JP2017180781A - 軸組立体、モータ軸、モータ、モータポンプ、および軸組立体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータポンプの主軸を構成するための工程の自由度を高める。【解決手段】ポンプ軸であって、羽根車が取り付けられる羽根車取付部分、ポンプ軸の一方の端部に形成される第１の縮径部分、および第１の縮径部分の先端に設けられる第１のねじ部分を有するポンプ軸と、第１の縮径部分が嵌合するポンプ側嵌合孔、第１のねじ部分に螺合する第２のねじ部分が先端に設けられたモータ軸の第２の縮径部分が嵌合するように構成されたモータ側嵌合孔、および軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材であって、ポンプ側嵌合孔とモータ側嵌合孔とは互いに同心である継手部材とを備える軸組立体が提供される。【選択図】図３

Description

本発明は、軸組立体、モータ軸、モータ、モータポンプ、および軸組立体の製造方法に関する。

モータポンプでは、モータ軸とポンプ軸とが接合された主軸によって回転駆動力が伝達される。ここで、ポンプ軸については、取扱流体（液体または気体）の影響で腐食することを防止するために、ステンレス材などの耐食性の材料で形成されることが一般的である。また、モータ軸については、例えば安価であったり、切削などの加工性に優れていたりする材料で形成されることが一般的である。例えば誘導モータの場合には、上記の条件に加えて、モータ軸に磁性材を使用することが性能上好ましいため、機械用炭素鋼材が用いられる。従って、モータポンプの主軸は、それぞれ異なる材料で形成されたモータ軸とポンプ軸とを接合することによって構成されることになる。この場合、接合には一般的な手法として例えば圧接が用いられる。圧接では、回転摩擦と端面の押し付け圧力によって２つの軸が接合される。このようにして構成されるモータポンプの主軸の例は、例えば特許文献１に記載されている。

一方、ポンプ軸には羽根車への動力伝達機構が設けられる。動力伝達機構として一般的なのは例えばキーを用いた締結である。しかし、ポンプ軸にキー溝を形成する加工は容易な加工ではなく、コスト的に課題となる場合があった。また、例えば多段ポンプでは、羽根車単体のコストを抑制するために薄いプレス製羽根車が使用されることがあるが、キーを用いた締結の場合は羽根車の変形を防ぐために締結部分をボスで補強する必要があった。このようなキーを用いた締結の課題を解決するために、主軸のポンプ軸部分を長手方向に複数の溝が形成されたスプライン形状にすることが提案されている。スプライン形状では、羽根車に伝達されるトルクが分散されるために、プレス製羽根車でもボスで補強することなく締結することができる。

スプライン形状は、例えばポンプ軸に転造加工を施すことによって形成することができる。この場合、上記のように例えば圧接によってポンプ軸とモータ軸とを接合することによって主軸が構成し、さらに接合された軸の外周面を切削などによって加工して同心になるように調整した上で、ポンプ軸部分に転造加工が施される。このような転造加工は、効率的に均等な溝を形成することができ、また安価であるために有用であった。

特公昭６２−５３７２９号公報

しかしながら、転造加工は特殊な加工の部類に属するため、転造加工が利用可能ではない状況も想定される。そこで、本発明者らは、ポンプ軸のスプライン形状を、より一般的な引き抜き加工によって形成することを検討した。ここで、転造加工および引き抜き加工はいずれも塑性加工に属するが、転造加工では軸が回転しながら加工されるのに対して、引き抜き加工は軸が長手方向に引き抜かれながら加工される。従って、引き抜き加工では、軸の長手方向の全体にわたって、最外径を構成する部分が加工されることになる。引き抜き加工を採用する場合には、この点を考慮した工程の変更が求められる。

例えば、主軸にはポンプ内部の取扱流体が外部に流出するのを防止するためのメカニカルシールなどの軸封装置が取り付けられる。軸封装置の取付部分は、取扱流体の影響で腐食する可能性があるため、ポンプ軸と同様に耐食性の材料で形成されることが好ましい。その一方で、軸封装置の取付部分は、シールの機能上、溝などが形成されていない円筒面であり、またポンプ軸よりも大きな径を有することが好ましい。上記のように転造加工によってスプライン形状を形成する場合には、ポンプ軸と上記のような軸封装置の取付部分とを耐食性の材料で一体的に形成した上で、ポンプ軸の部分だけにスプライン形状を形成することも可能である。しかしながら、上述のような理由により、引き抜き加工によってスプライン形状を形成する場合にそのような工程を採用することはできない。

