JP2020056312A - モータ及びポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の抑制及び冷却効率の向上が可能なモータ及びポンプ装置を提供すること。【解決手段】モータ１２は、モータケーシング２１と、モータケーシング２１内に設けられた固定子２２と、モータケーシング２１内に設けられた回転子２３と、モータケーシング２１の一端に設けられたモータブラケット２４と、回転子２３に接続される回転軸１３に設けられ、回転軸１３に接続されるポンプ１４及びモータブラケット２４間に配置されるファン２６と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、冷却用のモータファンを有するモータ及びポンプ装置に関する。

水等の流体を増圧して供給するポンプ装置として、モータにポンプが回転軸を介して接続される構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなポンプ装置に用いられるモータは、一端側にポンプが設けられ、他端側に冷却用のモータファンが設けられる。

具体例として、モータファンは、モータのモータケーシングの他端側から突出する回転軸に接続されるファンと、モータケーシングの他端側に設けられ、ファンを覆うファンカバーと、を含む。モータファンは、ファンカバーに設けられた通気口から吸気し、ファンカバー内を通って、モータケーシングに設けられた放熱用のフィンの延設方向に沿って外周面を軸方向に延びる方向へ送風する。

特開２０１４−１０９１９５号公報

しかしながら、上述したモータファンは、軸方向でポンプ側とは反対側に設けられることから、ポンプ装置に設けると、ポンプ装置の外方に配置される。このため、ファンの風切り音が外部に漏れやすく、騒音の要因となる。また、回転軸が重力方向に延設された縦軸ポンプの場合、ポンプ装置の最上部側にファンが配置される。このため、ケース内にポンプ装置が配置されるポンプユニットにおいては、ケース内上方に溜まった比較的高温の空気をファンによって送風することから、冷却効率が低下する、と言う問題もある。

そこで、本発明は、騒音の抑制及び冷却効率の向上が可能なモータ及びポンプ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様として、モータは、モータケーシングと、前記モータケーシング内に設けられた固定子と、前記モータケーシング内に設けられた回転子と、前記モータケーシングの一端に設けられたモータブラケットと、前記回転子に接続される回転軸に設けられ、前記回転軸に接続されるポンプ及び前記モータブラケット間に配置されるファンと、を備える。

また、本発明の一態様として、ポンプ装置は、インペラを有するポンプと、前記インペラに接続される回転軸と、モータケーシング、前記モータケーシング内に設けられた固定子、前記モータケーシング内に設けられ、前記回転軸が接続される回転子、前記モータケーシングの一端に設けられたモータブラケット、並びに、前記回転軸に設けられ、前記ポンプ及び前記モータブラケット間に配置されるファンを有するモータと、を備える。

本発明によれば、騒音の抑制及び冷却効率の向上が可能なモータ及びポンプ装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置の構成を一部断面で示す平面図。 同ポンプ装置のモータ及びポンプの構成を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係るポンプ装置の構成を一部断面で示す側面図。

以下、本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置１を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置１の構成を示す平面図である。図２は、ポンプ装置１のモータ１２及びポンプ１４の構成を一部断面で示す側面図である。

図１に示すように、ポンプ装置１は、架台１０と、架台１０上を覆うカバー１１と、モータ１２と、回転軸１３と、ポンプ１４と、軸封装置１５と、を備えている。本実施形態においては、ポンプ装置１は、例えば、回転軸１３が垂直方向と直交する方向に延設される、所謂横置ポンプや横軸ポンプと呼ばれるポンプの例を用いて説明する。ポンプ装置１は、液体、例えば水を増圧し、二次側に圧送可能に形成されている。

架台１０は、モータ１２及びポンプ１４を支持するベースである。架台１０は、ポンプ装置１を敷設する床面に設置される。カバー１１は、架台１０の上方を覆うことで、架台１０上に配置された各構成品を覆う。

モータ１２は、モータケーシング２１と、固定子２２と、回転子２３と、モータブラケット２４と、軸受部材２５と、ファン２６と、を備えている。モータ１２は、回転子に回転軸１３が固定され、回転軸１３を回転可能に形成されている。

モータケーシング２１は、内部に固定子２２、回転子２３を収容する。モータケーシング２１は、例えば、ポンプ１４に対向する一端側が開口し、そして、他端側がカバーによって閉塞する。また、モータケーシング２１は、外周面にヒートシンクを構成する複数のフィン２１ａを有する。複数のフィン２１ａは、少なくともモータブラケット２４側の端部側で隣り合うフィン２１ａが離間することで、通風可能に隣り合うフィン２１ａ間が離間する。

