JP2002303290A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インペラを取付けた回転軸を支持する軸受の
偏摩耗を可及的に低減することが可能な電動ポンプを提
供すること。 【解決手段】 径方向に吸入口１７または吐出口を設け
るととも、軸方向の両側に吐出口１８、１９または吸入
口とを設けたケーシング１２と、このケーシング１２の
両側に設けた軸受２０、２１で支持される回転軸２９に
インペラ１３、１４を取付け、前記インペラ１３、１４
を回転駆動させるモータ１１を備えた電動ポンプにおい
て、前記ケーシング１２の径方向に設けた前記吸入口１
７または吐出口に対向させて、少なくとも一対のインペ
ラ１３、１４を軸２９に対称に配置して、両側の軸受２
０、２１にかかるスラスト荷重が互いに打ち消すように
作用するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばモータの内
部に流体の流路を形成する電動ポンプ関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の電動ポンプの一例を図６の横
断面図により説明する。この電動ポンプは、インペラが
取付けられた回転軸をモータで回転させることにより、
軸方向の一方の吸入口から流体を吸込み、他方の吐出口
から吐出する軸流式のポンプである。

【０００３】すなわち、従来の電動ポンプ６１は、固定
子巻線６２および回転子６３を収納したケーシング６４
とからなっている。そして、円筒状のケーシング６４の
内周面には固定子巻線６２がモールドされて設けられて
いる。

【０００４】ケーシング６４の軸方向の一方に流体の吸
入口６５が設けられ、その中心部に軸受６６が設けられ
ている。他方には、軸受６７を設け、この軸受６７の周
囲には流体を吐出する吐出口６８が設けられている。

【０００５】回転軸６９にはインペラ７０が固定されて
いる。インペラ７０は、インペラ羽根７１と、インペラ
羽根７１の外周に設けられた回転子コア７２と、回転子
コア７２の外周に設けられた環状の永久磁石片７３とか
らなる回転子６３が備えられている。

【０００６】回転軸６９は、Ｃリング７４、７４を回転
軸６９の溝に嵌めこんで、ワッシャ７５、７５を挿入し
た後、それぞれの軸受６６，６７に、回転可能に支持さ
れる。モータ７６は、前記固定子巻線６２と回転子６３
とにより構成されている。

【０００７】以上のように従来技術は構成されている。
すなわち、回転子６３は固定子巻線６２に発生する電磁
力により回転するのに伴い、回転子６３と一体に連結さ
れたインペラ７０により、吸入口６５から吸入された流
体が矢印方向に吐出口６８から吐出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電動ポンプは、運転時において、インペラ７０にて
発生する吐出圧力によって吸入口６５側に負圧が生じ
て、軸受６６（図の左方向矢印）に向けてスラスト荷重
が作用する。このような状況においてケーシング６４に
対して回転軸６９を支持する吸入口６５側の軸受６６で
そのスラスト荷重を受けるため、吸入口６５側の軸受６
６が偏摩耗してしまう。そして、軸受６６が偏摩耗する
と回転軸６９の支持精度が劣化して、電動ポンプの寿命
の低下につながる可能性があり、好ましくない。

【０００９】そこで、各請求項記載の発明では、前記の
課題を解決するように、回転軸を支持する軸受の偏摩耗
を可及的に低減することが可能な電動ポンプを提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、請求項１記載の発明では、径方向に吸
入口または吐出口を設けるととも、軸方向の両側に吐出
口または吸入口とを設けたケーシングと、このケーシン
グの両側に設けた軸受で支持される回転軸にインペラを
取付け、前記インペラを回転駆動させるモータを備えた
電動ポンプにおいて、前記ケーシングの径方向に設けた
前記吸入口または吐出口に対向させて、少なくとも一対
のインペラを前記軸に対称に配置して、前記両側の軸受
にかかるスラスト荷重が互いに打ち消すように作用する
ことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
電動ポンプにおいて、前記ケーシングの径方向に設けた
前記吸入口または吐出口を間にして、その両側に一対の
前記モータを配置したことを特徴とする電動ポンプ。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の電動ポンプにおいて、前記吸入口と前記吐出口と
の、それぞれの流路抵抗を等しくなるように形成したこ
とを特徴とする電動ポンプ。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、前記ケーシ
ングの径方向に前記吸込口と前記吐出口とを設けるとと
もに、それぞれに逆止弁を設け、前記モータにより前記
インペラを正逆回転させることで、それぞれの逆止弁が
開閉されることを特徴とする電動ポンプ。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１５】（第１の実施の形態）図１は、第１実施の
形態に係る電動ポンプを示す横断面図である。図２は、
図１の側面図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図であ
る。