上記の点を考慮すると、引き抜き加工を用いてスプライン形状を形成する場合、例えば以下のような３つの部分を接合することによって主軸が構成されることになる。第１の部分は、防食性の材料で形成され、引き抜き加工によって外周面にスプライン形状が形成されたポンプ軸である。第２の部分は、同じく防食性の材料で形成され、第１の部分よりも大きな径を有し、また外周面にスプライン形状が形成されない軸封装置の取付部分である。第３の部分は、例えば機械用炭素鋼材で形成されるモータ軸である。

本発明者らは、上記のような３つの部分を、圧接によって接合することを試みた。ところが、その過程で大きな課題に直面した。ポンプ軸部分を含む３つの部分を接合した段階で、ポンプ軸の外周面には既にスプライン形状が形成されている。それゆえ、ポンプ軸の外周面を切削などによって加工することができず、３つの部分が同心になるように調整するためには専ら軸封装置の取付部分およびモータ軸部分の外周面を切削などによって加工することになる。しかしながら、ポンプ軸は長さとしては主軸全体の半分以下、例えば１／３程度であることが多い。それゆえ、ポンプ軸部分の中心に他の部分の中心を合わせようとすると、例えばポンプ軸部分とは反対側に位置するモータ軸部分では調整のための母材の余裕をかなり大きくする必要が生じる。そうすると必要な材料が増加するのに加えて、調整のための加工時間も長くなるため、現実的ではない。

本発明は上述のような経緯に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、モータポンプの主軸を構成するための工程の自由度を高めることが可能な、新規かつ改良された軸組立体、モータ軸、モータ、モータポンプ、および軸組立体の製造方法を提供することにある。

本発明のある観点によれば、ポンプ軸であって、羽根車が取り付けられる羽根車取付部分、ポンプ軸の一方の端部に形成される第１の縮径部分、および第１の縮径部分の先端に設けられる第１のねじ部分を有するポンプ軸と、第１の縮径部分が嵌合するポンプ側嵌合孔、第１のねじ部分に螺合する第２のねじ部分が先端に設けられたモータ軸の第２の縮径部分が嵌合するように構成されたモータ側嵌合孔、および軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材であって、ポンプ側嵌合孔とモータ側嵌合孔とは互いに同心である継手部材とを備える軸組立体が提供される。
軸組立体は、ポンプ軸、モータ軸、および継手部材を含むが、継手部材は軸封装置の取付部分でもある。ポンプ軸とモータ軸とが螺合によって直接的に接合され、また継手部材の２つの嵌合孔が互いに同心であるため、ポンプ軸とモータ軸とを含む軸組立体の同心精度を確保することが容易である。従って、例えばポンプ軸の形成後にポンプ軸を含む３つの部分を接合するような工程も採用しやすくなる。また、ポンプ軸およびモータ軸のそれぞれと継手部材との嵌合は圧入でなくてもよいため、例えばモータ軸をモータに組み込んだ後でモータ軸と継手部材とを接合するといった工程も可能になる。

上記の軸組立体において、ポンプ軸および継手部材は、耐食性の材料で形成され、継手
部材は、羽根車取付部分よりも大きな径の部分を有してもよい。
継手部材は軸封装置の取付部分でもあるため、ポンプ軸と同様に耐食性の材料で形成することができる。

上記の軸組立体において、羽根車取付部分は、外周面にスプラインが形成されたスプライン部分であってもよい。
スプライン構造は、羽根車に伝達されるトルクが分散されるという利点を有する。例えば上記のようにポンプ軸の形成後にポンプ軸を含む３つの部分を接合するような工程を採用すれば、スプラインの形成に引き抜き加工を用いることも容易になる。

上記の軸組立体において、ポンプ軸は、羽根車取付部分と第１の縮径部分との境界に形成される第１のテーパー面を有し、継手部材は、第１のテーパー面に対応してポンプ側嵌合孔の入口に形成される第２のテーパー面を有してもよい。
テーパー面を形成することによって、同心精度の確保がさらに容易になりうる。

上記の軸組立体において、第１の縮径部分とポンプ側嵌合孔との嵌合は、圧入であってもよい。
例えば２ヶ所の嵌合のうちの一方を圧入にすることで、同心精度が向上しうる。なお、２ヶ所の嵌合のうちの両方を圧入にすることも排除されない。また、上記のとおり、２ヶ所の嵌合の両方が圧入でなくてもよい。

