一种电机丝杠式控制棒驱动机构及其驱动方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115376709A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202211181289.2(22)申请日2022.09.27(71)申请人上海核工程研究设计院有限公司地址200233上海市徐汇区虹漕路29号(72)发明人白勇军林绍萱刘刚邵长磊陈宇清李成武张东生李雷史骁辰佟辉(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师李圣梅(51)Int.Cl.G21C7/14(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种电机丝杠式控制棒驱动机构及其驱动方法(57)摘要本发明公开了一种电机丝杠式控制棒驱动机构，包括驱动电机、螺旋转动副、套管、落棒装置和芯杆；驱动电机由外向内依次为电机壳体、电机定子、电机转子和内部中空的电机转轴，电机壳体上端固定连接内部中空的套管，螺旋传动副包括内部中空的丝杠以及与丝杠相啮合的第一螺母和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别与电机转轴的两端固定连接，丝杠由下到上依次穿过第一螺母、电机转轴、第二螺母进入套管，与套管中滑动的落棒装置固定连接；芯杆穿过丝杠进入落棒装置，根据通电与否实现与落棒装置中钩爪的啮合与分离。本发明能够实现控制棒组件的连续运动和准确定位，具备高可靠性且始终保持螺旋传动副的正确啮合，提高驱动机构的使用寿命。CN115376709ACN115376709A权利要求书1/2页1.一种电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，包括驱动电机、螺旋转动副、套管、落棒装置和芯杆；所述驱动电机由外向内依次为电机壳体、电机定子、电机转子和内部中空的电机转轴，所述电机壳体上端固定连接内部中空的套管，所述螺旋传动副包括内部中空的丝杠以及与丝杠相啮合的第一螺母和第二螺母，所述第一螺母和第二螺母分别与电机转轴的两端固定连接，所述丝杠由下到上依次穿过第一螺母、电机转轴、第二螺母进入套管，与套管中滑动的落棒装置固定连接；所述芯杆穿过丝杠进入落棒装置，根据通电与否实现与落棒装置中钩爪的啮合与分离。2.如权利要求1所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述驱动电机为屏蔽式电机结构，电机定子安装在电机壳体内，通过定子屏蔽套密封电机定子，电机转子套装在电机转轴上，通过转子屏蔽套密封电机转子。3.如权利要求1所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述驱动电机上设有旋转变压器，所述旋转变压器包括旋转变压器定子和旋转变压器转子，旋转变压器定子安装在电机壳体内，通过定子屏蔽套密封旋转变压器定子，旋转变压器转子套装在电机转轴上，通过转子屏蔽套密封旋转变压器转子。4.如权利要求1所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述第一螺母和第二螺母的外侧分别通过第一轴承和第二轴承支承在电机壳体中。5.如权利要求1所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述套管外部缠绕棒位保持线圈，所述棒位保持线圈的外部由磁轭包围，具体的，所述棒位保持线圈包括多个线圈，所述线圈缠绕在套管外部，所述线圈的最外部由磁轭包围。6.如权利要求1所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述落棒装置包括磁极、上端嵌入磁极的套管轴和由衔铁、钩爪、连杆通过销轴连接构成的连杆滑块机构；所述连杆滑块机构中的衔铁和所述磁极均采用导磁材料制造，所述衔铁设置在磁极下方，滑动套装在套管轴上，通过复位弹簧与磁极连接；所述衔铁的底部与连杆的一端铰接，连杆的另一端与钩爪铰接，钩爪的另一端铰接在套管轴上，通过衔铁的滑动推动连杆，进而实现钩爪的收放动作。7.如权利要求6所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述丝杠由下到上依次穿过第一螺母、电机转轴、第二螺母进入套管，与套管中落棒装置的套管轴下端固定连接，所述芯杆穿过丝杠进入落棒装置的套管轴，与套管轴内部顶端的落棒弹簧直接接触。8.如权利要求7所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述芯杆穿出丝杠进入套管轴的一端的侧壁上设有与钩爪相啮合的凹槽，根据钩爪是否卡入凹槽中，实现钩爪和芯杆的啮合与分离；所述芯杆穿出丝杠的另一端与控制棒组件连接。9.如权利要求1所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，其特征是，所述芯杆上按照设定间距安装若干导磁环，所述套管中设置棒位探测传感器，当芯杆上的导磁环通过棒位探测传感器时，产生感应电压信号。10.一种电机丝杠式控制棒驱动机构的驱动方法，基于如权利要求1‑9任一项所述的电机丝杠式控制棒驱动机构，包括以下步骤：当控制棒驱动机构执行反应堆反应性调节动作时，位于落棒装置相同高度的若干个线圈通电，产生电磁场吸合衔铁向磁极移动，衔铁滑动推动连杆完成钩爪的收合动作，钩爪钩2CN115376709A权利要求书2/2页入芯杆的凹槽，实现落棒装置和芯杆的啮合连接；驱动电机通电，电机定子产生交变电磁场驱动电机转子旋转，进而带动电