• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    一種電磁鐵包含多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層(former layer)，及纏繞在該等獨立的電絕緣線圈架層外側周圍的導電電線以界定一多層式電線圈，其中該多層式電線圈內相鄰的層被介於中間的該等獨立的電絕緣線圈架層間隔開。對該多層式電線圈電充能可在該多層式電線圈內產生一磁場。在一些實施例中，該導電電線是不具有電絕緣的裸線。在一些實施例中，該等線圈架層包含陶瓷材料。在一些此等實施例中，該電磁鐵更包含一鐵磁性鐵芯，其被設置在該多層式電線圈內部。一使用此磁鐵作為定子磁極的電動馬達亦被揭示。使用此一馬達之用於核子反應器中的控制棒驅動機構(CRDM)及冷媒幫浦實施例亦被揭示。
    公开号:TW201312591A
    申请号:TW101126039
    申请日:2012-07-19
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Brett T Goodyear；Robert W Emond；William H Yeadon
    申请人:Babcock & Wilcox Nuclear Operations Group Inc；
    IPC主号:H02K3-00
    专利说明:
    耐環境影響之電磁鐵及具此電磁鐵之用於核子反應器的電動馬達
    本發明係有關於電子領域、電子裝置領域、電磁鐵領域、電動馬達領域、核子反應器領域、及相關領域。
    一種壓水式反應器(PWR)使用一內裝了過熱水(superheated water)作為主要冷卻劑的壓力槽。熱的、過冷狀態水(subcooled water)被循環於該反應器爐芯與一或多個蒸汽產生器之間，用以將能量從該反應器爐芯傳遞至該蒸汽產生器。在傳統設計中，該等蒸汽產生器是分開的元件且該主要冷卻劑透過適當的高壓流體導管而被耦合於該壓力槽與該蒸汽產生器之間。在一整合式PWR設計中，該一或多個蒸汽產生器被設置在該壓力槽內部。其它類型的核子反應器都相似。例如，一沸水式反應器(BWR)使用不是過熱水的沸水作為主要冷卻劑。
    在一核子反應器的該壓力槽內包含機動化(motorized)的構件是有利的。例如，在一些反應器設計中，該主要冷卻劑係使用馬達驅動的冷卻劑幫浦來主動地循環。該等幫浦可被設置在該壓力槽外面且透過一穿過一適當的槽穿透件的轉動軸而與該葉輪機械地耦合。然而，藉由使用完全在內部的馬達驅動的冷卻劑幫浦來消除該機械式的穿通式的槽穿透件是較有利的。在後者的設計中，只使用到很小且機械上是靜態的槽穿透件來讓電纜線通過。
    機動化構件可以是很有用的另一個地方是在控制棒驅動機構(CRDM)構件中。包含中子吸收劑的控制棒被部分地或完全地插入到該反應器爐芯內，用以減緩或停止核子反應。在所謂的“灰色”棒中，該棒子插入的程度是可用連續的或步進的方式來調整，用以提供反應性可調整的控制。傳統上，操作該控制棒的電動馬達係設置在該壓力槽外面(在PWR設計中典型地係設置在壓力槽上方或在BWR設計中則設設置在壓力槽下方)且一連接桿穿過一適當的槽穿透件以連接該CRDM馬達與該控制棒。再次地，藉由使用一完全位在內部的CRDM來消除機械式槽穿透件是有利的，其中操作該控制棒的該電動馬達係設置在該壓力槽內部，使得只有供電纜線用的機械上靜態的槽穿透件被使用。
    在該壓力槽內部使用電動馬達因主要冷卻劑的高溫而變得複雜。該電動馬達及其構成材料必須堅固耐操以抵抗該反應器環境的高溫，且亦必須堅固耐操以抵擋其它環境條件，譬如像是腐蝕性的化學物及/或存在於該主要冷卻劑內的輻射。例如，PWR反應器典型地使用硼酸作為該主要冷卻劑中一可溶解的緩和反應性的中子吸收物。再者，該電動馬達必須可靠，因為任何維修都必需在採取適當的污染及輻射廢棄物控制預防下承擔停機及打開反應器等昂貴的問題。
    本文中揭露的是可提供好處的改良，這些改良在熟習此技藝者研讀下面的說明之後將變得很明顯。
    在本發明的一個態樣中，一種設備包含一電磁鐵，其包含多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層(former layer)，及纏繞在該等獨立的電絕緣線圈架層外側周圍的導電電線以界定一多層式電線圈(coil)，其中該多層式電線圈內相鄰的層被介於中間的該等獨立的電絕緣線圈架層間隔開。對該多層式電線圈電充能可在該多層式電線圈內產生一磁場。在此一設備的一些實施例中，該導電電線是不具有電絕緣的裸線。在此一設備的一些實施例中，該等線圈架層包含陶瓷材料。在一些此等實施例中，該電磁鐵更包含一鐵磁性鐵芯，其被設置在該多層式電線圈內部。在一些此種實施例中，該設備更包含一包括一轉子及一定子的電動馬達，其中該電磁鐵界定該定子的磁極。在一些此等實施例中，該設備更包含一控制棒驅動機構(CRDM)，其包括該馬達及一導螺桿，該馬達與該導螺桿可操作地耦合以線性地驅動該導螺桿，藉此一包含中子吸收劑且與該導螺桿相連接的控制棒被線性地驅動進入或離開一核子反應器爐芯。在一些此等實施例中，該設備更包含一流體幫浦，其包括與一葉輪可操作地連接的該馬達。
    在本發明的另一態樣中，一種設備包含一電磁鐵其包含多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層，及一多層式電線圈其包含多個間隔開的導電螺旋繞組(winding)層，其中每一被間隔開的導電螺旋繞組層是被該等被疊套的獨立的電絕緣線圈架層的一者所支撐，其中對該多層式電線圈電充能會在該多層式電線圈內部產生一磁場。在一些此等電磁鐵中，每一獨立的電絕緣線圈架層包括一形成在該獨立的電絕緣線圈架層的外表面上的溝槽，其界定被該獨立的電絕緣線圈架層支撐的該螺旋繞組層的路徑。在一些此等電磁鐵中，一鐵磁性電磁鐵鐵芯被設置在該多層式電線圈內部。一些此一設備更包含一電動馬達，其包括一轉子及一由該電磁鐵所界定的定子。一些此一設備更包含一核子反應器，其包括一壓力槽其內裝有主要冷卻劑及一設置在該壓力槽內的核子反應器爐芯，其係可操作的，用以將該主要冷卻劑維持在至少300℃的溫度，及至少一電機械構件(舉例而言，一主要冷卻劑幫浦或控制棒驅動機構(CRDM))浸泡在該主要冷卻劑中並包括該電動馬達。
    在本發明的另一態樣中，一種方法包含：(1)將導電電線螺旋地纏繞在一第一獨立的電絕緣線圈架層周圍，該螺旋繞組的螺旋匝圈彼此被間隔開以形成第一電線圈層；(2)將該第一電線圈層疊套在下一個獨立的電絕緣線圈架層內部以形成一套組(nest)；(3)將導電電線螺旋地纏繞在該套組的下一個獨立的電絕緣線圈架層周圍，該螺旋繞組的螺旋匝圈彼此被間隔開以形成下一個電線圈層，其中一包括至少兩個電線圈層的多層式電線圈係藉由一包括至少該等操作(1)、(2)及(3)的處理來形成。在此方法的一些實施例中，該多層式電線圈係藉由一包括至少該該等操作(1)、(2)及(3)的處理來形成，且更包括至少重復一次該等操作(2)及(3)以形成包括至少三層電線圈層的多層式電線圈。在此方法的一些實施例中，在該多層式電線圈形成之後，一鐵磁性鐵芯被設置在該被形成的多層式電線圈內部以形成一電磁鐵。一些被揭露的方法實施例更包括將該電磁鐵放入到一核子反應器的壓力槽內，操作該核子反應器用以在該壓力槽內產生至少300℃的溫度，及在該壓力槽內部的溫度是至少300℃時操作在該壓力槽內的電磁鐵。
    參考圖1，一包括一整合式蒸汽產生器的例示性壓水式核子反應器(PWR)的立體剖面圖被示出。該核子反應器爐芯10被設置在一大致圓筒形的壓力槽12內部，該壓力槽容納主要冷卻劑14，其在此例示的輕水式反應器中是水(H2O)，其非必要地包含諸如作為可溶解的中子吸收劑的可溶解的硼酸。該PWR包括一在其體積的上部中的蒸汽泡16，一水位18被界定在該蒸汽泡16與該液態的主要冷卻劑14之間。壓力可使用電子加熱器或類此者或外部的加壓器(未示出的構件)透過該蒸汽泡16來調整。
    反應器控制是由控制棒驅動機構(CRDM)20來提供，其被建構來控制中子吸收控制棒插入到該核子反應器爐芯10中或從該核子反應器爐芯10中抽出。該CRDM 20可被分成多個單元，每一單元控制一或多根控制棒，用以提供多餘量或其它好處。該例示性的CRDM 20是一系統，驅動馬達及其它構件被設置在該壓力槽12內部且浸沒在該主要冷卻劑14中，只有電力線路及控制線路延伸到該壓力槽12外面。或者，外部的CRDM可被使用。
    該壓力槽12被建構來界定一所想要的主要冷卻劑14的循環。在該例示性的例子中，該循環是由一與該例示性的圓筒形壓力槽12同軸地設置的中空圓筒形中央升流管(riser)22來界定。被該反應器爐芯10加熱過的主要冷卻劑14向上流經穿過該內部的CRDM 20的流體導管並向上經過該中空的中央升流管22，在該中空的中央升流管22的頂端排出且被一轉向器24向下轉向，向下流經一被界定在該圓筒形的中央升流管22與該圓筒形壓力槽12的側壁之間的環形區，然後在該壓力槽12的底部被向上轉向以回返至該反應器爐芯10。非必要的主要冷卻劑幫浦26可被設置來驅動該主要冷卻劑14的該循環，或協助該主要冷卻劑14的自然循環。該等例示性的冷卻劑幫浦26是內部幫浦，其完全位在該壓力槽12內部且浸沒在該主要冷卻劑14中，只有電力線路及非必要的控制線路延伸至該壓力槽12的外面。或者，循環該主要冷卻劑可依賴自然循環。
    該壓力槽12被適當地實質垂直設置。一非必要裙板30可被設置來支撐該壓力槽12，或防止該壓力槽12翻倒。該例示性的裙板30被設置使得該壓力槽12包含該反應器爐芯10的下部是設置在一比地面低的凹部中，這可在損失冷卻劑意外事故(LOCA)或其它意外事故的時候為了安全而促進滿溢(flooding)。在該核子反應器的操作狀態中，該CRDM 20將控制棒從該核子反應器爐芯10中抽出(或至少部分抽出)以啟動該爐芯10內的核子反應。在一熱核反應器中，該主要冷卻劑14係作為中子減速器，用以熱化(thermalize)較能高量的中子以保持或強化核反應。在一PWR的操作裝態中，該主要冷卻劑14是過熱的(superheated)且是在一典型地至少300℃的溫度，且在一些實施例中是在至少350℃的溫度。在BWR的例子中，該主要冷卻劑不是過熱的而是沸騰，且該沸騰的主要冷卻劑典型地是在至少300℃的溫度且在一些實施例中是至少350℃。