上記の軸組立体は、モータ軸をさらに備えてもよい。
つまり、軸組立体は、ポンプ軸に継手部材が接合された状態で提供され、事後的にこれにモータ軸が接合されてもよいし、ポンプ軸、継手部材、およびモータ軸が接合された状態で軸組立体が提供されてもよい。

上記の軸組立体は、第２の縮径部分の端面とモータ側嵌合孔の内周面との間の空隙をシールするシール部材をさらに備えてもよい。
継手部材は軸封装置の取付部分でもあるため、継手部材の内部の空隙を介してポンプの取扱流体が流出するのを防止するシール部材は有効でありうる。

上記の軸組立体において、モータ軸は、第２の縮径部分よりも大きな径の延長部分と、延長部分と第２の縮径部分との境界に形成される第３のテーパー面とを有し、継手部材は、第３のテーパー面に対応してモータ側嵌合孔の入口に形成される第４のテーパー面を有してもよい。
上記のポンプ軸側の場合と同様に、モータ軸側にもテーパー面を形成することによって、同心精度の確保がさらに容易になりうる。テーパー面は、ポンプ軸側もしくはモータ軸側のいずれかにのみ形成されてもよいし、両方に形成されてもよいし、または形成されなくてもよい。

本発明の別の観点によれば、モータ軸であって、モータ軸の一方の端部に形成され、軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材に設けられたモータ側嵌合孔に嵌合するように構成された第１の縮径部分と、第１の縮径部分の先端に設けられ、モータ側嵌合孔と同心である継手部材のポンプ側嵌合孔に嵌合したポンプ軸の第２の縮径部分の先端に設けられた第２のねじ部分と螺合するように構成された第１のねじ部分とを備えるモータ軸が提供される。

上記のモータ軸と、モータ軸に取り付けられるロータと、ロータに対応するステータとを備えるモータが提供されてもよい。

本発明のさらに別の観点によれば、羽根車、羽根車を収容するケーシング、およびポンプ軸を含むポンプであって、ポンプ軸は、羽根車が取り付けられる羽根車取付部分、ポンプ軸の一方の端部に形成される第１の縮径部分、および第１の縮径部分の先端に設けられる第１のねじ部分をさらに有するポンプと、ロータ、ロータに対応するステータ、およびロータが取り付けられるモータ軸を含むモータであって、モータ軸は、モータ軸の一方の端部に形成される第２の縮径部分、および第２の縮径部分の先端に設けられ、第１のねじ部分に螺合する第２のねじ部分をさらに有するモータと、第１の縮径部分が嵌合するポンプ側嵌合孔、第２の縮径部分が嵌合するモータ側嵌合孔、および軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を含む継手部材であって、ポンプ側嵌合孔とモータ側嵌合孔とは互いに同心である継手部材とを備えるモータポンプが提供される。

本発明のなおも別の観点によれば、ポンプ軸を形成する第１のステップと、軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材のポンプ側嵌合孔にポンプ軸の一方の端部に形成された第１の縮径部分を嵌合させる第２のステップと、ポンプ側嵌合孔と同心である継手部材のモータ側嵌合孔にモータ軸の一方の端部に形成された第２の縮径部分を嵌合させながら、第１の縮径部分の先端に設けられた第１のねじ部分と第２の縮径部分の先端に設けられた第２のねじ部分とを螺合させる第３のステップとを含む、軸組立体の製造方法が提供される。

上記の軸組立体の製造方法において、第２のステップは、第１の縮径部分をポンプ側嵌合孔に圧入するステップを含んでもよい。

上記の軸組立体の製造方法において、第３のステップは、モータ軸がモータに組み込まれた後に実行されてもよい。

上記の軸組立体の製造方法において、第１のステップは、引き抜き加工によってポンプ軸の外周面にスプラインを形成するステップを含んでもよい。

本発明の一実施形態に係るモータポンプを示す概略的な縦断面図である。 図１に示したモータポンプの主軸を構成する軸組立体を示す図である。 図２に示した軸組立体を分解して示す図である。 図２および図３に示した軸組立体の接合部分を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る軸組立体の接合部分を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る軸組立体の製造方法の例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るモータポンプを示す概略的な縦断面図である。図１を参照すると、モータポンプは、ポンプ１００と、ポンプ１００を駆動するモータ２００とを含む。図示された例においてポンプ１００は多段ポンプであり、ポンプ軸１１０に取り付けられた複数の羽根車１２０を備える。羽根車１２０はケーシング１３０内に収容されており、ケーシング１３０内で羽根車１２０が回転することによって流体が圧送される。ケーシング１３０内には、流体を羽根車１２０の間で案内するための案内羽根１４０も設けられる。また、図示された例においてポンプ１００は立軸ポンプであり、流体はモータ２００とは反対側に位置する吸込口１５０から吸い込まれ、モータ２００に近い側の吐出口１６０から吐出される。

