(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータとステータの間に位置する金属製筒状のステータキャンと、
ステータに巻回されたコイルと、
ステータキャンとモータハウジングとにより囲まれ、ステータ及びコイルを収めるステータ室と、
互いに接触した状態でステータ室内に充填された複数の球状無機材料粒子と、複数の球状無機粒子間に存在し、球状無機材料粒子同士を固着させる硬化した樹脂とを含み、ステータキャンのコイルに対応する部分に直接接して当該部分を支持する充填材と、
を有するキャンドモータポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のキャンドモータポンプであって、前記球状無機材料粒子が、球状セラミック粒子である、キャンドモータポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のキャンドモータポンプであって、前記球状無機材料粒子が、ガラスビーズである、キャンドモータポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプであって、前記樹脂がシリコーン樹脂である、キャンドモータポンプ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプであって、前記樹脂がエポキシ樹脂である、キャンドモータポンプ。
【請求項６】
モータのロータとステータの間に位置する金属製筒状のステータキャンと、ステータを収めるステータ室をステータキャンと共に形成するモータハウジングと、ステータに巻回されるコイルと、を有するキャンドモータポンプの製造方法であって、
複数の球状無機材料粒子を互いに接触した状態となるようにステータ室内に充填し、
充填された複数の球状無機材料粒子同士を固着する樹脂をステータ室内に注入して硬化し、
ステータ室内において、球状無機材料粒子と樹脂が混合した充填材により、ステータキャンのコイルに対応する部分に直接接して当該部分を支持して、ステータキャンの変形を抑える、
キャンドモータポンプの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のキャンドモータポンプの製造方法であって、前記球状無機材料粒子が、球状セラミック粒子である、キャンドモータポンプの製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載のキャンドモータポンプの製造方法であって、前記球状無機材料粒子が、ガラスビーズである、キャンドモータポンプの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプの製造方法であって、前記樹脂がシリコーン樹脂である、キャンドモータポンプの製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプの製造方法であって、前記樹脂がエポキシ樹脂である、キャンドモータポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャンドモータポンプに関し、特にその構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャンドモータポンプは、遠心ポンプ等のターボポンプと、これを駆動する電気モータ（以下、単にモータと記す。）が一体となった装置である。モータのロータは、円筒形状のステータキャン内に収められ、モータのステータは、このステータキャンの外側に、ロータを囲むようにして配置される。ロータを含め、モータの回転部分は、すべてステータキャン内に収められ、またステータキャン内には、ポンプの取扱い液が進入している。回転部分がステータキャン内に収められていることにより、回転部分と摺動し、かつ取扱い液の漏出を防止するためのパッキン等の構成が不要となる。モータのステータは、その外周側を囲むハウジングとステータキャンにより形成されたステータ室内に収められている。ステータ室は、防爆基準等を満たすべく密閉された空間である。
【０００３】
ロータと一体のモータ軸を支持する軸受もステータキャン内に収めるため、ステータキャンの円筒軸線方向の長さは、ロータやステータより長いのが一般的である。つまり、ステータキャンは、ステータの外側、すなわち軸線方向において、ステータから出ている部分を有している。この部分には、ステータキャン内の圧力を支えるためにバックアップスリーブを設けることがある。バックアップスリーブは、その内周面がステータキャンの外周面に密着する円筒形状の部材でもある。
