JP2001037144A - 水中モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子鉄心と回転子との間に生じる損失を低
減してモータ効率を上げ、高性能で信頼性の高く耐久性
のある水中モータを提供する。 【解決手段】 鋼板を積層してなる固定子鉄心１に巻線
２を施して固定子４を構成し、この固定子４を外装ケー
ス３内に装着した状態で、固定子４全体を樹脂モールド
６する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中で使用するモ
ータに関し、詳しくはモータの固定子を内外水から密封
する構造の水中モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の水中モータは、図３の従来例に
示すように、中空円筒形状の固定子鉄心１に巻線２を施
して固定子４を構成し、その外周側を囲繞する外装ケー
ス３と、内周側で固定子鉄心１に密着するように嵌着さ
れ、金属製円筒からなるキャン２４と、それら外装ケー
ス３とキャン２４の各両端部を溶接するリング状の端板
５とで内外水から密封して、固定子鉄心１の巻線２を絶
縁するキャン構造になっている。固定子鉄心１内周側の
中空部には、回転子７が内蔵されている。モータが誘導
電動機の場合は、積層された回転子鉄心に、ダイカスト
成型された導体とエンドリングを有するもの又は銅バ
ー、銅エンドリングを装着したもので構成されている。
又ブラシレスモータの場合は、回転子７が永久磁石で構
成され、鉄心は、積層又は単体の鋼板から構成されてい
る。回転子７には軸８が嵌着され、ラジアル軸受９とス
ラスト軸受１０を介してブラケット１２により回転自在
に支持されている。１１は軸封装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の水
中モータでは、モータが誘導電動機の場合においては、
固定子鉄心１と回転子７との間に生じる交流磁界によっ
て発生する交番磁束がキャン２４を通る結果、約３〜５
％の渦電流損失やヒステリシス損失が発生するという問
題があった。又ブラシレスモータの場合は、回転子７で
ある永久磁石の高速回転によってキャン２４に約２０〜
２５％の大きな渦電流損失が発生するという問題があっ
た。

【０００４】上記のような損失を低減させるためには、
キャンを薄肉にする必要がある。そこで、キャンにおけ
る損失を極力少なくするために、０．１６ｍｍから０．
３ｍｍ程度の厚さのステンレス鋼が用いられているもの
の、依然として渦電流損失やヒステリシス損失が発生し
モータ効率が減少していた。

【０００５】このように、キャンに金属を使用する場合
は、よほどの高抵抗金属か非常に薄いものを用いない
と、損失が増大してしまうので、その点では薄肉のキャ
ンが要求されるが、それは製作面や強度面で問題があ
り、実使用に耐えないという問題がある。

【０００６】そこで本発明は上記問題点を解決し、内筒
型のキャンを省略することによってキャンに発生してい
た損失を低減してモータ効率を向上し、高性能で信頼性
が高く耐久性のある水中モータを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願第１発明は上記目的
を達成するため、鋼板を積層してなる固定子鉄心に巻線
を施して固定子を構成し、この固定子を外装ケース内に
装着した状態で、固定子全体を樹脂モールドしてなるこ
とを特徴とするものである。

【０００８】この第１発明によれば、固定子は、外装ケ
ース内に装着した状態でその全体を樹脂モールドされて
いるので、積層された固定子鉄心の内部からその両端に
突出している巻線を密封するモールドされた樹脂部が、
従来の内筒型のキャンに替わって水密性を保つので、キ
ャンの設置を省略できる結果、渦電流損失やヒステリシ
ス損失を低減させて高い効率が得られる。又、キャンの
設置を省略できると共に、そのシール溶接も省略できる
のでコストダウンを図ることができる。

【０００９】本願第２発明は上記目的を達成するため、
鋼板を積層してなる固定子鉄心に巻線を施して固定子を
構成し、この固定子全体を樹脂モールドしてなる水中モ
ータであって、樹脂モールドした外周部の肉厚を大とし
て、この外周部を外装ケースの替わりとしたことを特徴
とするものである。

【００１０】この第２発明によれば、固定子はその全体
を樹脂モールドされており、第１発明と同様に、固定子
の内周側に位置する樹脂部によって水密性、絶縁性を確
保することができる結果、第１発明と同様の作用を得る
ことができる。そして、肉厚が大に形成される樹脂モー
ルドの外周部が外装ケースの替わりとなるので、外装ケ
ースとそれに溶接される端板等も省略することができ、
より一層の構造の簡単化とコストダウンを図ることがで
きる。