一方、図示された例においてモータ２００は永久磁石型の電気モータであり、モータ軸２１０に取り付けられたロータ２２０と、ロータ２２０に対応するステータ２３０とを備える。負荷側ベアリング２４１と反負荷側ベアリング２４２とによって回転可能に支持されたモータ軸２１０は、ロータ２２０とともに回転し、ポンプ軸１１０に回転駆動力を伝達する。ロータ２２０およびステータ２３０は、フレーム２５０、負荷側ブラケット２６１および反負荷側ブラケット２６２によって囲まれる空間内に収容されている。また、モータ軸２１０には、回転駆動力を利用してモータ２００の内部を冷却するためのファン２７０が取り付けられている。

なお、上述したようなポンプ１００およびモータ２００の構成は一例であり、図示された例には限られず様々な構成が可能である。例えば、図示された例においてポンプ１００は多段の立軸ポンプであるが、他の例では例えば渦巻きポンプ、ギアポンプ、またはカスケードポンプなど、どのような種類のポンプであってもよい。同様に、モータ２００も、図示された例では永久磁石型の電気モータであるが、他の例では例えば誘導電動機、または永久磁石型以外の同期電動機など、どのような種類のモータであってもよい。

ポンプ１００とモータ２００との間には軸封部分３００が設けられる。軸封部分３００には、継手部材３１０が配置される。本実施形態において、継手部材３１０は、ポンプ軸１１０とモータ軸２１０との間の継手であるとともに、軸封装置の取付部分でもある。継手部材３１０の外周面に対向して、軸封装置であるメカニカルシール３２０が配置される。継手部材３１０の外周面とメカニカルシール３２０との間のシールによって、ポンプ１００内部の取扱流体が外部に流出することが防止される。

以下では、上述したようなモータポンプの主軸を構成する、ポンプ軸１１０、モータ軸２１０、および継手部材３１０を含む軸組立体の構造についてさらに説明する。

図２は、図１に示したモータポンプの主軸を構成する軸組立体を示す図である。図３は、図２に示した軸組立体を分解して示す図である。図２および図３を参照すると、軸組立体は、ポンプ軸１１０と、モータ軸２１０と、継手部材３１０とを含む。

ポンプ軸１１０は、耐食性の材料、例えばステンレス材で形成される。ポンプ軸１１０は、スプライン部分１１１と、縮径部分１１２と、ねじ部分１１３とを含む。ここで、スプライン部分１１１は、外周面に長手方向の複数の溝、すなわちスプラインが形成された部分であり、羽根車１２０が取り付けられる羽根車取付部分にあたる。縮径部分１１２は、ポンプ軸１１０の一方の端部に形成され、後述する継手部材３１０のポンプ側嵌合孔３１２に嵌合する。ねじ部分１１３は、縮径部分１１２の先端に設けられ、後述するモータ軸２１０のねじ部分２１１に螺合する。

モータ軸２１０は、例えば機械用炭素鋼材で形成される。モータ軸２１０は、ポンプ軸１１０に接合される側から順に、ねじ部分２１１、縮径部分２１２、延長部分２１３、負荷側ベアリング取付部分２１４、拡径部分２１５、ロータ取付部分２１６、および反負荷側ベアリング取付部分２１７を含む。ここで、ねじ部分２１１は、縮径部分２１２の先端に設けられ、上記のポンプ軸１１０のねじ部分１１３と螺合する。縮径部分２１２は、モータ軸２１０の一方の端部に形成され、継手部材３１０のモータ側嵌合孔３１３に嵌合する。延長部分２１３は、モータ軸２１０が継手部材３１０に嵌合したときに継手部材３１０の外周面３１１に連続する外周面を形成し、継手部材３１０と同じ外径を有する。