【０００４】
下記特許文献１には、ステータの外周側を囲むハウジングとステータキャンとにより形成されたステータ室内を樹脂で満たしたキャンドモータが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平１−１６０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、ステータキャンは、ステータから露出した部分において、外周側からバックアップスリーブに支持されている。しかし、製作上の都合から、ステータキャンの一部にバックアップスリーブによる支持ができない部分が生じていた。
【０００７】
本発明は、バックアップスリーブに替わるステータキャンの支持手法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】
【０００８】
本発明のキャンドモータポンプは、モータのロータとステータの間に位置する金属製筒状のステータキャンと、ステータに巻回されたコイルと、ステータキャンとモータハウジングとにより囲まれ、ステータ及びコイルを収めるステータ室と、互いに接触した状態でステータ室内に充填された複数の球状無機材料粒子と、複数の球状無機粒子間に存在し、球状無機材料粒子同士を固着させる硬化した樹脂とを含み、ステータキャンのコイルに対応する部分に直接接して当該部分を支持する充填材とを有する。そして、複数の球状無機材料粒子を互いに接触した状態となるようにステータ室内に充填し、充填された複数の球状無機材料粒子同士を固着する樹脂をステータ室内に注入して硬化することによって製造される。ステータ室内において、球状無機材料粒子と樹脂が混合した充填材により、ステータキャンのコイルに対応する部分に直接接して当該部分を支持して、ステータキャンの変形を抑える。球状無機材料粒子としては、樹脂が硬化するときの温度変化でも体積変化が少なく、ある程度の機械的強度を持つ球状なものであればよく、アルミナ（酸化アルミニウム）、ジルコニア（二酸化ジルコニア）、炭化珪素、窒化珪素などの一般的にセラミックと総称される物質の単体または混合物の球形粒子状の焼結体、二酸化珪素、酸化マグネシウムなど主に金属酸化物の単体または混合物の球形粒子状の焼結体、ジルコン、石英などの天然鉱物単体または混合物の球形粒子の焼結体、及びセラミックと金属酸化物または鉱物の混合物の球形粒子状の焼結体またはガラスビーズなどが利用でき、特に主成分がセラミックで構成されている粒子が好ましい。また、注入、硬化される樹脂はキャンドモータポンプの送液温度、使用環境温度などから選定し、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
ステータ室に充填材を充填することにより、ステータキャンのステータ室に対面する部分全体を支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のキャンドモータポンプの断面図である。
【図２】バックアップスリーブによるステータキャンの支持に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、キャンドモータポンプ１０の概略構成を示す断面図である。キャンドモータポンプ１０は、遠心ポンプの構成を有するポンプ部１２と、遠心ポンプを駆動するモータ部１４を含む。ポンプ部１２は、遠心ポンプに限らず、斜流ポンプや軸流ポンプ等のターボポンプとして構成されてもよい。ポンプ部１２において、インペラ１６は、ケーシング１８のインペラ室内に収められ、モータ軸２０の端に結合されている。ケーシング１８の、インペラ後面側には、連結板２２がボルトにより固定的に結合されている。
【００１２】
モータ部１４は、モータ軸２０と一体となるよう結合されるロータ２４と、ロータ２４の周囲を取り巻くように配置されるステータ２６からなるモータ２８を備える。ステータ２６は、略円筒形の内周面に周方向に配列された磁極を有するステータコア３０と、導線がステータコアの磁極に巻回されて形成されたコイル３２を含む。コイル３２の導線の端は、端子箱３４に延びて、端子箱内に備えられる端子（不図示）に接続される。ステータコアの外周面には、モータ軸線方向に沿って延びる少なくとも１本の軸線方向溝３６が設けられている。
【００１３】
ステータコア３０の内側、かつロータ２４の外側には、円筒形状のステータキャン３８が配置されている。ステータキャン３８は一様な板厚の円筒である。ステータキャン３８は、ステータコア３０の内周面、すなわち磁極の先端面に接触し、一方、ロータ２４の外周面との間では、一定の間隔を設けて配置されている。