    為了提供蒸汽產生，被該操作中的反應器爐芯10加熱的該主要冷卻劑14與流入一蒸汽產生器中的次級冷卻劑(典型地為輕水，H2O其非必要地包含各式添加物、溶質等等)。在一些實施例中(未示出)，該蒸汽產生器是在該壓力槽外面且藉由一承載著該主要冷卻劑的相對大的直徑的槽穿透件來與之連接。然而，在圖1的例示性實施例中，一整合式蒸汽產生器32被設置在包含該反應器爐芯10的同一壓力槽12的內部。該例示性的整合式蒸汽產生器32被設置在環繞該中央升流管22的該環形內，亦即，在介於該中央升流管22的外部與該壓力槽12的內壁之間的環形空間內。給水(feedwater)形式的該次級冷卻劑經由給水入口34而被輸入到一環形的給水入口空室(plenum)36中(或者，進入到一管板內)，在該處它被饋入到該蒸汽產生器32的下端。該次級冷卻劑大致向上上升經過該蒸汽產生器32進入與緊鄰的主要冷卻劑流路或體積(主要冷卻劑經由此等流路大致向下流動)成熱連通的次級冷卻劑流路或體積中(但與之流體隔離)。(應指出的是，圖1並未示出該蒸汽產生器的細節。)該蒸汽產生器的組態可有有各種形式。在一些實施例中，該蒸汽產生器包含將主要冷卻劑大致向下載運的管子，而該次級冷卻劑大致向上流動於該等管子外的體積中。或者，次級冷卻劑可大致向上流經該等蒸汽產生器的管子，而主要冷卻劑則向下流動於該等管子外面。該等管子可包含筆直的垂直管子、傾斜的垂直管子、纏繞在該中央升流管22周圍的螺旋管，等等。不論如何設置，熱傳遞係從該過熱的主要冷卻劑到該次級冷卻劑在進行，這將該次級冷卻劑從液態轉變成蒸汽態。在一些實施例中，該蒸汽產生器可包括一在該蒸汽產生器的下部的整合式節熱器。在一些實施例中，該蒸汽產生器可包含多個構成(constituent)蒸汽產生器以提供多餘量。該所產生的蒸汽進入到一環形蒸汽空室40(或者，進入一管板中)並從該處由一或多個蒸汽出口42通過離開。
    該蒸汽(不論是否由一諸如該例示性整合的蒸汽產生器32的整合式蒸汽產生器所產生，或是由一外部的蒸汽產生器單元產生)可為了實質上可用蒸汽動力適當地達成的任何目的而被使用。在圖1的該例示性發電廠中，該蒸汽驅動一渦輪機46，該渦輪機轉而驅動一發電機48來產生電力。一在該渦輪機46的下游處的蒸汽冷凝器50將該蒸汽冷凝回到液態，用以重新產生包含給水(feedwater)的次級冷卻劑。一或多個幫浦52，53及一或多個給水加熱器54，55或其它給水調節構件(如，過濾器、用於添加添加劑的構件，等等)在一所想要的壓力及溫度下產生給水以輸入至該給水入口34。一給水閥56適當地控制該入口給水流率。
    該內部的CRDM 20及該等內部的冷卻劑幫浦26被浸沒在該主要冷卻劑14中，且應能耐受高的主要冷卻劑溫度，該溫度在一些實施例中至少是300℃且在一些實施例中是至少350℃。傳統的絕緣電線在這些溫度下典型地經歷相對快速的劣化，這會因為該等構成電線圈的迴圈之間的電弧作用或短路而導致加速故障。揭露於本文中的是改良的電磁鐵構件及使用該電磁鐵構件的馬達，其可耐受該核子反應器的高的操作溫度。
    參考圖2及3，一電磁鐵包括多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層。“獨立的(freestanding)”一詞意謂著該線圈架層不會因為自身的重量而塌陷，而且在導電電線纏繞在該獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍時能夠保持其形狀以形成揭露於本文中的電磁鐵。圖2及3的該例示性例子顯示一個由七層獨立的電絕緣線圈架層所形成的七層套組N7L，亦即，一最內層或第一層的獨立的電絕緣線圈架層FL1被疊套在一第二獨立的電絕緣線圈架層FL2內部，而該第二獨立的電絕緣線圈架層則是疊套在一第三獨立的電絕緣線圈架層FL3內部，而該第三獨立的電絕緣線圈架層則是疊套在一第四獨立的電絕緣線圈架層FL4內部，而該第四獨立的電絕緣線圈架層則是疊套在一第五獨立的電絕緣線圈架層FL5內部，而該第五獨立的電絕緣線圈架層則是疊套在一第六獨立的電絕緣線圈架層FL6內部，而該第六獨立的電絕緣線圈架層則是疊套在一第七獨立的電絕緣線圈架層FL7內部。該電磁鐵係藉由將導電電線纏繞在該等獨立的電絕緣線圈架層外側周圍以形成一多層式電線圈來形成，其在被電充能時會產生一磁場於該電線圈內。
    參考圖4-6，在該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1的外側周圍的電線繞組被描述。圖4顯示該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1的立體圖，圖5顯示該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1的剖面端視圖，及圖6顯示圖4所示的該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1的立體圖，但有導電電線W纏繞在其外側周圍。該纏繞在任何給定的獨立的電絕緣線圈架層周圍的電線W界定該多層式電線圈中的一層。在該層內，該電線被纏繞成螺旋圖案，其中該等螺旋匝圈被間隔開來以避免相鄰的螺旋匝圈之間的電弧作用或短路。該另一種方式，該螺旋圖案具有一經過選擇的螺旋節距以在一有興趣的電充能範圍內有效地避免相鄰的螺旋匝圈之間的電弧作用或短路。避免電弧作用或短路係依賴介於相鄰的螺旋匝圈之間的間距，而不是依賴電線的絕緣。因此，該導電電線較佳地是(但並非是必定是)沒有電絕緣的裸導電電線。在一些實施例中，該導電電線是沒有電絕緣的裸銅線。在一些實施例中，該導電電線是沒有電絕緣的裸銀線。介於螺匝圈之間可有效地避免電弧作用或短路的最小間距可根據跨於匝圈之間的電壓(其可用例如V/N來預估，V是被施加跨於匝圈之間的電壓及N是匝圈數)及該電線圈所處之環境的崩潰電壓特性的知識來輕易地予以確定。該最小間距亦可受到其它參數的影響，譬如該等螺旋匝圈的詳細形狀。任何大於該可避免電弧作用或短路的小間距的間距亦是可行的。
    在一些實施例中，該獨立的電絕緣線圈架層具有一平滑的外表面且該電線以具有足夠的緊密度的螺旋圖案被纏繞在該獨立的電絕緣線圈架層周圍，摩擦力將該等螺旋匝圈保持在其最初的位置以防止移動及可能隨之而來的相鄰螺旋匝圈之間的電弧作用或短路。
    然而，特別參考圖4及5，在該例示性的實施例中，一螺旋溝槽GV被形成在該獨立的電絕緣線圈架層FL1的外表面上，用以將電線W保持在所想要之在螺旋匝圈之間有所想要的間距於的螺旋圖案。如在圖5中看得最清楚的，該例示性的溝槽GV具有一半球形的輪廓，其被作成容納該電線W的大小(該電線W在此實施例中被假設具有圓形的截面)。雖然該溝槽GV只為了該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1被詳細地示出及標示，但應被理解的是，在該例示性的實施例中，七個獨立的電絕緣線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7的每一者都包括此一用來界定該被螺旋地纏繞的導電電線W的螺旋圖案的螺旋溝槽。
    介於該導電電線W的相鄰的螺旋匝圈之間的螺旋節距或間距確保電弧作用或短路不會發生在該多層式電線圈的一層內的相鄰的匝圈之間。在另一方面，該套組N7L確保有一獨立的電絕緣線圈架層被設置在該多層式電線圈的任兩個相鄰的層之間。該介於中間的獨立的電絕緣線圈架層有一可有效地避免電弧作用或短路的材料及厚度(考慮到導因於螺旋溝槽GV的任何厚度減小)。再次地，該最小厚度及材料可根據介於層與層之間的電壓(其可用例如V/NL來預估，其中L是該多層式電線圈內的層的數量，如對於該例示性的套組N7L而言L=7，V是被施加跨於該線圈的電壓)及包含該獨立的電絕緣線圈架層的材料的崩潰電壓特性的知識，及該獨立的電絕緣線圈架層的厚度知識而被很容易地確定。典型地，該電壓是一設計參數，該層的數量是在該設計的早期根據將被產生的及被施加的電壓規格的該磁場強度來選擇，及該獨立的電絕緣線圈架層之可有效避免電弧作用或短路的最小厚度然後可被預估。任何比該可有效避免電弧作用或短路的最小厚度大的厚度亦可使用。
    如已被提及的，在預估該最小厚度時，任何導因於該螺旋溝槽GV的厚度減小應被考量到。然而，在如此作時，被計畫的是，將該螺旋溝槽安排在相鄰的獨立的電絕緣線圈架層上以提供一些額外的“側向”間距來幫助防止層與層之間的電弧作用或短路。例如，藉由將相鄰的層的螺旋圖案偏移該螺旋節距的一半，就可得到額外的最近相鄰的空間上的分離。
    該最外面的獨立的電絕緣線圈架層(即，在該例示性的七層套組N7L中的第七層獨立的電絕緣線圈架層FL7)具有纏繞在其外側上的電線以形成該多層式電線圈的最外層。這最外側的線圈層只具有一相鄰的線圈層，即被纏繞在下一個向內的獨立的電絕緣線圈架層FL6的外側上的第六線圈層。因此，不需要有一個電絕緣層在該最外面的線圈層的外面來防止向外電弧作用或短路至一更外面的相鄰線圈層(因為根本不存在)。然而，依應用而定，讓該最外面的線圈層外露會是所不想要的，因為它可能會接觸到一些其它構件，因而產生電危害。為了要防止這樣的事發生，在該例示性的例子中(參見圖2及3)，一覆蓋的獨立電絕緣線圈架層CL被設置在多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層周圍亦即在該套組N7L周圍。此覆蓋層CL的目的是要防止與該最外面的線圈層接觸。
    應指出的是，本文中使用“螺旋節距”並沒有要求該螺旋圖案在整個螺旋圖案上具有均一的螺旋節距。在一些電磁鐵設計中，可能在某些區域中使用較小的節距以增加局部電場及/或在某些區域中使用較大的節距以減少局部分電場是有利的，且這些變化被實施。類似的考量可導致一種該獨立的電絕緣線圈架層具有多變的厚度的設計。在此等例子中，該“局部的”螺旋節距及“局部的”厚度應完全足以防止介於最近相鄰的(不論是在層內或層與層之間)螺旋匝區之間的電弧作用或短路。