継手部材３１０は、ポンプ軸１１０と同様に、耐食性の材料、例えばステンレス材で形成される。ただし、ポンプ軸１１０と継手部材３１０とは、必ずしも同じ材料で形成され
なくてもよい。継手部材３１０は、上述のようにメカニカルシール３２０が取り付けられるように構成された外周面３１１を有する。このような外周面３１１を有することによって、継手部材３１０は、メカニカルシール３２０の取付部分としても機能する。さらに、継手部材３１０の内部には、ポンプ側嵌合孔３１２と、モータ側嵌合孔３１３とが形成される。ポンプ側嵌合孔３１２とモータ側嵌合孔とは、互いに連通しており、かつ互いに同心である。

上記のような軸組立体は、例えば、まずポンプ軸１１０の縮径部分１１２を継手部材３１０のポンプ側嵌合孔３１２に嵌合させ、次にモータ軸２１０の縮径部分２１２を継手部材３１０のモータ側嵌合孔３１３に嵌合させながらねじ部分２１１にねじ部分１１３を螺合させることによって組み立てられる。なお、図示された例では、ポンプ軸１１０のねじ部分１１３が雄ねじ、モータ軸２１０のねじ部分２１１が雌ねじとして示されているが、この関係は逆であってもよい。つまり、ポンプ軸１１０に雌ねじが形成され、モータ軸２１０に雄ねじが形成されてもよい。

ここで、上記の２ヶ所の嵌合、すなわちポンプ軸１１０の縮径部分１１２と継手部材３１０のポンプ側嵌合孔３１２との間の嵌合、およびモータ軸２１０の縮径部分２１２と継手部材３１０のモータ側嵌合孔３１３との間の嵌合は、回転駆動力の伝達ではなく、ポンプ軸１１０と継手部材３１０との間、およびモータ軸２１０と継手部材３１０との間の同心精度の確保を目的とする。本実施形態において、モータ軸２１０回転駆動力は、ねじ部分２１１とねじ部分１１３との螺合部分を介してポンプ軸１１０に伝達される。従って、後述する例のように、上記の２ヶ所の嵌合のいずれかまたは両方が圧入とされてもよいが、その場合の圧入は、力の伝達を目的とする一般的な圧入よりも弱い、つまり圧入代の小さいものでありうる。

また、上記のような嵌合に加えて、軸方向に対して垂直に形成された端面同士の突合によって同心精度を確保することもできる。例えば、ポンプ軸１１０のスプライン部分１１１と縮径部分１１２との境界に形成される端面１１１ａと、継手部材３１０のポンプ側の端面３１２ａとを突合させることができる。また、モータ軸２１０の延長部分２１３と縮径部分２１２との間に形成される端面２１３ａと、継手部材３１０のモータ側の端面３１３ａとを突合させることもできる。

図４は、図２および図３に示した軸組立体の接合部分を示す拡大断面図である。図４には、ポンプ軸１１０の縮径部分１１２が継手部材３１０のポンプ側嵌合孔３１２に嵌合し、モータ軸２１０の縮径部分２１２が継手部材３１０のモータ側嵌合孔３１３に嵌合し、さらにポンプ軸１１０のねじ部分１１３がモータ軸２１０のねじ部分２１１に螺合した状態が示されている。

図示された例において、モータ軸２１０の縮径部分２１２の端面２１２ａと、継手部材３１０のモータ側嵌合孔３１３の内周面３１３ｓとの間の空隙には、Ｏリング３１４およびスペーサリング３１５が挿入される。Ｏリング３１４は、モータ側嵌合孔３１３と、ポンプ軸１１０の縮径部分１１２（他の例では、ねじ部分１１３）との間をシールするシールリングである。上述のように、軸封装置であるメカニカルシール３２０は継手部材３１０の外周面３１１に取り付けられる。それゆえ、例えばポンプ軸１１０の端面１１１ａと継手部材３１０の端面３１２ａとの間の空隙から、縮径部分１１２とポンプ側嵌合孔３１２との間の空隙、モータ軸の縮径部分２１２とモータ側嵌合孔３１３との間の空隙、およびモータ軸２１０の端面２１３ａと継手部材３１０の端面３１３ａとの空隙を経由してポンプ１００内部の取扱流体が流出する可能性がある。Ｏリング３１４は、このような流出の可能性を低減させる。また、図示された例のようなＯリング３１４の配置によって、取扱流体がモータ軸２１０の部分と接触することを防止し、ポンプ軸１１０と比べて耐食性
が低いモータ軸２１０が取扱流体の影響で腐食することを防止することもできる。例えば、スペーサリング３１５の長さを適切に設定することによって、上記の空隙を適切にシールできるようにＯリング３１４を押圧することができる。

