(57)【要約】【課題】安全に駆動することができるキャンドモータを提供する。【解決手段】モータフレーム１と、モータフレーム１内に配置されるロータ２およびステータ３と、モータフレーム１の両端に設けられたフレーム側板１７，１８と、ロータ２とステータ３とを隔離するキャン７と、を備えたキャンドモータにおいて、モータフレーム１と、フレーム側板１７，１８と、キャン７とでステータ室４を形成し、ステータ３をステータ室４内に配置し、珪藻土および絶縁油をステータ室４内に充填した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータフレームと、該モータフレーム内に配置されるロータおよびステータと、該モータフレームの両端に設けられたフレーム側板と、前記ロータと前記ステータとを隔離するキャンと、を備えたキャンドモータにおいて、
前記モータフレームと、前記フレーム側板と、前記キャンとでステータ室を形成し、
前記ステータを前記ステータ室内に配置し、
珪藻土および絶縁油を前記ステータ室内に充填したことを特徴とするキャンドモータ。
【請求項２】
前記珪藻土に吸収させる前記絶縁油の量は該珪藻土の吸収能力未満であることを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータ。
【請求項３】
前記絶縁油は、流動パラフィン油、シリコーン油、または食用油であることを特徴とする請求項１または２に記載のキャンドモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャンドモータに関し、特にステータ室内に充填物を充填したキャンドモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キャンドモータとは、ステータ（固定子）をモータフレーム、キャン、およびフレーム側板から形成される密閉空間の中に密封したモータである。ステータが密閉空間の中に密封されることにより、外部からステータへの水の浸入を防ぐことができる。このようなキャンドモータは、特に水中ポンプ駆動用水中モータとして使用されている。一般的なキャンドモータの構成について図１を参照しつつ説明する。
【０００３】
図１はキャンドモータの断面図である。キャンドモータは、円筒状のモータフレーム１内に収容されたロータ（回転子）２およびステータ３と、キャンドモータの上端部９に取り付けられた電源ケーブル２０とを主に備えている。ステータ３は固定子鉄心（ステータコア）５と、これに巻かれた固定子巻線（ステータコイル）６とから構成される。電源ケーブル２０と固定子巻線６とは、口出し線２２により電気的に接続される。ステータ３はロータ２を囲むように配置されており、モータフレーム１の内周面に固定されている。ステータ３とロータ２との間にはキャン７が介在しており、キャン７により、ロータ２とステータ３とが隔離される。モータフレーム１の両端にはフレーム側板１７，１８が設けられている。電源ケーブル２０は、フレーム側板１７の下面に設けられた端子台２１に接続されている。キャンドモータの中央部には軸体１１が設けられており、この軸体１１は軸受１２，１３により回転自在に支持されている。ロータ２は軸体１１に固定されており、ロータ２と軸体１１とは一体に回転するようになっている。
【０００４】
キャン７の内側の空間１４には、ロータ２、軸体１１、および軸受１２，１３が配置されている。この空間１４には潤滑および冷却のための流体が充填されている。キャンドモータの下端部１０には、ばね１５と、ばね１５で張られたダイアフラム１６とが設けられており、空間１４内の圧力とキャンドモータの外部空間の圧力との差が緩和されている。
【０００５】
モータフレーム１と、キャン７と、フレーム側板１７，１８とにより、密閉された空間であるステータ室４が形成されている。ステータ室４内にはステータ３および口出し線２２が配置されている。ステータ室４内には、何も充填しない場合もあるが、通電により固定子巻線６が発する熱を効率よく放散するため、従来は（１）ステータ室４内に樹脂を充填する方法、または（２）ステータ室４内に絶縁油を充填する方法がとられていた。しかしながら、上記（１），（２）の充填材には以下の欠点があった。
【０００６】
（１）樹脂をステータ室４内に充填した場合の欠点は次の通りである。一般的に、樹脂は、ステータ室４を構成するモータフレーム１、キャン７、およびフレーム側板１７，１８、並びにステータ３を構成する固定子鉄心５および固定子巻線６よりも熱膨張率が大きい。固定子巻線６が発する熱により樹脂が膨張した場合、樹脂とこれらの構成部材との熱膨張率の差により、これらの構成部材に応力が生じ、構成部材が変形する。特に、キャン７が半径方向内側に変形すると、キャン７がロータ２と接触してしまう。