【００１１】上記両発明において、固定子全体をワニス
含浸した後、樹脂モールドすると、ピンホールや巻線傷
がある場合に好適である。

【００１２】また上記両発明において、固定子全体をワ
ニス含浸すると共にプライマー処理を行った後、樹脂モ
ールドすると、耐食性や樹脂も付着性を高めることがで
きて好適である。

【００１３】更に上記各構成において、樹脂モールドさ
れた固定子の内周面に樹脂をコーティングすると、固定
子鉄心の内周面が露出した状態で樹脂モールドされてい
る場合には、固定子鉄心の水からの保護を図ることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の水中でポンプに接続
されて使用する水中モータに係る一実施形態を、図１と
図２を参照しながら説明する。

【００１５】本発明の第１実施形態を示す図１におい
て、１は中空円筒形状の固定子鉄心であり、巻線２が施
されて固定子４を構成する。固定子４は、その外周側に
配されて各両端部をリング状の端板５で溶接されて固定
子４を囲繞する外装ケース３に装着されている。固定子
４は、外装ケース３内にその固定子鉄心１の外周を装着
した状態で、その全体を樹脂モールドされている。この
ことにより、固定子４の巻線２は、内外水からの水密性
を保ち、固定子鉄心１の巻線２を絶縁する構造になって
いる。

【００１６】固定子４の内周側の中空部には、回転子７
が内蔵されている。モータが誘導電動機の場合は、積層
された回転子鉄心に、ダイカスト成型された導体とエン
ドリングを有するもの又は銅バー、銅エンドリングを装
着したもので構成されている。尚、これがブラシレスモ
ータの場合は、回転子７が磁石で構成され、鉄心は積層
又は単体の鋼材から構成されている。回転子７には軸８
が嵌着され、ラジアル軸受９とスラスト軸受１０を介し
てブラケット１２により回転自在に支持されている。１
１は軸封装置である。

【００１７】固定子４の周囲を樹脂モールドする工程
を、具体的材料を挙げて以下、説明する。

【００１８】固定子鉄心１に巻線２を施した後、巻線２
にエポキシ系ワニスを用いて含浸処理を行う。尚、ピン
ホールや巻線傷を極力押さえることが可能な場合には、
ワニス含浸工程を省略しても良い。

【００１９】上記ワニス含浸工程後、外装ケース３、端
板５を装着した固定子４をプライマー処理して、加熱乾
燥して耐食性や付着性を高める。このプライマー処理
は、ウレタン系やエポキシ系でシラン系カップリング材
が適当である。尚、後に続く樹脂モールドにおける樹脂
の密着度が十分な場合には、プライマー処理を省略して
も良い。

【００２０】その後樹脂モールドが行われると、固定子
鉄心１の両端部より突出する巻線２の周囲を含む固定子
４全体にモールド樹脂部６が形成された水中モータを得
ることができる。この樹脂モールドされた水中モータ
は、固定子４の水密性を保ち、長期にわたってモータ内
外の水や、内部の封入液からの絶縁を図ることができる
と共に、金属製円筒のキャン２４（従来例図３参照）に
替わって固定子鉄心１のの内部やその両端より突出する
巻線２を密封するモールド樹脂部６が、キャンとしての
機能を果たすので内筒型のキャンが不要になり、その設
置やシール溶接を省略できるのでコストダウンが可能と
なる。又、従来のキャンで発生していた渦電流損失やヒ
ステリシス損失を低減して効率が良くなり、温度上昇が
少なくなって劣化が抑えられる結果、モータの耐久性が
向上する。

【００２１】尚、第１実施形態のように、内周部１４の
樹脂モールドが非常に薄かったり、固定子鉄心１の内周
面が露出した状態で樹脂モールドされている場合には、
図示はしないが、樹脂モールドされた固定子４（モール
ド樹脂部６）の内周面１４ａにフッ素系の樹脂又はエポ
キシ系の樹脂をコーティングすることにより、固定子鉄
心１の水からの保護を図り、樹脂による前記水密性をよ
り高めることができる。尚、樹脂モールド状態で十分に
巻線２の水密性が確保できる場合は、この樹脂コーティ
ングを省略すると良い。

