JP2007236098A - モータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 キャンドモータポンプのモータ部のポッティング構造を改良することにより、氷点下の低温から１２０℃の高温に至る広範囲で熱膨張を緩和して長期間にわたり使用できるキャンドモータポンプを提供する。
【解決手段】 キャンドモータポンプ１のモータ部２のステータ４として環状に配置された複数のコイル１０の隣り合うコイル１０、１０の間の間隙１０ａの中央に、これらの間隙１０ａより細径の緩衝部１１を設け、この緩衝部１１として、この部分を空洞１１ａとするかスポンジ１１ｂとし、この場合、より好ましいものとして独立気泡を有するシリコーン製のスポンジ１１ｂを装入する。これらの緩衝部１１の周囲をシリコーンゴムからなるポッティング材９で充填して硬化し、キャンドモータポンプ１のモータ部２をポッティング材９により結露防止した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータの構造に関し、特に半導体製造装置の温調機など液温が氷点下の低温から１２０℃の高温に至る範囲で使用される装置に用いるためのモータ部をポッティングして結露防止したキャンドモータポンプに関する。

従来、キャンドモータポンプは低騒音で小型という特性を有することで使用されるケースが多々あった。しかし、キャンドモータポンプは、モータ部のステータのすぐ内側にキャンがあり、そのキャンの内部を汲み上げる液体が流れる構造になっている。このために液温が氷点下の低温の液体を使用対象とした場合、キャンの外周に結露水が付着してモータ部に絶縁不良が発生してしまう。このために、キャンドモータをこのような結露する条件下にある液体に対しては使用することが出来ないのが一般的な現状である。

そこで、このような低温において使用される特殊なキャンドモータポンプの従来の構造としては、（１）モータ部の内部に水分が入らなくするためにモータ部を密閉構造としたものや、（２）モータ部を樹脂にてポッティングして防湿構造のものなどがある。

ところで、上記の従来の（１）のモータ部を密閉構造としたものでは、モータ部を密閉するために、モータ部の構造が複雑になり、また、そのためにコストが高くなる。一方、（２）のモータ部を樹脂にてポッティングした構造のものは、（１）に比べて構造が比較的に簡単でコストも比較的に安価になる。

本出願人も、例えばモータ部のケーシングと仕切壁との間の磁力誘導駆動部すなわちステータやプリント基版部にポッティング材を充填して密封状態とすることで、湿気を生じなくして結露による劣化を防止している（例えば、特許文献１参照。）。一方、ポッティングにより断熱性が高まると、逆に機器の加熱を防ぐ冷却性に問題が生じる。そこで、制御用ケーシング部とモータ部を有する本体ケーシング部との間に冷却用の空洞部を設け連結胴部で一体化し、その上で、本体ケーシング部の内部ケーシング及び外部ケーシング間と、連結胴部の内部と、制御用ケーシング部内の内装機器間の空隙部に、ポッティング材を装填している(例えば、特許文献２参照。）。

しかし、上記（２）のモータ部のステータのコイル間隙に樹脂にてポッティングした従来の構造のものは、広範囲の温度範囲で使用できない欠点があった。その理由は、ポッティングに用いるポッティング材とモータ部を構成する部材との間の熱膨張による線膨張係数の違いのために、使用時に高温になるとポッティング材が熱膨張し、その結果、モータ部を構成する部材である例えばステータキャンが熱膨張したポッティング材により変形してロータ側へ膨れてしまうことによる。そこで、このような変形をしにくくするために、このステータキャンの板厚を厚くするとモータ効率が低下する。このために極端にステータキャンの板厚を厚くすることは出来ない問題があった。

特開２００１−３１７４８２号公報 特開２００２−２９５３８７号公報

この発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決するものであり、キャンドモータポンプのモータ部のポッティング構造を改良することにより、液温が氷点下の低温から１２０℃の高温に至るまでの広範囲でポッティング材の熱膨張による膨張を吸収して長期間にわたり使用できるキャンドモータポンプを提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、キャンドモータポンプのモータ部のステータとして環状に配置された複数のコイルにおいて、隣り合うコイルの間隙の中央部に緩衝部を配設し、コイルと緩衝部の間をポッティング材で充填したことを特徴とするモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプである。すなわち、本発明では、高温の液体を汲み上げる場合に、高温の液体から伝導熱とモータの発熱とにより結露防止用のポッティング材が熱膨張するが、この熱膨張による体積増を逃すための緩衝部を設け、ステータキャンがロータ側へ膨れることが無くなり、その結果、モータの回転が阻止される事態が解消される。