【０００７】
また、樹脂と固定子巻線６との熱膨張率の差により、樹脂が固定子巻線６から剥がれてしまい、このとき樹脂が固定子巻線６のエナメル層を引き剥がすことがある。これにより、固定子巻線６の絶縁性能が低下し、固定子巻線６の異相間において短絡を引き起こすことがある。
【０００８】
ステータ室４内に充填される樹脂は固定子巻線６と接するため、耐熱性が要求される。耐熱性を有する樹脂として、一般的にエポキシ樹脂が採用されているが、この樹脂は高価である。
【０００９】
ステータ室４内に充填された樹脂はステータ３と一体となって固形化されるため、これらを分離することは困難である。このため、モータの廃却の際は、樹脂とともにステータ３を廃却しなければならず、ステータ３のリサイクル性が悪くなる。
【００１０】
（２）絶縁油をステータ室４内に充填した場合の欠点は次の通りである。絶縁油は通電された固定子巻線６の熱により膨張する。絶縁油の熱膨張率はステータ室４の構成部材よりもはるかに大きいため、絶縁油の熱膨張を吸収する空気室（エアチャンバ）をステータ室４内に設ける必要がある。エアチャンバは絶縁油の熱膨張に対してクッションとしての機能を果たす。しかしながら、キャンドモータを横向きに設置すると、固定子巻線６の上部が空気中に露出してしまうため、固定子巻線６の一部が冷却されないことがある。
【００１１】
キャンドモータは取水用の水中ポンプ駆動用水中モータとして使用される場合が多い。揚水中にステータ室４の構成部材が破損した場合、ステータ室４内に充填された絶縁油が外部に大量に流出し、水中に混入してしまう危険性がある。さらに、この場合、ステータ室４内に水が浸入し、瞬時に地絡を引き起こす危険性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３７５８７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、安全に駆動することができるキャンドモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、モータフレームと、該モータフレーム内に配置されるロータおよびステータと、該モータフレームの両端に設けられたフレーム側板と、前記ロータと前記ステータとを隔離するキャンと、を備えたキャンドモータにおいて、前記モータフレームと、前記フレーム側板と、前記キャンとでステータ室を形成し、前記ステータを前記ステータ室内に配置し、珪藻土および絶縁油を前記ステータ室内に充填したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記珪藻土に吸収させる前記絶縁油の量は該珪藻土の吸収能力未満であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記絶縁油は、流動パラフィン油、シリコーン油、または食用油であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、珪藻土と、ステータ室の構成部材として主に使用されるステンレス鋼との熱膨張率は同程度であるため、構成部材に生じる応力を低減することができる。
また、本発明によれば、ステータ室内の絶縁油は珪藻土に吸収されているため、揚水中にステータ室の構成部材が破損した場合でも、絶縁油が大量に流出することはない。さらに、ステータ室内に水が浸入することを遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】キャンドモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図１を参照して詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態に係るキャンドモータについて、上述した説明と同一または相当する構成要素には、重複した説明を省略する。
本実施形態において、ステータ室４内には珪藻土および絶縁油が充填されている。珪藻土は、多孔質構造を持った粉末であり、シリカ（ＳｉＯ２）が主成分である。一般的に、珪藻土は油の吸収材として安価に市販されている。ステータ室４内に珪藻土を充填した後、絶縁油がステータ室４内に注入される。珪藻土は絶縁油を吸収して半固体状になる。
【００１９】