【００１４】
ステータコア３０の外周面に沿って円筒形状のステータバンド４４が設けられている。ステータキャン３８とステータバンド４４は、２重に、同心に配置され、軸線方向の長さもほぼ等しい。ステータキャン３８とステータバンド４４の両端には、円環板形状のエンドベル４６，４８が配置され、ステータキャン３８とステータバンド４４の間の円筒形の空間の端を塞いでいる。ポンプ部１２側のエンドベル４６は、連結板２２とボルトにより結合されている。また、ポンプ部１２と反対側のエンドベル４８には、ステータキャン３８の内側の空間の端を塞ぐ円板端部板５０がボルトにより結合されている。ステータバンド４４、二つのエンドベル４６，４８、および円板端部板５０は、モータ２８を収容するモータハウジングと見ることができる。ステータ２６は、モータハウジング、特にステータバンド４４および二つのエンドベル４６，４８と、ステータキャン３８とで囲まれた、または形成された空間内に収められている。この空間を以降、ステータ室５２と記す。
【００１５】
ロータ２４と一体のモータ軸２０は、その両端を軸受５４，５６により支持されている。ポンプ部１２側の軸受５４は、ポンプ部１２のケーシング１８から延びる軸受ハウジング５８に保持されている。一方、反対側の端の軸受５６は、円板端部板５０から延びる軸受ハウジング６０に保持されている。円筒のステータキャン３８の内側の空間、すなわちロータ２４が収められるロータ室６２には、ポンプ部１２が吸込み、吐出する取扱い液が進入している。取扱い液はインペラ１６の背面側からロータ室６２に進入し、軸受５４またはその周囲を通過し、さらにロータ２４とステータキャン３８の隙間を通過して、ポンプ部１２と反対側の空間に達する。そして、そこからモータ軸２０の中心に軸線に沿って貫通する中心孔（不図示）を通って、インペラ１６の吸込み側に戻される。
【００１６】
キャンドモータポンプ１０は、エンドベル４６，４８に固定される脚部６４により、全体を支持されている。
【００１７】
ステータ室５２には、充填材６６が充填され、硬化されている。コイル３２のステータコア３０から出た部分であるコイルエンド６８も充填材６６内に埋まっている。また、充填材６６は、ステータキャン３８のステータ室５２に対面する面全体に接している。充填材６６は、球状無機材料粒子と、樹脂、特にシリコーン樹脂との混合材料である。球状無機材料粒子は、非導電性で、ある程度の機械的強度を持つ球状なものであればよく、球状セラミック粒子を使用できる。球状セラミック粒子として、例えば伊藤忠セラテック社製ナイガイセラビーズ６０（登録商標）を用いることができる。粒子は、真球である必要はなく、全体として丸く、角のない粒子であればよい。主成分は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）である。樹脂は、バインダーとして用いられている成分のものが利用できる。また、送液する液の温度が高い場合などは、樹脂は耐熱性に優れたものが望ましく、例えば信越シリコーン製のシリコーン樹脂ＫＲ−２４２Ｒを使用することができる。また、使用状態の環境条件、例えば温度、湿度などによりシリコーン樹脂に替えてエポキシ樹脂を使用することもできる。また、ガラスビーズとエポキシ樹脂の混合材料を用いることもできる。ガラスビーズは、例えばポッターズ・バロティーニ社製の汎用ガラスビーズＧＢ３０１Ｓを使用することができる。球状無機材料粒子の材質および樹脂の種類の選択に関しては、ポンプの取扱い流体の温度などで、適宜選択することができる。
【００１８】
充填材６６の充填は、まず、乾燥した状態の球状無機材料粒子をステータ室５２内に、例えば端子箱３４から流し込む。端子箱３４から球状無機材料粒子を流し込んだ場合、球状無機材料粒子は、まず端子箱３４に隣接するステータ室５２ｂに流れ、次にステータコア３０の磁極の間の部分および軸線方向溝３６を伝い反対側のステータ室５２ａに達する。このとき、必要であれば、入口側（端子箱３４）から遠い側のステータ室（ステータ室５２ａ）を低くする。また、振動を加えることにより、充填密度を高めるようにすることもできる。球状無機材料粒子は、粒子の表面が滑らかなために、流動性が良好であり、更に粒子径が小さいためにステータ室内の隅々までに密に充填することができる。球状無機材料粒子を充填後、シリコーン樹脂を充填する。ステータ室５２の下部、例えば円環端部板４６に樹脂を吸い上げるための開口を設けておき、この開口とは反対側から、例えば端子箱３４からステータ室５２を真空引きなどで、球状無機材料粒子間に樹脂が進入するように吸引する。このときの樹脂の流動性を高めるために、樹脂を適切な溶剤で薄め、粘度を下げるようにしてもよい。その後、加熱乾燥して、樹脂を硬化させる。球状無機材料粒子を使うことで、樹脂と別々にステータ室に注入することができ、射出成形などの大規模な設備を使用することなく、充填作業ができ、製造の手間が掛からない。