請求項２の発明では、緩衝部は空洞からなることを特徴とする請求項１の手段のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプである。このように緩衝部が空洞であるので、熱膨張によるポッティング材の体積増をこの空洞で効率よく吸収でき、ステータがロータ側へ膨れることが的確に防止できる。

請求項３の発明では、緩衝部はスポンジからなることを特徴とする請求項１の手段のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプである。このように緩衝部として上記の空洞に変えてスポンジとする理由の一つは、スポンジを装着することでシリコーンゴムからなるポッティング材を容易に形成でき、しかもスポンジであるので容易に収縮してポッティング材の熱膨張を吸収することができることであり、他の理由は、モータ部のステータの環状配置のコイル間の間隙が大き過ぎるとき、空洞の周囲に上記手段のポッティング材を設けることは困難であるが、空洞に変えてスポンジを装着することで容易にポッティング材をスポンジの回りに形成することができ、しかも、スポンジでポッティング材の熱膨張を吸収することができることによる。

請求項４の発明では、スポンジはシリコーン発泡スポンジであることを特徴とする請求項３の手段のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプである。シリコーン発泡スポンジとすることで、１２０℃の高温の液体中でキャンドモータポンプを使用しても十分な耐熱性を有する。

請求項５の発明では、シリコーン発泡スポンジは独立気泡からなることを特徴とする請求項４の手段のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプである。スポンジを独立気泡からなるものとしたことで、周囲にポッティング材を充填形成する際にスポンジの多孔体がポッティング材で押し潰されてスポンジの特性が失われることがない。

本発明は、モータ部のステータのコイルの間のポッティング部の中に緩衝部を配設したことにより、モータ部の発熱によるポッティング材の熱膨張をこの緩衝部により吸収緩和し、ステータキャンがロータ側に膨れてロータの回転を阻害することなく、液温が氷点下の低温から１２０℃の高温までの幅広い温度範囲で使用可能なキャンドモータポンプを得ることができ、さらにポッティング材を熱硬化性のシリコーンゴムとしているのでコイル間が良好に充填されているので、結露防止性が優れており、さらにポッティング材中の緩衝部を空洞としたのでポッティング材の熱膨張が容易に吸収緩和される。さらに、空洞に変えてスポンジとすることで、ポッティング材の充填形成を容易とする。さらに、装着されるスポンジを独立気泡のスポンジとし場合、ポッティング材の充填形成時にスポンジの多孔質が押し潰されることなく十分に保たれるので、モータ使用時のポッティング材の熱膨張を十分に吸収する能力が阻害されることがないなど、本発明は従来にない優れた効果を奏するものである。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のキャンドモータポンプを一部断面で示す側面図である。図２はキャンドモータポンプのモータ部の縦断面図で（ａ）は緩衝部が空洞で、（ｂ）は緩衝部がスポンジである。図３はキャンドモータポンプのモータ外郭の後端側から見た立面図である。

本発明の実施の形態のキャンドモータポンプ１は、図１に示すように、左側のモータ部２とポンプ部７からなる。モータ部２は外周３ａ及び後端３ｂからなるアルミダイカスト製のモータ外郭３（例えば、φ１０５の大きさを有する。）と、モータ外郭３の前端を覆いポンプ部７の背部であるバックケーシング６を有する。また、ステータ４の絶縁はＦ種絶縁（１４０℃）としている。バックケーシング６は、ステンレス鋳物製のバックケーシングつば６ａの内周面から後方のモータ外郭３の後端３ｂまで環状に設けられたステータキャン６ｂと、ステータキャン６ｂの後端部から中心に延びロータ５の回転軸を受けるステンレス鋳物製のバックケーシング底６ｃを有する。このバックケーシングつば６ａとステータキャン６ｂとバックケーシング底６ｃは溶接により機密性を確保して筒体に固定されて一体化されている。このステータキャン６ｂは耐食性の良好なステンレスのＳＵＳ３１６Ｌからなる厚さ０．５ｍｍの薄板からなるものとする。一方、モータ部２のロータ５には、永久磁石５ａを内蔵している。さらに、ステータ４を形成する鉄心（図示しない）には銅線からなるコイル１０が巻回されて磁力誘導部に形成されている。コイル１０の右側のバックケーシングつば６ａは部品の製作上凹陥部６ｄが形成されているが、この凹陥部６ｄに環状のスポンジ１２（例えば、φ９８×φ６９×６Ｔの大きさを有する。）が装着されている。この環状のスポンジ１２は例えばサンポリマー株式会社の商品名Ｓｉ−２００である。