なお、上記の例において、スペーサリング３１５は必ずしも独立した部材でなくてもよく、例えばモータ軸２１０の縮径部分２１２と一体化されていてもよい。ただし、この場合、モータ軸２１０の内径加工が複雑になるため、上記のようにスペーサリング３１５をモータ軸２１０とは別の部品として用意することが有利でありうる。また、Ｏリング３１４のようなシールリングに代えて、もしくはＯリング３１４のようなシールリングに加えて、例えば不定形のシール材を充填することによって上記の空隙がシールされてもよい。つまり、本発明の実施形態は、Ｏリング３１４のようなシールリングに限らず、様々な形状のシール部材が上記の空隙をシールする例を含みうる。

図５は、本発明の一実施形態の変形例に係る軸組立体の接合部分を示す拡大断面図である。図５に示す例では、上述した実施形態では突合することとされた端面に代えて、テーパー面が形成されている。具体的には、ポンプ軸１１０のスプライン部分１１１と縮径部分１１２との境界にテーパー面１１１ｂが形成され、これに対応して継手部材３１０のポンプ側嵌合孔の入口にテーパー面３１２ｂが形成される。また、モータ軸２１０の延長部分２１３と縮径部分２１２との間にテーパー面２１３ｂが形成され、これに対応して継手部材３１０のモータ側嵌合孔の入口にテーパー面３１３ｂが形成される。

これらのテーパー面は、例えば旋盤による同軸加工によって形成することができる。従って、テーパー面同士を嵌合させることによって、ポンプ軸１１０と継手部材３１０との間、またはモータ軸２１０と継手部材３１０との間の同心精度を効果的に向上させることができる。テーパー面同士の嵌合によって十分な同心精度が確保できる場合、ポンプ軸１１０およびモータ軸２１０の縮径部分１１２，２１２と継手部材３１０の嵌合孔３１２，３１３との嵌合はより弱いもので足りる可能性がある。この場合、ポンプ１００内部の取扱流体が嵌合部分の空隙を経由して流出するのを防止するために、嵌合面にシール材または接着剤などを塗布してから各部材を嵌合させてもよい。

ただし、例えば、テーパー面同士を嵌合させようとする場合にはテーパーの角度が揃っている必要があるため、どのような場合にも本変形例が適用できるわけではない。つまり、例えばポンプ軸１１０と継手部材３１０、またはモータ軸２１０と継手部材３１０がそれぞれ別の場所で加工されるために角度が揃えられたテーパー面を形成することが容易でないような場合には、上記の実施形態のように端面同士の突合を利用して同心精度を確保することが適切でありうる。

図６は、上記で説明した本発明の一実施形態に係る軸組立体の製造方法の例を示すフローチャートである。なお、図６には製造方法うち本実施形態に関係する工程が示されており、それ以外の、例えば通常の軸組立体の製造方法に含まれるステップは省略されている場合がある。

図示された例の製造方法では、まず、ポンプ軸１１０を形成する（ステップＳ１０１）。このステップは、ポンプ軸１１０の外周面にスプラインを形成するステップを含んでもよい。この時点で、ポンプ軸１１０は他の部材と接合されておらず、スプライン部分１１１が軸の最外径を構成する部分である。従って、例えば引き抜き加工によってスプライン部分１１１を成形することが可能である。

次に、ポンプ軸１１０を継手部材３１０に圧入する（ステップＳ１０３）。具体的には、縮径部分１１２をポンプ側嵌合孔３１２に圧入する。既に述べたように、縮径部分１１
２とポンプ側嵌合孔３１２との間の嵌合（この例では圧入）は回転駆動力の伝達を目的としない。それゆえ、ここでの圧入は、一般的な圧入よりも弱い、つまり圧入代の小さいものでよい。弱い圧入の場合、圧入荷重を抑制することができるため、細いポンプ軸１１０でも曲がることなく圧入を実行することができる。なお、ここでの圧入を焼嵌めまたは冷やし嵌めとしてもよいが、常温で加工することができる圧入には生産性の面で利点がある。

