記整列用リングの積
    重体の内面とによって規定される長手方向の通路中に配
    置されている請求項８記載の電磁誘導ポンプ。
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