固定子２２は、例えば円筒状に構成され、モータケーシング２１内に固定される。回転子２３は、固定子２２内に回転可能に設けられる。回転子２３は、中心に回転軸１３が固定される。

モータブラケット２４は、モータケーシング２１のポンプ１４と対向する端部に設けられる。図２に示すように、モータブラケット２４は、モータケーシング２１の開口する端部を閉塞する。モータブラケット２４は、中央に設けられた回転軸１３を挿通する孔部２４ａと、モータブラケット２４のポンプ１４側の主面であって、且つ、孔部２４ａの周囲に設けられたブラケット２４ｂと、モータブラケット２４のモータケーシング２１内部側の主面であって、且つ、孔部２４ａの周囲に設けられた軸受部材２５を取り付ける取付部２４ｃと、を備える。

孔部２４ａの内径は、回転軸１３の外径よりも若干大径に構成される。ブラケット２４ｂは、円筒状に構成される。取付部２４ｃは、軸受部材２５が嵌合可能な内径を有する。軸受部材２５は、例えばボールベアリングである。

ファン２６は、ポンプ１４及びモータブラケット２４の間に配置され、回転軸１３に回転可能に固定される。ファン２６は、シュラウド４１と、羽根４２と、シュラウド４１の中心に設けられたボス部４３と、を備えている。ファン２６は、回転することで、複数の羽根４２によって空気を径方向で外方へ送風する。ファン２６は、羽根４２がポンプ１４に対向する姿勢で回転軸１３に固定される。

シュラウド４１は、円板状に形成される。羽根４２は、シュラウド４１の一方の主面に設けられる。羽根４２は、例えば、シュラウド４１の一方の主面に複数設けられる。羽根４２は、シュラウド４１が回転することで、シュラウド４１の径方向外方へ向かって送風する。

ボス部４３は、シュラウド４１の中心に設けられる。ボス部４３は、円筒状に構成され、回転軸１３に固定される。また、ボス部４３は、例えば、モータブラケット２４のブラケット２４ｂの内径と同一か又はブラケット２４ｂの内径よりも大きな外径を有する。具体例として、ボス部４３は、回転軸１３に固定される内筒部４３ａと、内筒部４３ａと一端側で連結され、外径がブラケット２４ｂの内径以上に形成された外筒部４３ｂと、を備える。外筒部４３ｂは、ブラケット２４ｂに隣接して配置される。

回転軸１３は、一端がモータ１２に挿入され、他端がポンプ１４内に挿入される。回転軸１３は、ポンプ１４内に挿入された端部に、ポンプ１４の後述するインペラ３２が固定される。また、回転軸１３は、ポンプ１４内であって、且つ、インペラ３２及びモータ１２の間に軸封装置１５が設けられ、そして、ポンプ１４及びモータ１２の間にファン２６が設けられる。

図２に示すように、ポンプ１４は、ポンプケーシング３１と、インペラ３２と、を備える。ポンプ１４は、例えば、インペラ３２を単数有する、所謂単段ポンプである。

ポンプケーシング３１は、ケーシング３５と、ケーシングカバー３６と、を備える。ポンプケーシング３１は、ケーシング３５及びケーシングカバー３６を一体に組み立てることで構成され、内部にインペラ３２を収容するポンプ室３１ａを構成する。

ケーシング３５は、軸方向で一端が開口し、他端に吸込口３５ａを有する。また、ケーシング３５は、外周部の一部に吐出口３５ｂを有する。

吸込口３５ａは、ポンプ室３１ａに流体的に連続する。吸込口３５ａは、例えば、逆止弁及び配管が接続される。吐出口３５ｂは、ポンプ室３１ａに流体的に連続する。吐出口３５ｂは、配管が接続される。

ケーシングカバー３６は、ケーシング３５の開口端を覆うケース部５１と、ケース部５１に一体に設けられ、回転軸１３に設けられたファン２６を覆うファンカバー部５２と、を備えている。

ケース部５１は、ケーシング３５に一体に取り付けられる。ケース部５１は、孔部５１ａを有する。孔部５１ａは、ポンプ室３１ａを構成する壁部に設けられ、回転軸１３が挿通される開口である。孔部５１ａは、軸封装置１５を配置可能に構成される。