次に、モータ軸２１０を継手部材３１０に嵌合させながら、モータ軸２１０とポンプ軸１１０とを螺合させる（ステップＳ１０５）。具体的には、縮径部分２１２をモータ側嵌合孔３１３に嵌合させながら、モータ軸２１０のねじ部分２１１にポンプ軸１１０のねじ部分１１３を螺合させる。例えば、縮径部分２１２とモータ側嵌合孔３１３との間の嵌合が比較的緩い嵌合であれば、このステップをモータ軸２１０がモータ２００に組み込まれた後に実行することが容易になる。この場合、モータ軸２１０と継手部材３１０との間の同心精度は、嵌合部分の寸法精度と端面２１３ａ，３１３ａの直角度とによって確保される。上記の変形例のように、モータ軸２１０と継手部材３１０とに対応するテーパー面２１３ｂ，３１３ｂを形成することが可能であれば、より効果的にモータ軸２１０と継手部材３１０との間の同心精度を確保することができる。

以上で説明したような本発明の製造方法のステップによって、例えば、引き抜き加工によってポンプ軸の外周にスプラインを形成した後に、継手部材およびモータ軸をさらに含む３つの部分を接合してモータポンプの主軸を形成することが容易になる。これは、１つには、３つの部分を逐次的に接合するのではなく、ポンプ軸とモータ軸とを直接的に螺合させる一方で、軸封装置の取付部分を継手部材として利用してそれぞれの軸に嵌合させ、主軸全体としての同心精度を確保しやすくしたためである。

また、上記のような利点とは独立して、工程の自由度が高まったことによる利点も存在しうる。例えば、上記のように引き抜き加工によってポンプ軸の外周面にスプラインを形成する場合には限らず、転造加工、もしくは切削加工によってスプラインを形成する場合、またはポンプ軸の外周面にスプラインを形成しない場合でも、ポンプ軸とモータ軸とを事後的に接合できることは有利でありうる。

例えば、ポンプの出力は揚程と流量との積に比例するため、これらの値が異なれば、同じ出力のモータに対して同じ構造のポンプが組み合わせられるとは限らない。つまり、同じ出力のモータが、ポンプ軸の長さが異なる複数の種類のポンプに組み合わせられることがありうる。このような場合において、例えば圧入によってポンプ軸とモータ軸とを予め（例えば、モータ軸をモータに組み込む前に）接合する必要があると、異なる長さのポンプ軸に接合されるモータがすべて異なる種類のモータとして扱われることになる。一方、上記の本発明の一実施形態のように、ポンプ軸とモータ軸とを事後的に（例えば、モータ軸をモータに組み込んだ後に）接合できるのであれば、同じ出力のモータは一種類のモータとして扱い、ポンプと組み合わせるときに適切な長さのポンプ軸をモータ軸に接合すればよい。このようにすることで、例えばモータの在庫管理において大きな利点がある。

また、ポンプ軸とモータ軸とを事後的に接合できることは、作業性の面でも有利でありうる。例えば圧入によってポンプ軸とモータ軸とを予め（例えば、モータ軸をモータに組み込む前に）接合する必要がある場合、モータは、モータ軸にポンプ軸が接合された状態で、ポンプの組み立てのために提供されることになる。これはつまり、モータが、モータ本体から細いポンプ軸が突出した状態で保管されたり、運搬されたりする可能性があることを意味する。上記の本発明の一実施形態のように、ポンプ軸とモータ軸とを事後的に（例えば、モータ軸をモータに組み込んだ後に）接合できれば、ポンプ軸を接合しない状態でモータを保管したり運搬したりすることができ、例えばポンプ軸に衝撃が加わることに
よって主軸に破損や屈曲が生じるようなリスクを除去することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ ポンプ
１１０ ポンプ軸
１１１ スプライン部分
１１２ 縮径部分
１１３ ねじ部分
１２０ 羽根車
１３０ ケーシング
２００ モータ
２１０ モータ軸
２１１ ねじ部分
２１２ 縮径部分
２１３ 延長部分
２１６ ロータ取付部分
２２０ ロータ
２３０ ステータ
３００ 軸封部分
３１０ 継手部材
３１１ 外周面
３１２ ポンプ側嵌合孔
３１３ モータ側嵌合孔
３１４ Ｏリング
３２０ メカニカルシール

Claims (15)

