(57)【要約】【課題】簡易な構造でモータの冷却効果が高いモータポンプを提供する。また、メンテナンス頻度が小さいモータポンプを提供する。【解決手段】モータポンプは、羽根車と、主軸と、ロータと、ステータと、ポンプケーシングと、ポンプブラケットと、モータフレームと、側板と、軸受ハウジングと、冷却棒と、を備える。主軸は、羽根車に接続され、ロータと一体に回転する。ステータは、ロータの外周側に設けられる。ポンプケーシングは、羽根車を収容する。ポンプブラケットは、主軸が貫通する貫通孔を有し、ポンプケーシングと係合して水の流路を画定する。モータフレームはステータを収容する。側板は、モータフレームの端部に設けられる。軸受ハウジングは、主軸を軸受けする軸受部を有して側板およびポンプブラケットと係合する。冷却棒は、側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる。【選択図】図１
2018053873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することにより水を移送可能に構成された羽根車と、
前記羽根車に接続された主軸と、
前記主軸と一体に回転するロータと、
前記ロータの外周側に設けられたステータと、
前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記主軸が貫通する貫通孔を有し、前記ポンプケーシングと係合して当該ポンプケーシングと共に前記水の流路を画定するポンプブラケットと、
前記ステータを収容するモータフレームと、
前記モータフレームの端部に設けられる側板と、
前記主軸を軸受けする軸受部を有して前記側板および前記ポンプブラケットと係合する軸受ハウジングと、
前記側板と前記軸受ハウジングを貫通して取り付けられる冷却棒と、
を備えるモータポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータポンプであって、
前記ステータは、前記モータフレームに支持されるステータコアと、前記ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有し、
前記ステータコイルは、ポッティング樹脂で覆われ、
前記冷却棒は、前記ポッティング樹脂と接触する、
モータポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータポンプであって、
前記冷却棒は、一方の端部が前記ポンプブラケットに当接する、
モータポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のモータポンプであって、
前記主軸と前記軸受ハウジングとの隙間を封止する第１封止部と、
前記主軸と前記ポンプブラケットとの隙間を封止する第２封止部と、
を更に備え、
前記軸受ハウジングと前記ポンプブラケットには、前記第１封止部および前記第２封止部が浸漬するように潤滑油が封入され、
前記冷却棒は、少なくとも部分的に前記潤滑油に浸漬する、
モータポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のモータポンプであって、
前記冷却棒は、アルミニウム合金、または、銅合金で形成される、
モータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばモータポンプは、汚水、廃水、または、河川水のように、夾雑物および汚物が混じった液体の移送用途に広く使用されている。汚水用ポンプでは、一般にモータは羽根車の上方に設置される。よって、水位が低下した状況では、モータが大気中に露出した状態で運転される。そのような状態でもモータの冷却が十分になされるように、従来、モータの周囲にウォータジャケットを設けたり、モータの外表面に放熱フィンを設けたりされている。
【０００３】
モータの周囲にウォータジャケットを設ける場合、ウォータジャケット内に液体を循環させることによりモータの冷却が行われる。モータの冷却に使用される液体は、ポンプの取扱液（ポンプの移送対象となる液体）、または、冷却専用の冷却液である。また、モータの外表面に放熱フィンを設ける場合、モータから発生する熱がモータフレームを介して放熱フィンに伝えられ、放熱フィンから外気に熱が放出されることにより、モータの放熱が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウォータジャケットにポンプの取扱液を循環させる場合、汚物および夾雑物がウォータジャケット内に堆積したりウォータジャケットを詰まらせたりするため、メンテナンスの頻度および費用が大きくなる傾向がある。また、ウォータジャケットに専用の冷却液を循環させる場合には、ウォータジャケット内に冷却液を循環させる機構を設けるために構造が複雑になり、装置が大型化および高価額化する。
【０００６】
さらに、モータの外表面に放熱フィンを設ける場合、液体による冷却に比べて冷却効果が小さいため、モータ自体の発熱が小さくなるように専用のモータが用いられる場合がある。この専用のモータは、モータの出力に比べて大きいため、モータポンプの大型化を招いてしまう。また、汚水用ポンプでは、汚水の水位が高いときには、モータが被水する場合がある。このため、モータの外表面に放熱フィンを設けると、放熱フィンに汚物および夾雑物が堆積して放熱効果が低下し、メンテナンスの頻度および費用が大きくなる。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡易な構造でモータの冷却効果が高いモータポンプを提供することを目的とする。また、メンテナンス頻度が小さいモータポンプ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】