【００１６】図１〜図３に示すように、電動ポンプ１０
は、駆動源としてモータ１１を用いたものについて説明
する。電動ポンプ１０は、ケーシング１２内に、インペ
ラ１３、１４、回転子１５、固定子１６等を備えて構成
されている。

【００１７】なお、この実施の形態として、一例とし
て、吸入口をケーシングの外径方向に、吐出口を軸方向
の両端に形成させたもので説明する。ただし、これ限定
するものではなく、使用条件に応じて、吸入口をケーシ
ングの軸方向の両端に設けるとともに、吐出口を外径方
向に設けたものでも適用できる。

【００１８】すなわち、ケーシング１２は、流路を形成
する内周を円筒形状にし、中央部外径方向に吸入口１７
と、軸方向の両側に吐出口１８、１９を設けている。こ
の吐出口１８、１９の中央部にそれぞれスリーブ軸受２
０、２１が設けられている。吐出口１８、１９は支柱２
２により複数に分割されている。

【００１９】スリーブ軸受２０、２１は、たとえばＰＯ
Ｍ（Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｌｅｎｅ）樹脂、ＰＰＳ
（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｓｔｙｅｎｅ）樹脂およ
びセラミックス製等からなる材料を採用できる。

【００２０】インペラ１３、１４は、円環状のインペラ
１３、１４で、円筒状のハブ２３に軸取付け部２４を設
け、ハブ２３の外周面と外周壁２５に放射状に形成され
た４枚の羽根２６とを有する軸流式または斜流式のもの
である。また、羽根２６は、螺旋の一部をなすように湾
曲した形状に形成されている。なお、インペラ１３、１
４は軸取付け部２４に対して、羽根２６の傾斜等は対称
に形成されている。

【００２１】回転子１５は、鉄系の燒結金属からなる円
筒状のロータコア２７の外周にフエライト等からなるマ
グネット２８が保持固定されたものである。なお、マグ
ネット２８は周方向に一定間隔でＮ極とＳ極とが反転す
るように着磁されている。ロータコア２７には内周に
は、開口部が設けられており、開口部にはインペラ１３
の外周壁２５が圧入固定されている。

【００２２】インペラ１３は外周壁２５に、回転子１５
の開口部を圧入固定したものを、回転軸２９に固定して
いる。さらに、インペラ１４単体をケーシング１２の径
方向に設けた吸入口１７に対向して、インペラ１３と対
称に回転軸２９に固定している。

【００２３】そして、回転軸２９は、Ｃリング３０を回
転軸２９の溝に嵌め込んで、ワッシャ３１を挿入した
後、それぞれの軸受２０、２１に回転可能に取り付けら
れる。

【００２４】なお、インペラ１４単体の外周壁２５とケ
ーシング１２との間隔は回転子１５と固定子１６との間
隔と同寸法に設定している。これにより流体の流路抵抗
が等しくなるようにしている。したがって、インペラ１
３、１４の回転による回転軸２９方向のスラスト荷重は
左右等しくなる。また、インペラ１４単体について回転
子１５を含んだインペラ１３の質量と同じにするために
外周壁に金属を充填して形成してもよい。これにより、
質量バランスが等しくなる。

【００２５】固定子１６は回転子１５の外周の径方向に
所定の間隔をもって配置されている。固定子１６は、ケ
イ素鋼鈑を積層して形成されている固定子鉄心３２と固
定子鉄心３２のスロット内に装備された３相の界磁巻線
３３とで構成されている。固定子鉄心３２の界磁巻線３
３の切り替えを逆方向にすれば回転子１５を逆方向に回
転でき、これにより、流体の流入方向及び流出方向が反
転でき、たとえば水槽内の給排水が容易にできる。

【００２６】固定子鉄心３２のスロット内に界磁巻線３
３が装備された後、界磁巻線全体、すなわちスロット内
およびコイルエンド部分はポリエステル等の絶縁性樹脂
３４でモールドし防水処理をほどこしている。このよう
にして形成された固定子１６は、ケーシング１２の内側
に挿入して固定されている。固定子１６を絶縁性樹脂で
モールドし、防水処理をしているので、この電動ポンプ
を水中で使用することも可能である。