    如已被指出的，每一獨立的電絕緣線圈架層應具有不會在其自身的重量下崩塌且在導電電線被纏繞在它的周圍時能夠保持其形狀的機械特性。如已被進一步指出的，每一獨立的電絕緣線圈架層亦應具有介電特性(結合足夠的厚度)來在一有興趣的電充能範圍(例如，如一被施加的最大電壓)中防止跨該多層式電線圈的諸層之間的電弧作用或短路。再者，每一獨立的電絕緣線圈架層應被電絕緣，意指在該有興趣的電充能的範圍內，它的導電性低到足以讓穿過該線圈架層的電傳導是可忽略的(例如，如一跨該線圈架層的可接受的“漏電電流”所界定的，其在一些實施例中是在可測量的極限值之下)。另一個材料限制是，該等獨立的電絕緣線圈架層的材料應足夠耐熱以避免在操作溫度下(其舉例而言，在一些核子反應器應用中可以是至少300℃，及在一些核子反應器應用中可以是至少350℃)劣化問題。用適當的陶瓷、金屬、或其它被選取的材料來製造，該等被纏繞的線圈架層被預期可在遠高於500℃的溫度下操作。
    根據這些考量，各式的材料可被指為適合用作為該等獨立的電絕緣線圈架層。在一些實施例中，該等獨立的電絕緣線圈架層包含陶瓷材料。在一些實施例中，該等獨立的電絕緣線圈架層包含氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)材料。具有所需的機械、電子及耐熱特性的許多其它材料亦可被使用。該非必要的覆蓋的獨立電絕緣線圈架層CL最好是用與該等獨立的電絕緣線圈架層相同的材料製造，但它也可用不同的(但仍電絕緣且耐熱的)材料來製造。如果是用不同的材料製造的話，在一些此等實施例中，該覆蓋層CL就不是獨立的。
    該導電電線W在該套組N7L的該等獨立的電絕緣線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7上的繞組使得該導電電線W以一螺旋圖案被纏繞在每一獨立的電絕緣線圈架層的外側以形成一螺旋纏繞的電線層，該螺旋圖案被定向(oriented)成使得對於該多層式電線圈內來自於該套組N7L的所有獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍之螺旋地纏繞的電線層的磁場的貢獻是累加性的(additive)。在一些實施例中，每一獨立的電絕緣線圈架層被一分開的電線所纏繞，使得例如在該七層式套組N7L的例子中將會有十四個端子電線(每一層兩個)，且這些端子電線可被外部地相互連接及/或與電壓源連接以提供所想要的極性的電壓至每一層以累加地結合該多層式電線圈內部之被產生的磁場。然而，此方式具有遺留相當數量的外部電線及伴隨的外部構件的缺點。
    在該例示性的例子中，該導電電線W包含一單一的導電電線W，其被纏繞在該套組N7L的所有七個獨立的電絕緣線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7周圍。為了讓此構造發揮作用，纏繞圖案應滿足在一層被纏繞之後，該電線被合宜地(conveniently)延伸至該套組N7L的下一層層上之額外的限制條件。
    參考圖4及進一步參考圖7及8(其分別顯示第二及第三線圈架層FL2，FL3的立體圖)，一適當的連續纏繞方法被描述，用以將該單一電線W連續地纏繞在該套組N7L的多個線圈架層上以產生累加地結合該多層線圈內部的磁場貢獻。該纏繞係參考纏繞“點”A，B，C，D，E，F，G，H，I，J來描述，這些點在圖4，7及8中以虛線箭頭來標示。示於圖4中的纏繞點A，B顯示該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1的一適當的纏繞。此纏繞係藉由以一種從第一端到相反的第二端(亦即，在圖4的箭頭H+所示的方向)的螺旋圖案來纏繞該套組N7L的該第一獨立的電絕緣線圈架層FL1的外側而被適當地完成。該纏繞點A是在該線圈架層FL1的纏繞期間的點，而該纏繞點B是在該第一線圈架層FL1完全被纏繞時候的點。
    圖6顯示完全被纏繞的第一線圈架層FL1。在該纏繞處理的此點，有一空懸的端E1，及一“端”E2，其實際上在該電線捲盤(未示出)中，該導電電線W即是從該電線捲盤中被拉出來的。同樣被指出的是，雖然本文中的描述是關於該電線W被纏繞在該顯然是固定不動的線圈架層F1上，但在一些實施例中，該纏繞係在保持該電線捲盤固定不動的同時，藉由轉動該線圈架層FL1來實施的。
    特別參考圖7，該電線纏繞持續進行於下一個(在此例子中為第二個)獨立的電絕緣線圈架層FL2。該纏繞繼續於該套組N7L中相鄰的該第二獨立的電絕緣線圈架層FL2的第二端上，且以一從該第二端到第一端(亦即，在圖7的H-方向上，其與第一線圈架層FL1的纏繞方向H+相反(參見圖4))的螺旋圖案方式被纏繞該相鄰的獨立的電絕緣線圈架層FL2的外側上。該第二線圈架層FL2的纏繞在圖7中係以纏繞點C，D來示意地標示，其顯示出從纏繞第一線圈架FL1過渡至纏繞第二線圈架FL2，點E標示線圈架FL2在H-方向上的纏繞，及該第二線圈架層FL2在“端”點F處被完全地纏繞。應指出的是，在點F時，該電線的端部(其再次地實際地連續到該未被示出的電線捲盤，電線W即由該捲盤開始被送出)係回到該套組的第一端。
    特別參考圖8，該電線纏繞持續於下一個(在此例子中為第三個)獨立的電絕緣線圈架層FL3。該纏繞繼續於該套組N7L中相鄰的該第三獨立的電絕緣線圈架層FL3的第一端上，且以一從該第一端到第二端(亦即，在圖7的H+方向上，其與緊接在前的(即，第二)線圈架層FL2的纏繞方向H-相反(參見圖7及8))的螺旋圖案方式被纏繞該相鄰的獨立的電絕緣線圈架層FL3的外側上。該第三線圈架層FL3的纏繞在圖8中係以纏繞點G，H來示意地標示，其顯示出從纏繞第二線圈架FL2過渡至纏繞第三線圈架FL3，點I標示線圈架FL3在H+方向上的纏繞，及該第三線圈架層FL3在“端”點J處被完全地纏繞。
    此纏繞處理繼續於每一接下來的線圈架層上直到該套組N7L的所有七個線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7都被單一電線W纏繞為止。
    參考圖9，該疊套處理亦在纏繞期間被實施。因此，在操作Op1中，第一線圈架層FL1如參考圖4及6所描述地被纏繞。當此第一纏繞操作Op1被完成時，該第一線圈架層FL1(包括該被纏繞的電線)即在操作Op2中被疊套至下一個(即，第二個)線圈架層FL2內部中。該第二線圈架層FL2(其內疊套了該第一線圈架層FL1)然後在操作Op3中如參考圖7所描述地被纏繞。當此第二纏繞操作Op3被完成時，該第二線圈架層FL2(包括該被纏繞的電線及疊套於其內的第一線圈架層FL1)於操作Op4中被疊套於下一個(即，第三個)線圈架層FL3內部。該第三線圈架層FL3(其內疊套了該第一及第二線圈架層FL1，FL2)然後在操作Op5中如參考圖8所描述地被纏繞。此疊套及纏繞操作被重複直到該套組N7L的所有七個線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7都被單一電線W纏繞為止。
    在此疊套操作中，如在例示性圖9中的操作Op2，Op4，各種方式可被用來將內獨立的電絕緣線圈架層放置及固持在下一個外面的獨立的電絕緣線圈架層內(如，將疊套操作Op2中被疊套在線圈架層FL2內的線圈架層FL1固持住；將疊套操作Op4中被疊套在線圈架層FL3內的線圈架層FL2固持住；等等)。在一些實施例中，該套合近到足以被擠壓地固持。非必要地，被纏繞在內線圈架層周圍的電線係作為一壓縮性的“O形環”式耦合件，用來協助此擠壓式套合。在其它實施例中(未示出)，該等線圈架層包括匹配元件，譬如相匹配的凹槽及突出部或類此者，用以將內線圈架層放置及/或固持在下一個外面的線圈架層的內部。黏劑亦是可被使用的，但如果該完成的電磁鐵是要在高溫下或其它極端條件下被操作的話，則該黏劑必須在高溫下或其它極端條件下仍保持可操作。在該纏繞/疊套處理期間使用一框架或類此者來支撐該套組(nest)，然後使用一外部元件(譬如，一夾子或類此者)來將該最終疊套的組件固定在一起成為最終的電磁鐵亦是可行的。
    在將該電線纏繞轉移於線圈架層之間時，譬如從纏繞操作Op1的終了前進至下一個纏繞操作Op3的開始的時候，或譬如從纏繞操作Op3的終了前進至下一個纏繞操作Op5的開始的時候，等等，每一此種轉移會伴隨著將電線“向外”移動以配合在該套組中直徑稍大的下一個線圈架層。非必要地，每一線圈架層(最後一個線圈架層FL7除外)在“出口”處(亦即，在第一線圈架層FL1的例子中為靠近纏繞點B處；在第二線圈架層FL2的例子中為靠近纏繞點F處；在第三線圈架層FL3的例子中為靠近纏繞點J處；等等)包括一斜面結構，其將該電線向外偏斜。相類似地，每一線圈架層(第一線圈架層FL1除外)非必要在“入口”處(亦即，在第二線圈架層FL2的例子中為靠近纏繞點C處；在第三線圈架層FL3的例子中為靠近纏繞點G處；等等)包括一凹槽或其它結構，其有助於將該電線承接到該線圈架層上以開始該線圈架層的纏繞。
    參考圖10及11，參考圖4及6-9描述的該單一電線纏繞處理的最終成果是有電線纏繞在線圈架層周圍的該等獨立的電絕緣線圈架層的一多層式套組。圖10藉由例示一可變的套組N8L來顯示線圈架層的數量是一設計參數，其中該套組N8L包括七個線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7且更包括一第八獨立的電絕緣線圈架層FL8，其被該覆蓋層CL蓋住。該最終的電磁鐵包括該第一端E2’其相當於纏繞該最外面的獨立的電絕緣線圈架層FL8並從該電線供應捲盤(未示出)切斷之後的電線最末端。雖然具有七個或八個線圈架層的例示性例子以例示性例子的方式被示出，但應被瞭解的是，層的數量是一設計參數，且小至L=1(單層，不論有覆蓋層或沒有覆蓋層)或L=2(兩層，有一額外的覆蓋層)的數值都是可行的。以相類似的方式，每層的繞組數是每一層(且可在層與層之間改變)且是該電磁鐵整體的設計參數。