【００２２】上記第１実施形態では、固定子４の外周に
外装ケース３と端板５とが装着され、従来のキャンに替
えてモールド樹脂部６がキャンの機能を果たし、固定子
４の巻線２を密封する構造としている。従ってモールド
樹脂部６は、その内周面１４ａが、内部の封入液のみに
接触している構造であるが、図２に示す第２実施形態の
ように、モールド樹脂部６の外周部１３の肉厚を大にし
てその部分も外部の溶液に接触するようにする構造とし
ても良い。

【００２３】この第２実施形態は、モールド樹脂部６の
外周部１３の肉厚を大にして外装ケース３と端板５とを
省略した以外は第１実施形態とほぼ同様であるので、共
通符号を付し、その説明は省略する。

【００２４】第２実施形態においても、モールド樹脂部
６によって、水密性を確保できるので、固定子４の巻線
２の絶縁を図ることができるのは勿論、肉厚が大に形成
されたモールド樹脂部６の外周部１３が外装ケース３の
替わりとなるので、外装ケース３とそれに溶接する端板
５を省略することにより、コストダウンが更に可能とな
る。

【００２５】以上のようにして製作された水中モータを
従来例を比較検討するに当たり、キャン構造として上記
第１実施形態のように樹脂モールドを用いたもの（図
１）と、従来の金属製のキャン（内筒）を用いたもの
（図３）とを具体的に比較しながら説明する。

【００２６】図３は固定子４の内周側にステンレス製
（ＳＵＳ３０４）厚さ０．２ｍｍのキャン２４を装着し
たものである。図１はそのキャンの替わりに、モールド
樹脂部６で水密性を確保したものである。

【００２７】モータ方式をブラシレスモータとした場
合、キャンとしての内筒（ＳＵＳ管）を無くすことによ
り損失は下記の（表１）に示すように大幅に低減した。

【００２８】

【表１】 以上の比較表にて明らかなように、第１実施形態におけ
る樹脂モールドによって、損失が大幅に低減することが
可能となり、その結果、温度上昇が大幅に低減される効
果が得られた。又、過負荷耐量が上がり信頼性が高くな
り、長寿命が期待できる。

【００２９】尚、樹脂モールドの信頼性は次の通りであ
る。

【００３０】（モールド）＜（ワニス処理＋モールド）
＜（プライマー処理＋モールド）＜（ワニス処理＋プラ
イマー処理＋モールド）であり、寿命時間は数万時間を
クリヤーし、金属製のキャンを装着したモータと遜色の
無いところである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、キャンと
しての金属製内筒の替わりに樹脂モールドで固定子の水
密性を確保して絶縁を図り、固定子鉄心と回転子との間
に生じる渦電流損失やヒステリシス損失を低減してモー
タ効率を上げることができると共に、温度上昇を抑えて
劣化を防ぐことができる高性能で信頼性が高く耐久性の
ある水中モータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態において、構造を概略し
て示す縦断側面図。

【図２】本発明の第２実施形態において、構造を概略し
て示す縦断側面図。

【図３】従来例において、構造を概略して示す縦断側面
図。

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ 巻線 ３ 外装ケース ４ 固定子 ６ モールド樹脂部 １３ 外周部 １４ 内周部 １４ａ 樹脂モールドされた固定子の内周面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼岡 卓 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三井 雅樹 大阪府吹田市岸部中５丁目１番１号 株式 会社シントー内 Ｆターム(参考） 5H605 AA02 BB05 BB10 CC01 CC02 CC04 CC05 DD17 DD37 EB01 EB02 FF06 GG02 GG16 GG18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板を積層してなる固定子鉄心に巻線を
   施して固定子を構成し、この固定子を外装ケース内に装
   着した状態で、固定子全体を樹脂モールドしてなること
   を特徴とする水中モータ。
2. 【請求項２】 鋼板を積層してなる固定子鉄心に巻線を
   施して固定子を構成し、この固定子全体を樹脂モールド
   してなる水中モータであって、樹脂モールドした外周部
   の肉厚を大として、この外周部を外装ケースの替わりと
   したことを特徴とする水中モータ。
3. 【請求項３】 固定子全体をワニス含浸した後、樹脂モ
   ールドした請求項１または２記載の水中モータ。
4. 【請求項４】 固定子全体をワニス含浸すると共にプラ
   イマー処理を行った後、樹脂モールドした請求項１また
   は２記載の水中モータ。
5. 【請求項５】 樹脂モールドされた固定子の内周面に樹
   脂をコーティングした請求項１、２、３または４記載の
   水中モータ。