図１の右側のポンプ部７はステンレス鋳物製のフロントケーシング７ａとバックケーシング６を有し、内部にモータ部２のロータ５から延びて前部に一体に回転する羽根車８を有する。バックケーシング６はバックケーシングつば６ａがモータ外郭３の後端３ｂとポンプ部７のフロントケーシング７ａの外周後端との間に装着され、Ｏリング７ｂにてシールし固定ボルト１６で締めつけ固定されている。ポンプ部７のフロントケーシング７ａの中心軸部から延びる右方にはポンプの吸込口１３を有する。汲み出される液体は吸込口１５から吸い込まれ、吸い込まれた液体の一部はロータ５の回転軸の間からロータ５の周囲及びステータキャン６ｂとの間隙に送給されて冷却用の液体とされる。一方、大部分はロータ５の軸部から羽根車８の中心軸側へ吸い込まれて羽根車８の外周縁からフロントケーシング７ａの側壁部に直角方向に突出する、例えば給湯用として送給するための、吐出口１７を有する。

請求項１の発明の実施例では、左方のモータ部２において、ステータ４として環状に均等配置された複数個全てのコイル１０の間の間隙１０ａの中央部に緩衝部１１を形成する。この緩衝部１１は、請求項２の発明では、図２の（ａ）に示すように、空洞１１ａに形成されている。あるいは、請求項３の発明では、図２の（ｂ）に示すように、シリコーン製のスポンジ１１ｂ（例えば、７Ｗ×５Ｔ×９５Ｌの大きさを有する。）を装着している。このスポンジ１１ｂを装着する場合には、スポンジ１１ｂはバックケーシングつば６ａの凹陥部６ｄに装着の環状のスポンジ１２と同材質、例えば、サンポリマー株式会社の商品名Ｓｉ−２００、とする。さらに、このスポンジ１１ｂはシリコーン製の独立気泡からなるスポンジ１１ｂとすると、多孔質の気泡が潰れないので一層に好ましい。

先ず、請求項２の発明の実施例であるステータ４の環状に均等配置された複数個のコイル１０の間の間隙１０ａの中央部に形成の緩衝部１１を空洞１１ａとする方法について説明する。図３に示すように、ステータ４として環状に均等配置された複数個のコイル１０の背面であるモータ外郭３の背面部１３に、コイル１０間の間隙１０ａの中央に設けようとする空洞１１ａと略同様の大きさの孔１４を形成し、この孔１４から形成しようとする空洞１１ａと同一形状の断面と長さを持つ棒を挿入する。この棒には、ポッティング材９と接着しないポリエステル系のテトロンテープ（テトロンは登録商標）で保護、あるいはフッ素系離型剤を塗布しておく。一方、図１におけるコイル１０の右側のバックケーシングつば６ａには、部品の製作上、凹陥部６ｄできることとなる。しかし、上記のコイル１０の空間部分のように、この凹陥部６ｄには空洞を設けることができないので、環状のスポンジ１２のみを装着する。さらにバックケーシングつば６ａのインロー部にＯリング７ｂを入れてポンプ部７のフロントケーシング７ａでバックケーシング６を閉じる。以上の状態とした上で、棒の周りのコイル１０間に孔１４からポッティング材９を注入充填して硬化させる。このポッティング材９は熱硬化性で難燃性のシリコーンゴムからなるものである。ポッティング材９の硬化後に棒を引抜くと、ポッティング材９の間に棒と同じ断面形状の空洞１１ａが形成される。