    該完成的電磁鐵包括該等設置在該等線圈架層上的多層式線圈層所界定的多層式電線圈。當被電充能時，此多層式電線圈產生一磁場於多層式電線圈內。該等例示性線圈架層具有一內凹穴或開口，其讓該電磁鐵是一空氣芯(air-core)的磁鐵(或是一“水芯(water-core)”的磁鐵，如果是被設置在以水為主的主要冷卻劑14中的話)。如圖10及11所示，此內凹穴或開口非必要地用鐵磁性元件M填入，其實質地強化該被產生的磁場。非必要地，該鐵磁性元件M可在該纏繞被完成之後被插入，相反地，典型的電磁鐵係藉由將繞組直接纏繞在該鐵磁鐵芯周圍來形成的。因為該等線圈架層的陶瓷或其它電絕緣材料典型地係實質地比鐵、鋼、或其它鐵磁材料不緻密，所以在使用一固定式來源的電線捲盤的製造實施例中，這有利地允許在纏繞期間轉動一相對於該捲盤而言實質上重量較輕的元件。
    該等被揭露的電磁鐵可被使用在電磁鐵是有用的許多應用中，且該等被揭露的電磁鐵具有在高溫環境、化學上腐蝕性的環境、輻射環境、或傳統的電線絕緣很可能會劣化及失效的其它環境的特殊應用。在一些實施例中，該電磁鐵包含銅或銀(作為裸電線)、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)或其它用於獨立的電絕緣線圈架層的陶瓷材料，及非必要地用於該鐵芯的鋼或其它適合的鐵磁材料。這些金屬，及包括ZTA在內的許多陶瓷是極能夠耐受高溫、腐蝕性化學物、輻射、及其它環境極端事物的陶瓷。因此，該等被揭露的電磁鐵對於使用於極端環境中(譬如，圖1的該例示性核子反應器的壓力槽12內部)是堅固耐操的。大體上，該等被揭露的電磁鐵可被使用在任何使用電磁鐵的應用中，譬如在螺線管(solenoid)開關或其它以螺線管為主的裝置中、在電動馬達或包括電動馬達的裝置中、等等。
    參考圖12-14，一例示性的多磁極馬達定子ST被示出，其中每一定子磁極是由一電磁鐵EM來體現，該電磁鐵包含如本文所揭露之該等用電線纏繞的獨立的電絕緣線圈架層的套組(nest)。該例示性的多磁極馬達定子ST包括九個定子磁極；然而，大體上一包含任何定子磁極數的馬達定子可用類似方式建構。
    繼續參考圖12-14，該例示性多磁極馬達定子ST包括一鐵磁性軛Y。在圖13以剖面立體圖顯示的變化實施例中，該軛Y包括一設置在該等電磁鐵EM的電線圈內部的整合式鐵磁性元件M。在圖14以端視圖顯示的變化實施例中，設置在該等電磁鐵EM的電線圈內部的該鐵磁性元件M’包括鳩尾式接合件，其安裝在該鐵磁性軛Y的匹配凹槽內。圖14的設計從製造的觀點來看是很方便的，因為該製造可被分成三個部分：(1)纏繞及疊套該等獨立的電絕緣線圈架層以形成該電線圈；(2)將該鐵磁性元件M’插入到個別的電線圈內以形成個別以鐵磁性鐵芯為主的電磁鐵；(3)使用該等鳩尾式安裝接合件將個別以鐵磁性鐵芯為主的安裝在該軛Y上。
    如在圖12-14中見到的，界定該等電磁鐵EM的線圈架層的套組具有楔形，其讓九個電磁鐵EM可被緊密地安裝在一起以形成該九磁極定子ST的圓周配置。檢視圖3，10及11顯示出來的是，此楔形係藉由逐漸地減小在該等連續地更外面的線圈架層FL1，FL2，FL3，FL4，FL5，FL6，FL7及非必要地FL8的H+(或，在本文中等效的H-)方向上的高度而被適當地獲得。以類似的方式，其它的電磁鐵形狀可藉由使用被適當地塑形的獨立的電絕緣線圈架層來達成。例如，一細長的圓筒形螺線管可使用圓筒形線圈架層來形成。
    參考圖15及16，該例示性的多磁極定子ST可被使用在各式使用電動馬達的裝置中。藉由該例示性例子，圖15顯示圖1的核子反應器的CRDM 20的一適合的實施例，而圖16顯示圖1的核子反應器的冷卻劑幫浦26的一適合的實施例。如已被描述的，裝置20及26都被浸沒在主要冷卻劑14中且該主要冷卻劑14的高操作溫度下(其在一些實施例中是至少300℃及在一些實施例中是350℃)操作。
    特別參考圖15，在該例示性的CRDM 20中，該定子ST被安裝在一被轉動地及平移地固定的位置，並轉動一轉子70，其藉由一螺紋式連接件與一導螺桿72耦接。該導螺桿72藉由一適合的機械式擋止件(未示出)而被防止轉動，但可上/下平移於一平移方向74上。該綜合的效果為，當該多磁極定子ST與該轉子70相互作用子造成轉子轉動時，該轉子造成該導螺桿72沿著該平移方向74上或下平移。該導螺桿72的向下運動係藉由將該轉子70轉動於一個方向上(如，順時鐘方向)來達成，而該導螺桿72的向上運動係藉由將該轉子70轉動於一相反方向上(如，逆時鐘方向)來達成。一控制棒76(以虛線示於圖15中)包含中子吸收材料。該控制棒76藉由一直接或間接耦合件78(示意地示於圖15中)與該導螺桿72連接。在一些實施例中，該直接或間接耦合件78係透過十字軸架(spider)或其它耦合元件或組件來讓多根控制棒與同一導螺桿72相連接。以此方式，該包含定子ST及轉子70的電動馬達驅動該控制棒76向上(亦即，離開該反應器爐芯10)或向下(亦即，進入該反應器爐芯10)。
    該包含定子ST及轉子70的電動馬達可以實質上是任何類型的電動馬達，譬如凸極電動馬達、永久磁鐵無刷DC馬達等等。此被實施的特定電動馬達與定子電磁鐵的數量及配置、及轉子的種類有關。對於控制棒76插入到該核子反應器爐芯10內的量要可連續地(或類連續地)調整的灰棒控制而言，該包含定子ST及轉子70的電動馬達如一步進馬達般地適當操作以允許該控制棒76沿著該平移方向74的精確定位。雖然未被示出，但應指出的是，在一些類型的馬達中，該轉子包括一電磁鐵，其亦可用如本文中所描述的被一套組的獨立的電絕緣線圈架層所支撐的多層式電線圈來體現。
    該控制棒系統可包括未被示出的各式變化。例如，在一些實施例中，介於該導螺桿72與該轉子70之間的該螺紋式連接件是可分離的球-螺帽形式(separable ball-nut)其可分離以允許包括該導螺桿72、耦合件78(如，十字軸架)、及該控制棒76的組件在重力的作用下快速地朝向該反應器爐芯10落下。此一快速釋放在損失冷卻劑意外事故(LOCA)或其它緊急意外事故期間是有利的，該爐芯10的反應性可被快速地熄滅。
    特別參考圖16，在該例示性的冷卻劑幫浦26中，該定子ST被安裝在一被轉動地及平移地固定的位置，且轉動一轉子80。一葉輪82與該轉子80連接，使得該葉輪82與該轉子80一起轉動以驅動一主要冷卻劑流14F(其在圖16中係以大的虛線箭頭來標示)。對於圖1的該例示性反應器例子中所示之位在該外環形區內的冷卻劑幫浦26而言，該冷卻劑幫浦26所驅動的(或協助的)此向下的冷卻劑流14F促進所想要之如在本文的其它地方參考圖1所描述的主要冷卻劑在該壓力槽12內所想要的循環。對於圖16的幫浦應用而言，包含該定子ST及該轉子80的電動馬達典型地是一連續地操作的馬達，其在一被選取以產生所想要的主要冷卻劑流14F流量的連續的轉動速率下驅動該葉輪82。
    較佳實施例已被例示及描述。顯然地，其它人在閱讀及瞭解前面詳細的描述之後將會想出修改及變化。本發明應被解讀為包括在本發明的範圍內的所有這些修改及變化，因為它們都落在下面的申請專利範圍請求項或它們的等效物的範圍內。
    10‧‧‧核子反應器爐芯
    12‧‧‧壓力槽
    14‧‧‧主要冷卻劑
    16‧‧‧蒸汽泡
    18‧‧‧水位
    20‧‧‧控制棒驅動機構(CRDM)
    22‧‧‧中央升流管
    24‧‧‧轉向器
    26‧‧‧主要冷卻劑幫浦
    30‧‧‧裙板
    32‧‧‧蒸汽產生器
    34‧‧‧給水入口
    36‧‧‧給水入口空室
    40‧‧‧蒸汽空室
    42‧‧‧蒸汽出口
    46‧‧‧渦輪機
    48‧‧‧發電機
    50‧‧‧蒸汽冷凝器
    52‧‧‧幫浦
    53‧‧‧幫浦
    54‧‧‧給水加熱器
    55‧‧‧給水加熱器
    56‧‧‧給水閥
    FL1‧‧‧第一獨立的電絕緣線圈架層
    FL2‧‧‧第二獨立的電絕緣線圈架層
    FL3‧‧‧第三獨立的電絕緣線圈架層
    FL4‧‧‧第四獨立的電絕緣線圈架層
    FL5‧‧‧第五獨立的電絕緣線圈架層
    FL6‧‧‧第六獨立的電絕緣線圈架層
    FL7‧‧‧第七獨立的電絕緣線圈架層
    W‧‧‧導電電線
    GV‧‧‧螺旋溝槽
    N7L‧‧‧套組
    CL‧‧‧覆蓋層
    A‧‧‧纏繞點
    B‧‧‧纏繞點
    C‧‧‧纏繞點
    D‧‧‧纏繞點
    E‧‧‧纏繞點
    F‧‧‧纏繞點
    G‧‧‧纏繞點
    H‧‧‧纏繞點
    I‧‧‧纏繞點
    J‧‧‧纏繞點
    FL8‧‧‧第八獨立的電絕緣線圈架層
    M‧‧‧鐵磁性元件
    M’‧‧‧鐵磁性元件
    ST‧‧‧多磁極馬達定子
    EM‧‧‧電磁鐵
    Y‧‧‧鐵磁性軛
    70‧‧‧轉子
    72‧‧‧導螺桿
    74‧‧‧平移方向
    76‧‧‧控制棒
    78‧‧‧直接或間接耦合件
    80‧‧‧轉子
    82‧‧‧葉輪
    14F‧‧‧主要冷卻劑流
    本發明可以有各式構件及構件配置、各式處理操作及處理操作的配置的形式。圖式只是為了例示較佳實施例的目的且不應被解讀為本發明的限制。
    圖1示意地顯示一例示性的壓水式反應器(PWR)核子發電系統。
    圖2-11顯示一電磁鐵與各式構件以及它們的組裝態樣。其中，圖2為頂視圖、圖3及5為側剖面圖、圖4及6-8為立體圖、圖9為示意的組裝流程圖、圖10為部分分解的立體圖、及圖11為部分剖面的立體圖。
    圖12-14顯示一用於電動馬達的多磁極定子的實施例，該電動馬達使用圖2-11的例示性電磁鐵作為定子磁極。其中，圖12是立體圖、圖13是剖面立體圖、及圖14是端視圖。
    圖15示意地顯示一控制棒驅動機構(CRDM)及被耦合的圖1的PWR核子發電系統的控制棒的一適合的實施例的側剖面圖，其中該CRDM包括一電動馬達，其具有圖12-14所示的例示性多磁極定子。
    圖16示意地顯示一圖1的PWR核子發電系統的冷卻劑幫浦的一適合的實施例的側剖面圖，其中該冷卻劑幫浦包括一電動馬達，其具有圖12-14所示的例示性多磁極定子。