ステータ室４の構成部材として主にステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が使用される。２０℃付近でのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の熱膨張率はおよそ１４．７×１０−６／Ｋであり、シリカの熱膨張率はおよそ１２．２×１０−６／Ｋである。ステンレス鋼とシリカとの熱膨張率の差は小さいため、固定子巻線６の発熱により珪藻土が熱膨張しても、ステータ室４の構成部材はほとんど変形しない。
【００２０】
絶縁油の熱膨張率の例として、本実施形態において使用されている流動パラフィン油（後述する）の熱膨張率はおよそ９．０×１０―４／Ｋであるため、ステンレス鋼およびシリカの熱膨張率と比較してはるかに大きい。絶縁油を吸収した珪藻土が飽和状態である場合、すなわち珪藻土に吸収させる絶縁油の量が珪藻土の吸収能力以上である場合は、珪藻土は熱膨張した絶縁油を吸収することができない。このため、ステータ室４の構成部材に応力が生じ、構成部材が変形する。これに対し、珪藻土が未飽和状態、すなわち珪藻土に吸収させる絶縁油の量が珪藻土の吸収能力未満である場合は、珪藻土は熱膨張した絶縁油を吸収することができる。したがって、珪藻土の吸収能力未満の量の絶縁油をキャンドモータの製造時にステータ室４内に注入することにより、ステータ室４の構成部材の変形、特にキャン７が半径方向内側に変形することを防ぐことができる。結果として、キャンドモータを安全に駆動することができる。
【００２１】
絶縁油を吸収して半固体状となった珪藻土は、固定子巻線６の熱膨張に追随して変形する。すなわち、ステータ室４内の半固体状の珪藻土は固定子巻線６の周囲を覆っているため、固定子巻線６が熱膨張しても固定子巻線６と珪藻土との間には隙間が生じない。したがって、固定子巻線６のエナメル層が引き剥がされることはなく、安定した絶縁性能が維持される。結果として、キャンドモータを安全に駆動することができる。
【００２２】
絶縁油を吸収した珪藻土は半固体状になるため、モータを廃却する際、珪藻土とステータ３とを容易に分離することができる。これにより、ステータ３のリサイクル性が向上する。絶縁油を吸収した珪藻土は、ステータ室４内の固定子巻線６および口出し線２２を絶縁するとともに、通電により固定子巻線６が発する熱をステータ室４の外部へ放散する。
【００２３】
絶縁油の熱膨張に対してクッションとしての機能を果たす空気は、珪藻土の粒子間および粒子内に微小な気泡として分散しているため、ステータ室４内にエアチャンバを設ける必要はない。これにより、キャンドモータを横向きに設置した場合でも、固定子巻線６の上部が空気中に露出することはないため、キャンドモータを横向きで使用しても固定子巻線６の冷却状態を維持することができる。
【００２４】
ステータ室４に充填された絶縁油は珪藻土に吸収されているため、揚水中にステータ室４の構成部材が破損した場合でも、絶縁油が外部に大量に流出することはない。さらに、絶縁油を既に吸収している珪藻土は外部からの水を吸収しにくいため、ステータ室４内への水の浸入を遅らせることができ、瞬時に地絡に陥ることを防ぐことができる。したがって、キャンドモータを安全に駆動することができる。
【００２５】
上述したように、絶縁油が外部に大量に流出することはないが、より安全性を高めるためには、流動パラフィン油を絶縁油として使用することが好ましい。すなわち、揚水中に少量であっても絶縁油が外部に流出し、その揚水が飲料水として使用される場合には、人体等への影響を考慮する必要がある。したがって、人体等に無害であり、食品添加物としても認可されている流動パラフィン油を絶縁油として使用すれば、流動パラフィン油が外部に流出しても問題はない。なお、人体等に対し無害であれば流動パラフィン油以外の油も使用できる。例えば、流動パラフィン油の代わりにシリコーン油または食用油を絶縁油として使用することも可能である。
【００２６】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００２７】
１      モータフレーム
２      ロータ（回転子）
３      ステータ（固定子）
４      ステータ室
５      固定子鉄心（ステータコア）
６      固定子巻線（ステータコイル）
７      キャン
９      上端部
１０    下端部
１１    軸体
１２，１３  軸受
１４    空間
１５    ばね
１６    ダイアフラム
１７，１８    フレーム側板
２０    電源ケーブル
２１    端子台
２２    口出し線
【図１】
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