【００１９】
前述のように、球状無機材料粒子をフィラーとした充填材６６は、ステータ室５２の隅々まで充填される。したがって、従来、バックアップスリーブでは支持できなかったステータキャン３８の部分にも充填材６６が進入して、これを支持することができる。
【００２０】
図２は、バックアップスリーブを有するタイプのキャンドモータポンプの要部を示す図である。図１の本発明のキャンドモータポンプ１０と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。ステータキャン３８の、ステータコア３０から軸線方向に外に延びた部分には、ステータキャン３８の外周面に密着してバックアップスリーブ７０が設けられている。図２では、モータ側のステータ室５２ａの周囲のみ示しているが、反対側のステータ室５２ｂも同じ構成を有している。バックアップスリーブ７０とステータコア３０、およびバックアップスリーブ７０とエンドベル４６の間には、隙間７２，７４が生じる。この隙間７２，７４では、ステータキャン３８を外側から支持するものがなく、内圧がかかった場合に、ステータキャン３８を十分に支持できない場合がある。
【００２１】
前記の隙間７２，７４は、ステータキャン３８の取付工程に起因して生じる。ステータキャン３８をモータ部１２に取り付ける以前に、バックアップスリーブ７０を入れ込んだ状態で、ステータ３０にステータバンド４４が、ステータバンド４４にエンドベル４６，４８が溶接されて固定されている。この状態で、バックアップスリーブ７０とステータ３０の内径に、モータの軸線方向から、ステータキャン３８を挿入する。このとき、バックアップスリーブ７０が、ステータ３０およびエンドベル４６，４８に拘束されて動かない状態であると、ステータキャン３８が良好に挿入できない。このため、バックアップスリーブ７０の軸方向両端において、上記の隙間７２，７４を設け、バックアップスリーブ７０が拘束されずに若干移動できるようにしておくことにより、これとステータ３０、エンドベル４６，４８との芯出しを容易にしている。容易に芯出しができるので、ステータキャン３８の挿入も容易となる。
【００２２】
バックアップスリーブ７０によりステータキャン３８の支持を行う場合、ステータキャン３８の厚さは、内圧等の力が加えられても隙間７２，７４の部分において変形しないように決定される必要がある。一方、本実施形態のように、バックアップスリーブを用いず、充填材６６によりステータキャン３８を支持するようにすれば、ステータキャン３８の、ステータ室５２に対面する面全体を支持することができる。バックアップスリーブ７０を採用したときの隙間７２，７４の位置のように弱い部分がなくなることで、ステータキャン３８を薄くすることができる。
【００２３】
また、充填フィラーとして、形状が不定形な粒子を使用すると角がつぶれたり、折れたりすることにより、さらにまた角で引っ掛かっていた粒子同士がずれるなどして、樹脂を硬化させる際に体積が減少することがある。しかし、この実施形態の粒子は球状であるために、粒子同士が立方最密充填状態に近く密着し、粒子同士のずれを生じさせる隙間が少ないため、全体の体積減少がほとんど生じない。したがって、充填材の硬化時の変形によってステータキャン３８が変形することがないので、この面からのステータキャン３８を薄くすることが可能となる。また、樹脂がステータコア３０の磁極先端とステータキャン３８の間に進入し、充填されるため、ここ部分でのステータキャン３８の変形も抑えられる。
【００２４】
また、球状無機材料粒子は、粒子をステータ室５２に流し込むとき、また硬化後もコイル３２に接触するが、この際、不定形粒子のような角部がないために、コイル導線の絶縁被膜を傷つけることがない。
【００２５】
キャンドモータポンプにおいては、ステータキャンの金属板内に生じる渦電流によりモータ効率が悪くなることが知られている。ステータキャンを薄くすることはこの渦電流の発生量が少なくなるので、モータ効率が改善されることも期待される。
【符号の説明】
【００２６】
１０  キャンドモータポンプ、１２  ポンプ部、１４  モータ部、２４  ロータ、２６  ステータ、２８  モータ、３０  ステータコア、３８  ステータキャン、５２  ステータ室、６６  充填材。
【図１】
0005897817.tif 000002
【図２】
0005897817.tif 000003