本発明のモータポンプは、羽根車と、主軸と、ロータと、ステータと、ポンプケーシングと、ポンプブラケットと、モータフレームと、側板と、軸受ハウジングと、冷却棒と、を備える。羽根車は、回転することにより水を移送可能に構成される。主軸は、羽根車に接続される。ロータは、主軸と一体に回転する。ステータは、ロータの外周側に設けられる。ポンプケーシングは、羽根車を収容する。ポンプブラケットは、主軸が貫通する貫通
孔を有し、ポンプケーシングと係合してポンプケーシングと共に水の流路を画定する。モータフレームはステータを収容する。側板は、モータフレームの端部に設けられる。尚、本発明のモータポンプにおいて、側板は、例えば鋳造等により、モータフレームと一体的に形成されていてもよい。軸受ハウジングは、主軸を軸受けする軸受部を有して側板およびポンプブラケットと係合する。冷却棒は、側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる。
かかるモータポンプによれば、冷却棒は、側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる。これにより、冷却棒は、少なくとも部分的に、軸受ハウジングとポンプブラケットとの間の空間内に延在して配置される。ここで、ポンプブラケットは、ポンプケーシングと共に水の流路を画定し、水と接触する。このため、ロータ及びステータで生じた熱が冷却棒を介してポンプブラケットに伝わるとともに、ポンプブラケットが水で冷却されるので、簡易な構造でモータの冷却効果を向上できる。また、ポンプが移送する水は流路を流れ、モータと接触しないので、モータポンプのメンテナンス頻度も小さくすることができる。
【０００９】
また、ステータは、モータフレームに支持されるステータコアと、ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有してもよい。さらに、ステータコイルは、ポッティング樹脂で覆われてもよい。そして、冷却棒は、ポッティング樹脂と接触してもよい。
こうすれば、ポッティング樹脂を介してステータコイルで発生する熱を効率よく冷却棒に伝えることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。
【００１０】
また、冷却棒は、一方の端部がポンプブラケットに当接してもよい。
こうすれば、ステータコイルで発生する熱を効率よくポンプブラケットに伝えることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。
【００１１】
また、モータポンプは、主軸と軸受ハウジングとの隙間を封止する第１封止部と、主軸とポンプブラケットとの隙間を封止する第２封止部と、を更に備えてもよい。さらに、軸受ハウジングとポンプブラケットの間の空間には、第１封止部および第２封止部が浸漬するように潤滑油が封入されてもよい。そして、冷却棒は、少なくとも部分的に潤滑油に浸漬してもよい。
こうすれば、２つの封止部を有するので、モータフレームの内部に水が侵入するのを抑制することができる。また、冷却棒から潤滑油に放熱することができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。
【００１２】
また、冷却棒は、アルミニウム合金、または、銅合金で形成されてもよい。
こうすれば、冷却棒の熱伝導性を高くすることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、各実施形態を構成する構成要素は任意に組み合わせることが可能であり、以下に説明する組み合わせに限定されるものではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータポンプの断面図である。モータポンプ１０は、例えば、汚水、廃水、または、河川水のように、夾雑物および汚物が混じった液体を移
送するための汚水用ポンプとして使用される。図示するように、モータポンプ１０は、ポンプ本体２０と、モータ３０と、を備える。
【００１６】
ポンプ本体２０は、軸線ＡＬを中心に回転する羽根車２１と、羽根車２１を収容するポンプケーシング２２およびポンプブラケット２３と、を備える。羽根車２１は、モータ３０の主軸３１に接続され、主軸３１の回転に伴って回転する。ポンプケーシング２２は、吸込口２２ａおよび吐出口２２ｂを有し、ポンプブラケット２３と共に水の流路を画定する。ポンプ本体２０では、羽根車２１が回転することにより、吸込口２２ａから吐出口２２ｂへ水が移送される。
【００１７】
ポンプブラケット２３は、ポンプケーシング２２にビス（図示せず）などで係合され、羽根車２１の背面（図１中、上側）を覆う。ポンプブラケット２３は、例えば、アルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性の高い素材で形成されることが好ましい。ポンプブラケット２３における羽根車２１の背面を覆う底部２４には、モータ３０の主軸３１が挿通するための貫通孔２４ａが形成されている。さらに、貫通孔２４ａには、主軸３１を封止するためのメカニカルシール（第１封止部）２５が設けられている。