    FL1‧‧‧第一獨立的電絕緣線圈架層
    FL2‧‧‧第二獨立的電絕緣線圈架層
    FL3‧‧‧第三獨立的電絕緣線圈架層
    FL4‧‧‧第四獨立的電絕緣線圈架層
    FL5‧‧‧第五獨立的電絕緣線圈架層
    FL6‧‧‧第六獨立的電絕緣線圈架層
    FL7‧‧‧第七獨立的電絕緣線圈架層
    W‧‧‧導電電線
    CL‧‧‧覆蓋層
    FL8‧‧‧第八獨立的電絕緣線圈架層
    M‧‧‧鐵磁性元件
    N8L‧‧‧套組
    E2’‧‧‧第一端
    权利要求:
    Claims (38)
    [1] 一種設備，其包含：一電磁鐵，其包含：多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層(former layer)，及導電電線，其被纏繞在該等獨立的電絕緣線圈架層外側周圍以界定一多層式電線圈，其中該多層式電線圈內相鄰的層被介於中間的該等獨立的電絕緣線圈架層間隔開；其中，對該多層式電線圈電充能可在該多層式電線圈內產生一磁場。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含：一鐵磁性鐵芯，其被設置在該多層式電線圈內部。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該鐵磁性鐵芯界定一支撐件，其支撐該包含該等多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層的電磁鐵及該導電電線。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該導電電線是不具有電絕緣的裸導電電線。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該導電電線是不具有電絕緣的裸銅線。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該導電電線是不具有電絕緣的裸銀線。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該導電電線係以一螺旋圖案被纏繞在每一獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍，該螺旋圖案具有一螺旋節距，其在一有興趣的電充能範圍內有效地避免相鄰的螺旋匝圈之間的電弧作用或短路。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該導電電線以一螺旋圖案被纏繞在每一獨立的電絕緣線圈架層的外側以形成一螺旋纏繞的電線層，該螺旋圖案被定向(oriented)成使得對於該多層式電線圈內來自於該等疊套的所有獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍之螺旋地纏繞的電線層的磁場的貢獻是累加性的(additive)。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中在每一獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍之螺旋地纏繞的電線層係以一螺旋軸方向予以纏繞，該螺旋軸方向係與該套組中的一或兩個相鄰的獨立的電絕緣線圈架層的螺旋纏繞的電線層的螺旋軸方向相反。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中每一獨立的電絕緣線圈架層包括一界定在該電絕緣線圈架層的外側周圍的螺旋溝槽且該導電電線以一具有間隔開的螺旋匝圈的螺旋圖案被纏繞在該獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍且被該螺旋溝槽保持住。
    [11] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中：該導電電線是沒有電絕緣的裸導電電線；及每一獨立的電絕緣線圈架層包括一界定在該電絕緣線圈架層的外側周圍的螺旋溝槽，其將以一螺旋圖案被纏繞在該獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍的該裸導電電線保持住，該螺旋圖案包含間隔開的該裸導電電線的螺旋匝圈。
    [12] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中：每一獨立的電絕緣線圈架層包括一界定在該電絕緣線圈架層的外側周圍的螺旋溝槽，其將以一螺旋圖案被纏繞在該獨立的電絕緣線圈架層的外側周圍的該裸導電電線保持住，該螺旋圖案包含間隔開的該裸導電電線的螺旋匝圈；及該導電電線包含一單一的導電電線，其：以一從一第一端到一相反的第二端的螺旋圖案被纏繞在該套組的一第一獨立的電絕緣線圈架層的外側上，延續至該套組的一相鄰的獨立的電絕緣線圈架層的該第二端上，及以一從該第二端到該第一端的螺旋圖案被纏繞在該相鄰的獨立的電絕緣線圈架層的外側上。
    [13] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該獨立的電絕緣線圈架層包含陶瓷材料。
    [14] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該獨立的電絕緣線圈架層包含氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)材料。
    [15] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該電磁鐵更包含：一覆蓋的獨立的電絕緣層，其被設置在該等多個疊套之獨立的電絕緣線圈架層的周圍。
    [16] 如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含：一電動馬達，其包括一轉子及一定子：其中該電磁鐵界定該定子的一磁極。
    [17] 如申請專利範圍第16項所述之設備，其中該電動馬達的該定子是一包含多個該電磁鐵的多磁極定子。
    [18] 如申請專利範圍第16項所述之設備，其中該電動馬達的該定子是一包含多個該電磁鐵的多磁極定子且更包含一鐵磁性軛，其包括多個對應於該等多個電磁鐵的鐵磁性磁極，其中每一鐵磁性磁極被設置在一對應的電磁鐵的該多層式電線圈內部以界定該多磁極定子的一定子磁極。
    [19] 如申請專利範圍第18項所述之設備，其中該鐵磁性軛界定該多磁極定子的一支撐架且該等電磁鐵被安裝在該鐵磁性軛的對應的鐵磁性磁極。
    [20] 如申請專利範圍第16項所述之設備，其更包含：一控制棒驅動機構(CRDM)，其包括該馬達及一導螺桿，該馬達與該導螺桿操作地耦合以線性地驅動該導螺桿，藉此一包含中子吸收劑且與該導螺桿連接的控制棒被線性地驅動進或出一核子反應器爐芯。
    [21] 如申請專利範圍第16項所述之設備，其更包含：一流體幫浦，其包括與一葉輪操作地連接的該馬達。
    [22] 如申請專利範圍第16項所述之設備，其更包含：一核子反應器，其包括一容納主要冷卻劑及一核子反應器爐芯的壓力槽，該核子反應器爐芯被設置在該壓力槽內且是可操作的，用以將該主要冷卻劑保持在至少300℃的溫度；及一控制棒驅動機構(CRDM)，其浸沒在該主要冷卻劑中，該CRDM包括與一包含中子吸收劑的控制棒操作地耦合的該馬達，用以線性地驅動該控制棒進或出該核子反應器爐芯。
    [23] 如申請專利範圍第16項所述之設備，其更包含：一核子反應器，其包括一容納該主要冷卻劑及一核子反應器爐芯的壓力槽，該核子反應器爐芯被設置在該壓力槽內且是可操作的，用以將該主要冷卻劑保持在至少300℃的溫度；及一冷卻劑幫浦，其包括與一葉輪操作連接的該馬達，該冷卻劑幫浦浸沒在該主要冷卻劑中且被設置來循環或協助該主要冷卻劑在該壓力槽內的自然循環。
    [24] 一種設備，其包含：一電磁鐵，其包含：多個被疊套的獨立的電絕緣線圈架層，及一多層式電線圈，其包含多個間隔開的導電螺旋繞組(winding)層，其中每一間隔開的導電螺旋繞組層是被該等疊套的獨立的電絕緣線圈架層的一者所支撐；其中對該多層式電線圈電充能會在該多層式電線圈內部產生一磁場。
    [25] 如申請專利範圍第24項所述之設備，其中每一獨立的電絕緣線圈架層包括一形成在該獨立的電絕緣線圈架層的外表面上的溝槽，其界定被該獨立的電絕緣線圈架層支撐的該螺旋繞組層的路徑。
    [26] 如申請專利範圍第24項所述之設備，其中該電磁鐵更包含：一鐵磁性電磁鐵鐵芯，其被設置在該多層式電線圈內部。
    [27] 如申請專利範圍第26項所述之設備，其更包含：一電動馬達，其包括一轉子及一由該電磁鐵所界定的定子。
    [28] 如申請專利範圍第27項所述之設備，其更包含：一核子反應器，其包括一容納該主要冷卻劑及一核子反應器爐芯的壓力槽，該核子反應器爐芯被設置在該壓力槽內且是可操作的，用以將該主要冷卻劑維持在至少300℃的溫度；及至少一電機械構件，其浸泡在該主要冷卻劑中且包括該電動馬達。
    [29] 如申請專利範圍第28項所述之設備，其中該至少一電機械構件包含一主要冷卻劑幫浦。
    [30] 如申請專利範圍第28項所述之設備，其中該至少一電機械構件包含一控制棒驅動機構(CRDM)。
    [31] 一種方法，其包含：(1)將導電電線螺旋地纏繞在一第一獨立的電絕緣線圈架層周圍，該螺旋纏繞的該螺旋匝圈彼此被間隔開以形成第一電線圈層；(2)將該第一電線圈層疊套在下一個獨立的電絕緣線圈架層內部以形成一套組(nest)；(3)將導電電線螺旋地纏繞在該套組的下一個獨立的電絕緣線圈架層周圍，該螺旋纏繞的該螺旋匝圈彼此被間隔開以形成下一個電線圈層，其中一包括至少兩個電線圈層的多層式電線圈係藉由一包括至少該等操作(1)、(2)及(3)的處理來形成。
