(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、モータブラケットと、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、及び、主軸の一部を囲うように主軸の軸方向に沿って延在する延在部、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。モータブラケットは、ポンプブラケットの延在部の内側に入り込むとともに羽根車側の端面がポンプブラケットと接触する接続部を有し、モータフレームおよびポンプブラケットと係合する。【選択図】図１
2017101646.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、及び、前記主軸の一部を囲うように当該主軸の軸方向に沿って延在する延在部、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、
前記ポンプブラケットの延在部の内側に入り込むとともに前記羽根車側の端面が前記ポンプブラケットと接触する接続部を有し、前記モータフレームおよび前記ポンプブラケットと係合するモータブラケットと、
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、
前記モータブラケットは、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、
前記モータブラケットは、前記ステータコイルの端部を取り囲むように構成された囲繞部を有し、
前記ポッティング樹脂は、前記囲繞部に充填される、
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、
前記主軸を軸受けする軸受部を有して前記モータブラケットに固定される軸受ハウジングと、
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、
前記モータブラケットの接続部は、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、
前記モータブラケットは、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、モータブラケットと、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、及び、主軸の
一部を囲うように主軸の軸方向に沿って延在する延在部、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。モータブラケットは、ポンプブラケットの延在部の内側に入り込むとともに羽根車側の端面がポンプブラケットと接触する接続部を有し、モータフレームおよびポンプブラケットと係合する。
かかるモータポンプによれば、モータフレームと係合するモータブラケットが、ポンプブラケットの延在部の内側に入り込む接続部を有する。そして、この接続部の羽根車側の端面がポンプブラケットと接触する。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モータブラケット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、モータブラケットと接触しないので、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、モータブラケットは、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モータ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。
【００１０】
また、モータブラケットは、ステータコイルの端部を取り囲むように構成された囲繞部を有してもよい。そして、ポッティング樹脂は、囲繞部に充填されてもよい。
こうすれば、ポッティング樹脂とモータブラケットとの接触面積を大きくできる。また、ポッティング樹脂を容易に形成できる。
【００１１】
また、モータポンプは、主軸を軸受けする軸受部を有してモータブラケットに固定される軸受ハウジングと、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、ポンプブラケットには、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、モータブラケットの接続部は、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、モータブラケット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、モータブラケットは、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、モータブラケット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。
【図２】本実施形態の接続部を主軸の軸線に沿って見た模式図である。
【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。また、ポンプブラケット２３は、底部２４から延在する延在部２６を有する。延在部２６は、軸線ＡＬに沿って羽根車２１から離れる方向に延在する。この延在部２６は、主軸３１を覆うように（主軸３１の外周側に位置するように）、軸線ＡＬに沿って見て略円筒状である。ポンプブラケット２３には、底部２４と延在部２６とで画定されるスペースに、メカニカルシール２５、３９のための潤滑油２７が封入されている。潤滑油２７は、ポンプブラケット２３の側面に形成された注油部２８から注入される。また、ポンプブラケット２３の延在部２６の外周面には、Ｏリング２９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と係合する負荷側モータブラケット３５および半負荷側モータブラケット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「半負荷側」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、負荷側の端部の近傍に内側に凹んだ凹溝３４ａを有し、負荷側モータブラケット３５は、この凹溝３４ａによって係合の位置決めがなされる。また、モータフレーム３４の内側には、負荷側からポンプブラケット２３の延在部２６が嵌入され、Ｏリング２９によって延在部２６の内部スペースが封止される。
【００２１】