次に、請求項３の発明の実施例であるステータ４の環状に均等配置された複数個のコイル１０の間の間隙１０ａの中央に形成の緩衝部１１をスポンジ１１ｂから形成する方法について説明する。図２の（ｂ）に見られるように、先ず、スポンジ１１ｂをステータ４の全てのコイル１０の間の空間部分の中央に上記の大きさのスポンジ１１ｂを挿入した後、バックケーシング６のモータ部２の側の環状凹み６ｄにシリコーン製の環状のスポンジ１２を上記の空洞１１ａを形成する場合と同様に装着する。さらにバックケーシングつば６ａのインロー部にＯリング７ｂを入れてポンプ部７のフロントケーシング７ａでバックケーシング６を閉じる。以上の状態とした上で、モータ外郭３の後端３ｂに設けた孔１４からポッティング材９を注入充填し、ステータ４のコイル１０間の空間のスポンジ１１ｂの周囲にポッティング材９を充填硬化する。

このポッティング材９は、２液速硬化性のポッティング材（信越化学工業社製のＫＥ−１２８０Ａ／Ｂ）で、Ａ剤とＢ剤のそれぞれを十分に撹拌した後、これらを１００／１００で混合して十分に撹拌する。次いで脱泡を約２０分行った後、この混合液の一部、例えば１７０ｇをコイル１０とスポンジ１１ｂの間の空間にモータ外郭３の後端３ｂに設けられた孔１４から注入した後、約１０分間脱泡する。さらに、この上に混合液２７０ｇまで同様に注入して５分間脱泡して充填を終了する。この場合、混合液はコイル１０のマグネットワイヤーの銅線の間にも浸透して充填される。このとき、スポンジ１１ｂおよび環状のスポンジ１２は独立気泡を有するものとすると、充填した混合液に押し潰されることはない。以上の充填が終了すると７０℃に加熱して約２時間保持することで熱硬化し、ポッティング材９に形成される。

図２の（ａ）や（ｂ）に見られる実施例では、モータ部２にはステータ４が環状に６個のコイル１０が配設されているもので、その６箇のコイル１０の間隙１０ａの中心部に形成の緩衝部１１が形成され、その緩衝部１１が（ａ）では空洞１１ａであり、（ｂ）ではスポンジ１１ｂが配設されており、それらの周囲の間隙１０ａにはポッティング材９が充填されている。

この結果、例えば給湯用や暖房用の高温の液体の汲み上げに、本発明のキャンドモータポンプ１を使用した際に、汲み上げ液体からの温度上昇によるポッティング材９が熱膨張しても、この熱膨張は空洞１１ａの部分で吸収される。したがって、ポッティング材９の熱膨張によるステータキャン６ｂの変形は的確に防止される。この空洞１１ａに変えて上記のスポンジ１１ｂとしても、同様に熱膨張はスポンジ１１ｂの部分で吸収されるので、ポッティング材９の熱膨張によるステータキャン６ｂの変形は防止され、ロータ５の回転を阻害することはない。

本発明のキャンドモータポンプを一部断面で示す側面図である。 図１のキャンドモータポンプのモータ部の断面図で、（ａ）は緩衝部が空洞で、（ｂ）は緩衝部がスポンジである。 キャンドモータポンプのモータ外郭の後端側から見た立面図である。

符号の説明

１ キャンドモータポンプ
２ モータ部
３ モータ外郭
３ａ 外周
３ｂ 後端
４ ステータ
５ ロータ
５ａ 永久磁石
６ バックケーシング
６ａ バックケーシングつば
６ｂ ステータキャン
６ｃ バックケーシング底
６ｄ 凹陥部
７ ポンプ部
７ａ フロントケーシング
７ｂ Ｏリング
８ 羽根車
９ ポッティング材
１０ コイル
１０ａ 間隙
１１ 緩衝部
１１ａ 空洞
１１ｂ スポンジ
１２ スポンジ
１３ 背面部
１４ 孔
１５ 吸込口
１６ ボルト
１７ 吐出口

Claims (5)

1. キャンドモータポンプのモータ部のステータとして環状に配置された複数のコイルにおいて、隣り合うコイルの間隙の中央部に緩衝部を配設し、コイルと緩衝部の間をポッティング材で充填したことを特徴とするモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプ。
2. 緩衝部は空洞からなることを特徴とする請求項１に記載のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプ。
3. 緩衝部はスポンジからなることを特徴とする請求項１に記載のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプ。
4. スポンジはシリコーン発泡スポンジであることを特徴とする請求項３に記載のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプ。
5. シリコーンスポンジは独立気泡からなることを特徴とする請求項４に記載のモータ部をポッティングにより結露防止したキャンドモータポンプ。

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