【００１８】
モータ３０は、羽根車２１に回転駆動力を提供する。モータ３０は、軸線ＡＬを中心に回転する主軸３１と、主軸３１と一体に回転するロータ３２と、ロータ３２の外周側に設けられたステータ３３と、を備える。なお、本実施形態では、モータ３０は、誘導電動機として構成され、ロータ３２は、ロータコア３２１と、二次導体３２２と、を有するが、同期電動機などの他の方式が採用されてもよい。ステータ３３は、ステータコア３３１と、ステータコア３３１に巻回されるステータコイル３３２と、を有する。ステータコイル３３２には、電力ラインが接続され、ケーブル４３を通じて外部電源（例えば、商用電源）から電力が供給される。
【００１９】
また、モータ３０は、ステータコア３３１を支持するモータフレーム３４と、モータフレーム３４と係合する負荷側側板３５および反負荷側側板３６と、を備える。以下、モータ３０におけるポンプ本体２０側（図１中、下側）を「負荷側」といい、その反対側（図１中、上側）を「反負荷側」という。
【００２０】
モータフレーム３４は、略円筒状に形成され、内周面にステータコア３３１が固定される。モータフレーム３４は、ステンレスで形成されてもよいし、アルミニウム合金または銅合金などの金属で形成されてもよい。モータフレーム３４は、負荷側の端部に負荷側側板３５が取り付けられる。
【００２１】
負荷側側板３５に負荷側軸受ハウジング３７を係合し、モータ３０が構成される。負荷側軸受ハウジング３７とポンプブラケット２３とを係合して、ポンプ本体２０とモータ３０とを接続する。負荷側側板３５は、例えばアルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性のよい素材で形成されることが好ましい。本実施形態では、負荷側側板３５は、モータフレーム３４の内側に嵌入され、負荷側側板３５の外周面がモータフレーム３４の内周面と接触するように係合している。
【００２２】
また、冷却棒５１は、負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７を貫通して取り付けられている。この目的のため、負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７は、それぞれ１個以上の貫通孔を備える。各貫通孔は負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７を係合した時に、少なくとも１ヶ所において、ステータ３３側からポンプブラケット２３側まで通じる連通孔が形成されるよう位置や孔径を合わせるように構成される。この連通孔を通って、冷却棒５１が、負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７に取り付けられる。冷却棒５１は、例えばアルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性のよい素材で形成さ
れることが好ましい。こうして、冷却棒５１は、少なくとも部分的に、負荷側軸受ハウジング３７とポンプブラケット２３との間の空間内に延在し、冷却棒５１からポンプブラケット２３側に放熱することができる。
【００２３】
尚、冷却棒５１の数は特に限られない。複数の冷却棒５１が設けられる場合、冷却棒５１は、例えば、負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７の周方向に等間隔で設けることができるが、冷却棒５１の配置はこれには限られない。
【００２４】
また、本実施形態では、冷却棒５１の一方の端部（換言すれば、ポンプブラケット２３側の端部）が、ポンプブラケット２３に当接している。これにより、ステータコイル３３２で発生する熱を、効率よくポンプブラケット２３に伝えることができる。しかし、冷却棒５１の端部は、必ずしもポンプブラケット２３に当接していなくてもよい。
【００２５】
負荷側側板３５は、中空に形成され、内周側に負荷側軸受ハウジング３７が固定される。負荷側軸受ハウジング３７は、モータ３０の主軸３１を軸支するための負荷側軸受３８を有する。また、負荷側軸受ハウジング３７には、負荷側軸受３８よりも負荷側に、モータ３０の主軸３１を封止するためのメカニカルシール３９（第２封止部）が設けられている。このメカニカルシール３９は、ポンプケーシング２３のメカニカルシール２５と同様に、潤滑油２７に浸漬される。このように、モータポンプ１０では、２つのメカニカルシール２５，３９が設けられているので、羽根車２１によって移送される水がモータ３０内に侵入するのを効果的に防止できる。
【００２６】
また、本実施形態では、冷却棒５１は、潤滑油２７に浸漬されている。これにより、冷却棒５１から潤滑油２７に放熱することができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。しかし、冷却棒５１は、潤滑油２７に浸漬されていなくてもよい。
【００２７】
反負荷側側板３６は、モータフレーム３４の反負荷側に取り付けられる。図１に示す例では、反負荷側側板３６は、モータフレーム３４の内側に嵌入されて、モータフレーム３４と係合されている。反負荷側側板３６は、中空に形成され、内周側に反負荷側軸受ハウジング４０が部分的に嵌入される。反負荷側軸受ハウジング４０は、モータ３０の主軸３１を軸支するための反負荷側軸受４１を有する。反負荷側軸受ハウジング４０は、反負荷側側板３６の端部に密閉固定されている。こうした構成により、モータポンプ１０の耐水性を向上することができ、例えばＩＰ６８（ＪＩＳ  Ｃ  ０９２０）程度の耐水性を実現できる。