    [32] 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中該多層式電線圈係藉由一包括至少該等操作(1)、(2)及(3)的處理來形成，且更包括至少重複一次該等操作(2)及(3)以形成包括至少三層電線圈層的該多層式電線圈。
    [33] 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該多層式電線圈係藉由一包括至少該等操作(1)、(2)及(3)的處理來形成，且更包括多次有效地重複該等操作(2)及(3)以形成包括至少七層電線圈層的該多層式電線圈。
    [34] 如申請專利範圍第32項所述之方法，其更包含：在該多層式電線圈形成之後，將一鐵磁性鐵芯配置到該被形成的多層式電線圈內部以形成一電磁鐵。
    [35] 如申請專利範圍第32項所述之方法，其更包含：將該電磁鐵配置到一核子反應器的壓力槽內；操作該核子反應器用以在該壓力槽內產生至少300℃的溫度；及在該壓力槽內部的溫度是至少300℃時操作在該壓力槽內的該電磁鐵。
    [36] 如申請專利範圍第32項所述之方法，其更包含：在一具有至少500℃的溫度的環境中操作該電磁鐵。
    [37] 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該等纏繞操作使用同一導電電線，其中每一個下一個纏繞操作開始於前一纏繞操作被完成的結束處，及其中該等纏繞操作被實施以製造具有相同的電效用的電線圈層，使得當該多層式電線圈被電充能時，所有電線圈層對該多層式電線圈內部的磁場有累加式地貢獻。
    [38] 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中：該第一纏繞操作(1)從該第一獨立的電絕緣線圈架層的第一端進行至該第一獨立的電絕緣線圈架層的一相反的第二端；及該第二纏繞操作(2)繼續使用與該第一纏繞操作(1)中所使用的同一導電電線且從該第二端進行至該第一端。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US10770942B2|2020-09-08|Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors
    US8040000B2|2011-10-18|Stator cooling structure for superconducting rotating machine
    US3885890A|1975-05-27|Electromagnetic pumps
    US20100277136A1|2010-11-04|Generator with ferromagnetic teeth
    US4859885A|1989-08-22|Winding for linear pump
    US20190013722A1|2019-01-10|Efficient laminated coreless generator and manufacturing method thereof
    US20160322877A1|2016-11-03|Electromagnetic motor
    WO2010102669A1|2010-09-16|An electric transformer with improved cooling system
    WO2019039960A1|2019-02-28|Электрический парогенератор
    BR102012014644A2|2013-11-05|Transformador e uso
    JP5637452B2|2014-12-10|誘導加熱装置、及びそれを備える発電システム
    WO2013102444A1|2013-07-11|磁电耦合器
    CN102945729B|2015-06-17|带冷却结构的高压脉冲电抗器
    KR20100044393A|2010-04-30|전기자코일 냉각수단이 구비된 초전도 모터
    KR20200063678A|2020-06-05|다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러
    JP2010226814A|2010-10-07|回転電機の回転子
    JP4660308B2|2011-03-30|ソレノイドコイル装置
    RU2355060C2|2009-05-10|Катушка
    KR20180003592A|2018-01-09|기어리스형 풍력 발전 설비의 로터
    JP2022023345A|2022-02-08|制御棒駆動装置および原子炉
    JP2021034294A|2021-03-01|過熱水蒸気生成装置
    US20200350805A1|2020-11-05|Magnetic shield for a superconducting generator
    JP5293626B2|2013-09-18|誘導加熱装置およびそれを備える発電システム
    WO2020218525A1|2020-10-29|超伝導誘導回転機及びそれを用いた超伝導駆動力発生システム
    US20190280550A1|2019-09-12|Laminated stack motor
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP2735001A4|2015-12-16|
    WO2013016000A3|2014-05-08|
    AR087219A1|2014-02-26|
    JP2014523228A|2014-09-08|
    US20180278108A1|2018-09-27|
    EP2735001B8|2019-01-09|
    KR20140037916A|2014-03-27|
    EP2735001B1|2018-07-11|
    US10770942B2|2020-09-08|
    US20130022163A1|2013-01-24|
    WO2013016000A2|2013-01-31|
    CA2841004A1|2013-01-31|
    US9985488B2|2018-05-29|
    CN102890994A|2013-01-23|
    EP2735001A2|2014-05-28|
    CA2841004C|2020-10-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US2982888A|1957-05-23|1961-05-02|Rea Magnet Wire Company Inc|Sleeve type encapsulated electrical component|
    DE1250019B|1963-07-19||||
    US3389055A|1965-04-05|1968-06-18|Gen Electric|Jet pump assembly in a nuclear reactor|
    DE1925182A1|1969-05-17|1970-11-19|Zahnradfabrik Friedrichshafen|Stellmagnet|
    CH592352A5|1974-03-20|1977-10-31|Commissariat Energie Atomique||
    DE2442500C2|1974-09-05|1984-06-28|Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach|Druckwasserreaktor|
    US4072563A|1976-06-24|1978-02-07|The Babcock & Wilcox Company|Industrial technique for an integral compact reactor|
    US5174945A|1976-12-30|1992-12-29|Fdx Patents Holding Company, N.V.|Controlled thermonuclear fusion power apparatus and method|
    US4252605A|1977-08-15|1981-02-24|General Atomic Company|Self-imploding liner system for magnetic field compression|
    US4238288A|1978-05-24|1980-12-09|Anikin Alexandr A|Drive of nuclear reactor S control element|
    JPS599877B2|1979-04-28|1984-03-05|Hitachi Ltd||
    US4423002A|1979-12-19|1983-12-27|Framatome|Apparatus for controlling a nuclear reactor by vertical displacement of a unit absorbing neutrons|
    US4734250A|1984-03-28|1988-03-29|Westinghouse Electric Corp.|Concentric pipe loop arrangement for pressurized water nuclear reactors|
    US4696792A|1984-07-30|1987-09-29|General Electric Company|Nuclear reactor coolant recirculation|