【００２７】以上のように構成される本発明につき、次
に作用を説明する。

【００２８】モータ１１を駆動させインペラ１３、１４
を回転させると、ケーシング１２の外径方向に形成され
た吸入口１７（矢印方向）からケーシング１２に吸入さ
れた流体はインペラ１３、１４の軸方向の両側に形成さ
れた吐出口１８，１９（矢印方向）から外部にそれぞれ
排出される。

【００２９】このとき、インペラ１３、１４の羽根２６
は軸に対して対称形（逆方向）に取付けられている。イ
ンペラ１３、１４の回転により、スラスト荷重が互いに
打ち消すように作用するので、バランスを取り合うこと
ができる。これによって、軸受にかかる負荷も少なく偏
摩耗を可及的に低減することが可能となり、電動ポンプ
の寿命が長くなる。また、樹脂製軸受を使用することも
可能になった。

【００３０】なお、ケーシングの軸方向に吸入口を設
け、径方向に吐出口を設けた使用形態でも同様な効果を
得ることができる。

【００３１】（第２実施の形態）図４に示すように、本
発明による第２実施の形態の電動ポンプを説明する。

【００３２】なお、先に述べた第一の実施の形態と同一
の部分には同一の符号をつけ、異なる部分について説明
する。

【００３３】第１の実施の形態と異なるところは、モー
タを２個使用してインペラを軸対称にしたものである。

【００３４】電動ポンプ４１は、ケーシング４２の径方
向に設けた吸入口１７に対して軸方向の吐出口１８、１
９を対称形に形成してある。固定子１６、１６は吸入口
１７を基準として、ケーシング４２の内周部に対称に配
置して固着し、固定子１６、１６に対応させて、それぞ
れ回転子１５、１５、インペラ１３、１３を設置してい
る。

【００３５】また、固定子１６、１６との間は渦が発生
しやすいのでケーシング４２の内周にポリエステル等の
絶縁性樹脂３５を充填し低減するように形成している。

【００３６】以上のように構成された本発明につき、次
に作用を説明する。

【００３７】モータ１１を駆動させインペラ１３、１３
を回転させると、ケーシング４２の外径方向に形成され
た吸入口１７（矢印方向）からケーシング４２に吸入さ
れた流体はインペラ１３、１３の軸方向の両側に形成さ
れた吐出口１８、１９から外部（矢印方向）にそれぞれ
排出される。

【００３８】このとき、インペラ１３、１３の羽根２
６、２６は軸方向に放射状に湾曲して、かつ対称形に形
成されている。スラスト荷重が互いに打ち消すように作
用するのでバランスを取り合うことができる。これによ
って、軸受にかかる負荷も少なく偏摩耗を可及的に低減
することが可能となり、電動ポンプの寿命が長くなる。
また、樹脂製軸受を使用することも可能になった。

【００３９】また、本発明は、ケーシング４２、固定子
１６、１６、インペラ１３、１３および回転子１５、１
５をすべて、対称形に形成できたので、質量バランス、
流体の流路抵抗等についてバランスよく製作できるの
で、スラスト荷重を等しく設定でき、正逆回転の電動ポ
ンプに適用できる。

【００４０】（第３実施の形態）図５に示すように、本
発明による第３実施の形態の電動ポンプを説明する。な
お、先に述べた第１および第２の実施の形態と同一の部
分には同一の符号をつけ、異なる部分について説明す
る。

【００４１】第１および第２の実施の形態と異なるとこ
ろは、ケーシングの外径方向に流体を吸入する吸入口と
吐出する吐出口を形成したことである。

【００４２】すなわち、図５に示すように、電動ポンプ
５１は、ケーシング５２の外径方向の中央部に吸入口５
３と吐出口５４を形成し、吸入口５３に逆止弁５５，吐
出口５４に逆止弁５６を図示しないピンで一端を固定
し、一方向のみ開くようになっている。また、軸方向の
両端には開口部５７、５８が設けられている。

【００４３】このような構成において必要に応じ、例え
ば、モータ１１を正回転で、吸入口５３を使用する場合
には、開口部５７、５８を吐出口の機能のとして使用す
る。また、モータ１１を逆回転で、軸方向の開口部５
７、５８を吸入口として使用する場合には径方向の吐出
口５４を使用することができる。