【００２８】
また、本実施形態では、ステータコイル３３２がポッティング樹脂３３３で覆われており、冷却棒５１は、ポッティング樹脂３３３と接触している。これにより、ポッティング樹脂３３３を介してステータコイル３３２と冷却棒５１とが接触する。ここで、ポッティング樹脂３３３としては、熱伝導性が良好な樹脂が用いられることが好ましい。これにより、ステータコイル３３２と冷却棒５１との熱伝導性を高くすることができる。しかし、ポッティング樹脂３３３は、必ずしも冷却棒５１と接触していなくてもよい。また、他の実施形態では、ステータコイル３３２は、必ずしもポッティング樹脂３３３で覆われていなくてもよい。
【００２９】
尚、ポッティング樹脂３３３は、例えば、モータフレーム３４に固定されたステータコア３３１の内周側に棒状の冶具を嵌入させ、冶具の外周面とモータフレーム３４との間に樹脂を流し込み、硬化させることにより配置することができる。しかし、ステータコイル３３２をポッティング樹脂３３３で被覆する方法は、これには限られない。
【００３０】
以上説明した本実施形態のモータポンプ１０では、モータポンプ１０の駆動に伴ってス
テータコイル３３２で生じた熱を、負荷側側板３５及び負荷側軸受ハウジング３７を介してポンプブラケット２３に伝えることができる。上記したように、ポンプブラケット２３はポンプケーシング２２と共に水の流路を画定し、羽根車２１の裏側（図１中、上側）に位置する底部２４は、羽根車２１による水の移送に伴って常に冷却される。従って、ステータコイル３３２で生じた熱を、負荷側側板３５からポンプブラケット２３に放熱することにより、羽根車２１によって移送される水を利用してモータ３０を効率よく冷却できる。
【００３１】
また、本実施形態のモータポンプ１０では、負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７を貫通して取り付けられる冷却棒５１を通じて、ステータコイル３３２で生じた熱を潤滑油２７及び／又はポンプブラケット２３に放熱することができる。上記したように、ポンプブラケット２３はポンプケーシング２２と共に水の流路を画定し、羽根車２１の裏側（図１中、上側）に位置する底部２４は、羽根車２１による水の移送に伴って常に冷却される。また、負荷側軸受ハウジング３７とポンプブラケット２３に封入された潤滑油２７も、底部２４と接するため、常に冷却される。このため、ステータコイル３３２で生じた熱を冷却棒５１から潤滑油２７及び／又はポンプブラケット２３に伝えることにより、羽根車２１によって移送される水を利用してモータ３０を効率よく冷却できる。
【００３２】
尚、図１の例では、冷却棒５１が、負荷側側板３５と負荷側軸受ハウジング３７を貫通している。すなわち、冷却棒５１の上端部（換言すれば、モータ３０側の端部）が、モータフレーム３４内の空間に突出している。しかし、本発明の他の実施形態では、冷却棒５１の上端部は、負荷側側板３５及び負荷側軸受ハウジング３７を貫通する連通孔の内部で終端していてもよい。または、冷却棒５１の上端部は、その端面が軸受ハウジング３７の内側表面に当接していてもよい（その場合、上記の連通孔は形成されていなくてもよい）。これらの場合でも、ステータコイル３３２で生じた熱を潤滑油２７及び／又はポンプブラケット２３に放熱することができる。
【００３３】
しかも、モータ３０は羽根車２１が移送する水と接触しないので、モータポンプ１０が汚水用に用いられる場合であっても、モータポンプ１０のメンテナンス頻度を少なくすることができる。また、モータ３０の冷却のために専用のモータなどを設けなくてもよいため、簡易な構成でモータポンプ１０におけるモータ３０の冷却を向上することができる。
【００３４】
上記した実施形態では、モータフレーム３４は、例えば薄肉のステンレスで形成されるものとした。しかし、モータフレーム３４は、アルミニウム合金または銅合金による鋳造で形成されてもよい。こうすれば、モータ３０で発生する熱をモータフレーム３４から外部に放出できる。また、モータフレーム３４は、厚肉に形成されてもよいし、冷却フィンが設けられてもよい。ただし、本実施形態のポンプモータ１０では、モータフレーム３４が薄肉であったとしても、側板３５，３６がモータフレーム３４内に嵌入されているので、機械的な同心度が確保しやすい。このため、モータ３０の磁気中心と機械的な軸の同心および直角を維持できる。また、モータフレーム３４内に側板３５，３６が嵌入されることにより、モータフレーム３４自体の剛性を向上することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  モータポンプ
２０  ポンプ本体
２１  羽根車
２２  ポンプケーシング
２３  ポンプブラケット
２４  底部
２４ａ  貫通孔
２５  メカニカルシール
２７  潤滑油
３０  モータ
３１  主軸
３２  ロータ
３３  ステータ
３４  モータフレーム
３５  負荷側側板
３６  反負荷側側板
３７  負荷側軸受ハウジング
３８  負荷側軸受
３９  メカニカルシール
４０  反負荷側軸受ハウジング
４１  反負荷側軸受
３２１  ロータコア
３２２  二次導体
３３１  ステータコア
３３２  ステータコイル
３３３  ポッティング樹脂
５１  冷却棒
ＡＬ  軸線
【図１】
2018053873.tif 000003