1. ポンプ軸であって、羽根車が取り付けられる羽根車取付部分、前記ポンプ軸の一方の端部に形成される第１の縮径部分、および前記第１の縮径部分の先端に設けられる第１のねじ部分を有するポンプ軸と、
   前記第１の縮径部分が嵌合するポンプ側嵌合孔、前記第１のねじ部分に螺合する第２のねじ部分が先端に設けられたモータ軸の第２の縮径部分が嵌合するように構成されたモータ側嵌合孔、および軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材であって、前記ポンプ側嵌合孔と前記モータ側嵌合孔とは互いに同心である継手部材と
   を備える軸組立体。
2. 前記ポンプ軸および前記継手部材は、耐食性の材料で形成され、
   前記継手部材は、前記羽根車取付部分よりも大きな径の部分を有する、請求項１に記載の軸組立体。
3. 前記羽根車取付部分は、外周面にスプラインが形成されたスプライン部分である、請求項２に記載の軸組立体。
4. 前記ポンプ軸は、前記羽根車取付部分と前記第１の縮径部分との境界に形成される第１のテーパー面を有し、
   前記継手部材は、前記第１のテーパー面に対応して前記ポンプ側嵌合孔の入口に形成される第２のテーパー面を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸組立体。
5. 前記第１の縮径部分と前記ポンプ側嵌合孔との嵌合は、圧入である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸組立体。
6. 前記軸組立体は、前記モータ軸をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸組立体。
7. 前記第２の縮径部分の端面と前記モータ側嵌合孔の内周面との間の空隙をシールするシール部材をさらに備える、請求項６に記載の軸組立体。
8. 前記モータ軸は、前記第２の縮径部分よりも大きな径の延長部分と、前記延長部分と前記第２の縮径部分との境界に形成される第３のテーパー面とを有し、
   前記継手部材は、前記第３のテーパー面に対応して前記モータ側嵌合孔の入口に形成される第４のテーパー面を有する、請求項６または７に記載の軸組立体。
9. モータ軸であって、
   前記モータ軸の一方の端部に形成され、軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材に設けられたモータ側嵌合孔に嵌合するように構成された第１の縮径部分と、
   前記第１の縮径部分の先端に設けられ、前記モータ側嵌合孔と同心である前記継手部材のポンプ側嵌合孔に嵌合したポンプ軸の第２の縮径部分の先端に設けられた第２のねじ部分と螺合するように構成された第１のねじ部分と
   を備えるモータ軸。
10. 請求項９に記載のモータ軸と、
    前記モータ軸に取り付けられるロータと、
    前記ロータに対応するステータと
    を備えるモータ。
11. 羽根車、前記羽根車を収容するケーシング、およびポンプ軸を含むポンプであって、前記ポンプ軸は、前記羽根車が取り付けられる羽根車取付部分、前記ポンプ軸の一方の端部に形成される第１の縮径部分、および前記第１の縮径部分の先端に設けられる第１のねじ部分をさらに有するポンプと、
    ロータ、前記ロータに対応するステータ、および前記ロータが取り付けられるモータ軸を含むモータであって、前記モータ軸は、前記モータ軸の一方の端部に形成される第２の縮径部分、および前記第２の縮径部分の先端に設けられ、前記第１のねじ部分に螺合する第２のねじ部分をさらに有するモータと、
    前記第１の縮径部分が嵌合するポンプ側嵌合孔、前記第２の縮径部分が嵌合するモータ側嵌合孔、および軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を含む継手部材であって、前記ポンプ側嵌合孔と前記モータ側嵌合孔とは互いに同心である継手部材と
    を備えるモータポンプ。
12. ポンプ軸を形成する第１のステップと、
    軸封装置が取り付けられるように構成された外周面を有する継手部材のポンプ側嵌合孔に前記ポンプ軸の一方の端部に形成された第１の縮径部分を嵌合させる第２のステップと、
    前記ポンプ側嵌合孔と同心である前記継手部材のモータ側嵌合孔にモータ軸の一方の端部に形成された第２の縮径部分を嵌合させながら、前記第１の縮径部分の先端に設けられた第１のねじ部分と前記第２の縮径部分の先端に設けられた第２のねじ部分とを螺合させる第３のステップと
    を含む、軸組立体の製造方法。
13. 前記第２のステップは、前記第１の縮径部分を前記ポンプ側嵌合孔に圧入するステップを含む、請求項１２に記載の軸組立体の製造方法。
14. 前記第３のステップは、前記モータ軸がモータに組み込まれた後に実行される、請求項１２または１３に記載の軸組立体の製造方法。
15. 前記第１のステップは、引き抜き加工によって前記ポンプ軸の外周面にスプラインを形成するステップを含む、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の軸組立体の製造方法。

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