負荷側モータブラケット３５は、モータフレーム３４とポンプブラケット２３とに係合して、ポンプ本体２０とモータ３０とを接続する。負荷側モータブラケット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、負荷側モータブラケット３５は、モータフレーム３４の内側に嵌入され、負荷側モータブラケット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。また、負荷側モータブラケット３５は、ステータコイル３３２の負荷側コイルエンド３３２ａよりも反負荷側（図１中、上側）まで入り込んで、ステータコア３３１と接触している。つまり、負荷側モータブラケット３５は、ステータコイル３３２の外周側を覆う外側囲繞部３５１を有している。さらに、負荷側モータブラケット３５は、ステータコイル３３２の内周側を覆うように軸線ＡＬに沿って突出する内側囲繞部３５２を有する。こうした構成により、ステータコイル３３２の負荷側コイルエンド３３２ａは、外側囲繞部３５１と内側囲繞部３５２とに挟まれる。そして、本実施形態では、この外側囲繞部３５１と内側囲繞部３５２とに囲われた空間にポッティング樹脂３３３が充填され、負荷側コイルエンド３３２ａがポッティング樹脂３３３により覆われている。これにより、ポッティング樹脂３３３を介して、負荷側モータブラケット３５とステータコイル３３２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。こうした構成により、ステータコイル３３２と負荷側モータブラケット３５との熱伝導性を高くすることができる。
【００２２】
また、負荷側モータブラケット３５は、ポンプブラケット２３の延在部２６の内側に入り込むように、軸線ＡＬ方向に沿って負荷側に延在する接続部３５３を有する。本実施形態では、接続部３５３は、延在部２６と離間して延在部２６の内側に挿通されている。そして、接続部３５３は、負荷側（羽根車２１側）の端面３５３ａが、ポンプブラケット２３の底部２４にビス４４で固定されている。ただし、接続部３５３とポンプブラケット２３とは、ビス４４で固定されるものに限定されず、接着剤による接着、または、溶接などで固定されてもよい。図２は、本実施形態の接続部を主軸の軸線に沿って見た模式図である。図示するように、接続部３５３は、軸線ＡＬに沿って見て略円筒状であり、その端部には、潤滑油２７が移動可能に切欠き３５３ｂが形成されている。このため、図１に示すように、潤滑油２７は、接続部３５３の内周側および外周側のそれぞれに位置し、接続部３５３は潤滑油２７に浸漬する。こうした構成により、負荷側モータブラケット３５は、その端面３５３ａがポンプブラケット２３の底部２４に接触し、接続部３５３の側面が潤滑油２７に接触する。これにより、負荷側ブラケット３５は、接続部３５３の端面３５３ａを介して直接にポンプブラケット２３へ放熱できるとともに、接続部３５３の側面から潤滑油２７を介してポンプブラケット２３へ放熱できる。
【００２３】
負荷側モータブラケット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。
【００２４】
反負荷側モータブラケット３６は、モータフレーム３４の反負荷側に係合される。図１に示す例では、半負荷側モータブラケット３６は、負荷側モータブラケット３５の外側囲繞部３５１と同様に、ステータコイル３３２の外周側を覆うようにモータフレーム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。反負荷側モータブラケット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が固定される。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。また、本実施形態では、反負荷側モータブラケット３６を覆うようにモータフレーム３４に固定される上部ブラケット４２が更に設けられている。上部ブラケット４２は、モー
タフレーム３４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。
【００２５】
以上説明した本実施形態のモータポンプ１０では、ステータコイル３３２と負荷側モータブラケット３５との熱伝導性を高くすることができる。このため、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モータブラケット３５に効率よく放出できる。また、負荷側モータブラケット３５は、端面３５３ａおよび潤滑油２７を介してポンプブラケット２３に接触しており、負荷側モータブラケット３５からポンプブラケット２３に効率よく放熱できる。ここで、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、ポンプケーシング２２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で生じた熱を負荷側モータブラケット３５に伝え、負荷側モータブラケット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。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。
【００２６】
（変形例）
上記した実施形態では、負荷側モータブラケット３５は、ステータコイル３３２を囲う外側囲繞部３５１および内側囲繞部３５２を有するものとした。しかし、負荷側モータブラケット３５は、外側囲繞部３５１および内側囲繞部３５２を有するものに限定されず、外側囲繞部３５１または内側囲繞部３５２の一方だけを有してもよいし、いずれも有さなくてもよい。また、外側囲繞部３５１および内側囲繞部３５２にポッティング樹脂が充填されて、ステータコイル３３２の負荷側コイルエンド３３２ａはポッティング樹脂３３３に覆われるものとした。しかし、こうした例に限定されず、予めステータコイル３３２をポッティング樹脂３３３で覆って負荷側モータブラケット３５と接触するように配置してもよいし、ステータコイル３３２がポッティング樹脂３３３で覆われないものとしてもよい。
【００２７】
上記した実施形態では、負荷側モータブラケット３５は、ポンプブラケット２３の延在部２６と離隔して延在部２６の内側に入り込む接続部３５３を有するものとした。しかし、負荷側モータブラケット３５は、接続部３５３の端面３５３ａがポンプブラケット２３の底部２４と接触するようにポンプブラケット２３と係合すればよく、例えば、延在部２６の内周面と接続部３５３の外周面とが接触してもよい。この場合には、接続部３５３の端面３５３ａに潤滑油２７が移動するための切欠き３５３ｂが形成されなくてもよい。
【００２８】
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、モータブラケット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内にモータブラケット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】
【００２９】
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
２６  延在部
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  負荷側モータブラケット
３６  反負荷側モータブラケット
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
４２  上部ブラケット
３３１  ステータコア
３３２  ステータコイル
３３３  ポッティング樹脂
３５１  外側囲繞部
３５２  内側囲繞部
３５３  接続部
３５３ａ  端面
ＡＬ  軸線
【図１】
2017101646.tif 000003
【図２】
2017101646.tif 000004