【００４４】また、インペラを正逆回転させる方式であ
るので、羽根を軸対称形にすることで、ポンプ効率を正
逆の制限を受けないように設定できる。

【００４５】以上のように構成された本発明につき、次
に作用を説明する。

【００４６】まず、ケーシング５２の径方向の吸入口５
３に流体供給する図示しない管体を接続しモータ１１を
正回転駆動させ、インペラ１３、１３を回転させると、
ケーシング５２の外径方向に形成された吸入口５３の逆
止弁５５が開きケーシング５２に吸入された流体はイン
ペラ１３、１３の軸方向の両側に形成された開口部５
７，５８から外部に排出される。（実線矢印の流れ）

【００４７】また、ケーシング５２の軸方向の両端に形
成された開口部５７，５８に流体供給する図示しない管
体を接続し、モータ１１を逆回転駆動させると、流体は
インペラ１３、１３をとおり径方向に設けた吐出口５４
の逆止弁５６が開き、流体は吐出口５４から外部に排出
される。（一点鎖線矢印の流れ）

【００４８】以上のとおり、吸入口および吐出口に逆止
弁を用いたので、多機能な使用目的に応じたさまざまな
使用形態を取れる。また構成が簡単で、かつ小型化にな
る。

【００４９】また、第１、第２の実施の形態と同様に、
スラスト荷重が互いに打ち消すように作用するのでバラ
ンスを取り合うことができる。これによって、軸受にか
かる負荷も少なく偏摩耗を可及的に低減することが可能
となり、電動ポンプの寿命が長くなる。また、樹脂製軸
受を使用することも可能になった。

【００５０】なお、本発明は、前記、各実施の形態に限
定されるものでなく、実施の段階ではその要旨を逸脱し
ない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、
前記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、
開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせに
より種々の発明が抽出され得る。

【００５１】

【発明の効果】以上、説明したように各請求項記載の発
明によれば、少なくとも一対のインペラを軸対称に設け
たことにより、スラスト荷重が互いに打ち消すように作
用するので、バランスを取り合うことができる。これに
よって、軸受の偏摩耗を可及的に低減することが可能と
なり、電動ポンプの寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る電動ポンプの構
造を示す横断面図である。

【図２】本発明の第１実施の形態に係る電動ポンプの構
造を示す図１の側面図である。

【図３】本発明の第１実施の形態に係る電動ポンプの構
造を示す図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

【図４】本発明の第２実施の形態に係る電動ポンプの構
造を示す横断面図である。

【図５】本発明の第３実施の形態に係る電動ポンプの構
造を示す横断面図である。

【図６】従来の電動ポンプの構造を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ モータ １２ ケーシング １３，１４ インペラ １５ 回転子 １６ 固定子 １７ 吸入口（吐出口） １８，１９ 吐出口（吸入口） ２０，２１ 軸受 ２４ 軸取付け部 ２５ 外周壁 ２６ 羽根 ２７ ロータコア ２８ マグネット ２９ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/44 Ｆ０４Ｄ 29/44 Ｅ Ｆターム(参考） 3H020 AA01 BA01 BA10 BA11 CA00 CA01 DA04 DA24 3H033 AA01 AA11 BB01 BB08 BB13 CC01 CC03 CC05 DD01 DD30 EE10 EE17 3H034 AA01 AA11 BB01 BB08 BB13 CC01 CC03 CC05 DD01 DD02 DD12 DD20 DD27 EE10 EE15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径方向に吸入口または吐出口を設けると
   とも、軸方向の両側に吐出口または吸入口とを設けたケ
   ーシングと、このケーシングの両側に設けた軸受で支持
   される回転軸にインペラを取付け、前記インペラを回転
   駆動させるモータを備えた電動ポンプにおいて、前記ケ
   ーシングの径方向に設けた前記吸入口または吐出口に対
   向させて、少なくとも一対のインペラを前記軸に対称に
   配置して、前記両側の軸受にかかるスラスト荷重が互い
   に打ち消すように作用することを特徴とする電動ポン
   プ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電動ポンプにおいて、前
   記ケーシングの径方向に設けた前記吸入口または吐出口
   を間にして、その両側に一対の前記モータを配置したこ
   とを特徴とする電動ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の電動ポンプにおい
   て、前記吸入口と前記吐出口との、それぞれの流路抵抗
   を等しくなるように形成したことを特徴とする電動ポン
   プ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電
   動ポンプにおいて、前記ケーシングの径方向に前記吸込
   口と前記吐出口とを設けるとともに、それぞれに逆止弁
   を設け、前記モータにより正逆回転をさせることで、そ
   れぞれの逆止弁が開閉されることを特徴とする電動ポン
   プ。