    FR2576706B1|1985-01-29|1987-04-17|Framatome Sa|Dispositif electromagnetique de commande de barre de controle, a pertes thermiques reduites|
    US4765948A|1986-08-29|1988-08-23|Stone & Webster Engineering Corporation|Coolant circulation system for a liquid metal nuclear reactor|
    DE3729615A1|1987-09-04|1989-03-16|Asea Brown Boveri|Elektrische spule und verfahren zu ihrer herstellung|
    US4905757A|1987-11-06|1990-03-06|General Electric Company|Compact intermediate heat transport system for sodium cooled reactor|
    GB2217511B|1988-04-13|1992-01-29|Rolls Royce & Ass|An improved water cooled nuclear reactor and pressuriser assembly|
    US4859885A|1988-06-06|1989-08-22|General Electric Company|Winding for linear pump|
    US4886430A|1988-07-18|1989-12-12|Westinghouse Electric Corp.|Canned pump having a high inertia flywheel|
    DE3913852A1|1989-04-27|1990-10-31|Vogt Electronic Ag|Neuartiger steckkammerscheibentransformator|
    US5512359A|1990-01-12|1996-04-30|Alliedsignal Inc.|High flexural strength ceramic fiber reinforced silicon carboxide composite|
    US5118466A|1990-03-12|1992-06-02|Westinghouse Electric Corp.|Nuclear reactor coolant pump with internal self-cooling arrangement|
    US5073335A|1990-07-10|1991-12-17|General Electric Company|Bwr turbopump recirculation system|
    US5124115A|1990-07-10|1992-06-23|General Electric Company|Bwr series pump recirculation system|
    DE4036275A1|1990-11-14|1992-05-21|Zumtobel Ag|Ringfoermiger spulenkoerper fuer klein- und sicherheitstranformatoren und verfahren zu seiner herstellung|
    US5165305A|1990-12-11|1992-11-24|Westinghouse Electric Corp.|Hermetically sealed flywheel and method of making the same|
    US5082620A|1991-05-13|1992-01-21|General Electric Company|BWR parallel flow recirculation system|
    US5135711A|1991-06-14|1992-08-04|General Electric Company|BWR recirculation system|
    FR2686658B1|1992-01-24|1994-04-29|Jeumont Schneider|Dispositif de securite pour pompe primaire.|
    JPH05209991A|1992-01-31|1993-08-20|Toshiba Corp|原子炉配管の汚染防止方法|
    DE4203199C3|1992-02-05|2000-10-26|Loewe Opta Gmbh|Bauelement|
    US5642011A|1992-02-18|1997-06-24|General Electric Company|Double-stator electromagnetic pump having alignment ring and spine assembly|
    US5307384A|1992-12-16|1994-04-26|Westinghouse Electric Corp.|Segmented coil assembly for control rod drive|
    JPH06290944A|1993-04-02|1994-10-18|Sankyo Seiki Mfg Co Ltd|着磁ヘッド|
    US5295171A|1993-04-15|1994-03-15|General Electric Company|Combined jet pump and internal pump rercirculation system|
    US5744888A|1995-02-03|1998-04-28|Tiedtke-Buhling-Kinne & Partner|Multiphase and multipole electrical machine|
    US7452358B2|1996-01-05|2008-11-18|Thermage, Inc.|RF electrode assembly for handpiece|
    SE508645C2|1996-06-20|1998-10-26|Asea Atom Ab|Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialet|
    TW380329B|1997-04-16|2000-01-21|Japan Servo|Permanent-magnet revolving electrodynamic machine with a concentrated winding stator|
    TW351813B|1997-05-16|1999-02-01|Nuclear Energy Inst|Auxiliary equipment for burnable poison assembly handling|
    JPH1130683A|1997-07-09|1999-02-02|Japan Atom Energy Res Inst|原子炉制御棒の駆動装置|
    JPH11178259A|1997-12-09|1999-07-02|Matsushita Seiko Co Ltd|電動機固定子とその製造方法|
    KR100265027B1|1997-12-12|2000-09-01|장인순|원자로의핵연료집합체이중판노즐형냉각재혼합지지격자|
    JPH11281784A|1998-03-26|1999-10-15|Mitsubishi Heavy Ind Ltd|制御棒|
    JP3519948B2|1998-07-08|2004-04-19|三菱電機株式会社|固定子用絶縁ボビン|
    JP3421251B2|1998-08-21|2003-06-30|ミネベア株式会社|回転電機及びそのボビン|
    US6137202A|1999-04-27|2000-10-24|General Electric Company|Insulated coil and coiled frame and method for making same|
    US6259760B1|1999-09-08|2001-07-10|Westinghouse Electric Company Llc|Unitary, transportable, assembled nuclear steam supply system with life time fuel supply and method of operating same|
    US6504888B1|1999-12-23|2003-01-07|General Electric Company|Apparatus and methods of flow measurement for a boiling water reactor internal pump|
    US6328541B1|2000-03-07|2001-12-11|Westinghouse Electric Company Llc|Thermal barrier and reactor coolant pump incorporating the same|
    WO2002003527A2|2000-05-10|2002-01-10|S.H.R. Limited Bvi|Stators and rotors for rotary electrical machine|
    CN2439431Y|2000-09-13|2001-07-18|李爱武|高温永磁电磁铁|
    JP2004516649A|2000-12-11|2004-06-03|コーニンクレッカフィリップスエレクトロニクスエヌヴィ|バンドコイル|
    ES2302769T3|2001-04-05|2008-08-01|Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.|Conjunto de combustible.|
    FR2826172B1|2001-06-14|2003-09-19|Framatome Anp|Procede et dispositif de restauration du temps de chute d'au moins une grappe de commande de reglage de la reactivite dans le coeur d'un reacteur nucleaire refroidi par de l'eau legere|
    US6879077B2|2001-10-02|2005-04-12|Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd.|Motor, motor stator and method for manufacturing the same|
    US6555942B1|2002-05-10|2003-04-29|Chun-Pu Hsu|Assembly type stator structure having flat wire wound coils|
    US6819733B2|2002-05-15|2004-11-16|Westinghouse Electric Company Llc|Fuel assembly and associated grid for nuclear reactor|
    US6636578B1|2002-06-05|2003-10-21|Framatome Anp Inc.|Fuel assembly structural reinforcement and method|
    US6813328B2|2002-12-13|2004-11-02|Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation|Nuclear reactor submerged high temperature spool pump|
    US6879075B2|2003-01-31|2005-04-12|Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation|Trapezoidal shaped magnet flux intensifier motor pole arrangement for improved motor torque density|
    US7085340B2|2003-09-05|2006-08-01|Westinghouse Electric Co, Llc|Nuclear reactor fuel assemblies|
    JP2005160143A|2003-11-20|2005-06-16|Toyota Motor Corp|回転電機の固定子|
    JP2005274533A|2004-03-26|2005-10-06|Toshiba Corp|沸騰水型原子炉|
    WO2007030224A2|2005-07-27|2007-03-15|Battelle Memorial Institute|A proliferation-resistant nuclear reactor|
    CN2835664Y|2005-10-28|2006-11-08|佳木斯电机股份有限公司|一体化高温高压屏蔽电泵|
    US7453972B2|2006-06-09|2008-11-18|Westinghouse Electric Co. Llc|Nuclear fuel assembly control rod drive thimble to bottom nozzle connector|
    US7561654B2|2006-06-16|2009-07-14|Global Nuclear Fuel - Americas, Llc|Nuclear fuel spacer assembly with debris guide|
    US7515674B2|2006-10-18|2009-04-07|Westinghouse Electric Co Llc|Tube-in-tube threaded dashpot end plug|
    US7668280B2|2006-11-01|2010-02-23|Westinghouse Electric Co Llc|Nuclear fuel assembly|
    US20080242551A1|2007-03-26|2008-10-02|Painter Thomas A|Wire-in-conduit magnetic conductor technology|
    US8532246B2|2007-08-17|2013-09-10|Westinghouse Electric Company Llc|Nuclear reactor robust gray control rod|
    JP2009131052A|2007-11-22|2009-06-11|Yaskawa Electric Corp|モールドコイルの製造方法およびモールドコイル、それを用いた固定子および回転電機|
    EP2250652A1|2008-02-18|2010-11-17|Advanced Magnet Lab, Inc.|Helical coil design and process for direct fabrication from a conductive layer|
    US7864019B2|2008-04-03|2011-01-04|Advanced Magnet Lab, Inc.|Wiring assembly and method of forming a channel in a wiring assembly for receiving conductor|
    WO2009148850A1|2008-05-30|2009-12-10|Curtiss-Wright, Electro-Mechanical Corporation|Reactor coolant pump flywheel|
    JP4961439B2|2009-01-22|2012-06-27|日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社|ジェットポンプ及び原子炉|
    US9324465B2|2009-04-01|2016-04-26|Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc|Methods and apparatuses for operating nuclear reactors and for determining power levels in the nuclear reactors|
    US8811561B2|2009-06-10|2014-08-19|Babcock & Wilcox Nuclear Operations Group, Inc.|Control rod drive mechanism for nuclear reactor|
    CN101694958A|2009-09-10|2010-04-14|银世德|电磁循环发电机|
    JP5365476B2|2009-11-11|2013-12-11|株式会社安川電機|回転電機|
    US9985488B2|2011-07-22|2018-05-29|RWXT Nuclear Operations Group, Inc.|Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors|US9985488B2|2011-07-22|2018-05-29|RWXT Nuclear Operations Group, Inc.|Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors|
    KR20150049203A|2013-10-29|2015-05-08|삼성전기주식회사|햅틱터치 모듈|
    EP3079242A1|2015-04-10|2016-10-12|Siemens Aktiengesellschaft|Herstellungsverfahren einer wicklung um einen ausspringenden pol für eine synchronmaschine|
    EP3289259B1|2015-04-28|2020-12-09|Parker-Hannifin Corporation|Low profile miniature solenoid proportional valve|
    GB2542107B|2015-04-29|2021-12-01|Cummins Generator Technologies|Winding former|
    WO2018062118A1|2016-09-28|2018-04-05|日本電産株式会社|非接触給電用コイルユニット|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US13/188,946|US9985488B2|2011-07-22|2011-07-22|Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors|
    [返回顶部]