ファンカバー部５２は、回転軸１３及びファン２６の周囲を覆う。ファンカバー部５２は、ポンプ１４側の端部の一部に設けられたスリット部５２ａと、モータ１２側の端部の周方向の一部に設けられた開口部５２ｂと、モータ１２側の端部の周方向の他の一部に設けられたモータ１２を固定する連結部５２ｃと、を備える。

また、ファンカバー部５２の開口部５２ｂが設けられる部位は、少なくともモータ１２のファンカバー部５２と対向する端部の外径よりも大径の内径を有する内周面を有する。

具体例として、ファンカバー部５２の開口部５２ｂが設けられる部位は、所定の中心角の円弧状の断面形状を有する部分円筒状に形成される。ファンカバー部５２の開口部５２ｂが設けられる部位の内周面は、曲率半径が同一径に構成され、軸方向に沿って延び、内周面の曲率半径がモータブラケット２４の外周面の半径及びモータケーシング２１の外周面の半径よりも大きく設定される。

スリット部５２ａは、ファンカバー部５２内に空気を吸い込む吸気口である。例えば、スリット部５２ａは、ファンカバー部５２の周方向の一箇所に設けられる。

開口部５２ｂは、ファンカバー部５２の開口部５２ｂが設けられる部位の内周面の曲率半径とモータブラケット２４の外周面の半径及びモータケーシング２１の外周面の半径との差により、ファンカバー部５２及びモータ１２間に開口を構成する。即ち、開口部５２ｂは、モータケーシング２１の複数のフィン２１ａの一部又は全部と対向する。

連結部５２ｃは、ポンプケーシング３１をモータブラケット２４に連結する。

インペラ３２は、回転軸１３の回転に伴って回転可能に、回転軸１３に固定される。

軸封装置１５は、ポンプケーシング３１のケース部５１の孔部５１ａ及びインペラ３２間に設けられる。軸封装置１５は、所謂メカニカルシールである。軸封装置１５は、孔部５１ａ及び回転軸１３間の隙間を軸封する。

アキュムレータ１７は、ポンプケーシング３１のポンプ室３１ａ及び吐出口３５ｂの間に接続される。アキュムレータ１７は、蓄圧可能に構成される。

このように構成されたモータ１２及びポンプ１４間の回転軸１３にファン２６を有するポンプ装置１によれば、モータ１２を駆動してポンプ１４のインペラ３２を回転させると、ファン２６も併せて回転する。このとき、ファン２６は、ケーシングカバー３６内の空気のうち、ケース部５１側の空気を径方向で外方に送風する。送風された空気は、ファンカバー部５２の内周面にあたり、一部が開口部５２ｂへ向かう流れ、及び、モータブラケット２４のポンプ１４に対向する主面側へ向かう流れへと変換される。そして、開口部５２ｂから軸方向に沿って流れる空気は、モータケーシング２１の複数のフィン２１ａ間を通ることで、モータケーシング２１を冷却する。また、モータブラケット２４へ向かって流れる空気は、モータブラケット２４を冷却する。

このように、ファン２６は、モータ１２の冷却が可能となる。また、ファン２６が送風する空気は、ケーシングカバー３６内の空気のうち、ポンプ１４内のポンプ室３１ａを流れる水によって冷却されたケース部５１側の空気であることから、効率よくモータ１２を冷却することができる。また、ファン２６は、空気をモータブラケット２４へも送風することで、回転軸１３の回転によって摺動により発熱するモータブラケット２４に設けられた軸受部材２５を冷却することも可能となる。

また、ファン２６は、ケーシングカバー３６内に収容されることから、回転することで生じる風切り音を低減することが可能となり、騒音を低減することも可能となる。

さらに、ファン２６は、ポンプ１４及びモータ１２間に配置されることで、ポンプ１４から漏水が生じた場合や、結露水が生じた場合に、これらの水がモータ１２側へ移動することを防止できる。さらに、ファン２６は、シュラウド４１を有する構成とすることで、シュラウド４１によりポンプ１４側からモータ１２側への水の移動を規制することが可能となり、水切りつばを兼ねることになる。このため、水切りつばを設ける必要がなく、ポンプ装置１の部品点数の低減も可能となる。さらに、ボス部４３の外筒部４３ｂの外径をモータブラケット２４のブラケット２４ｂの内径よりも大径とすることで、ブラケット２４ｂ内に水が浸入することをさらに防止することが可能となる。

上述したように本発明の一実施形態に係るポンプ装置１によれば、ファン２６をモータ１２及びポンプ１４間に配置することで、騒音の抑制及び冷却効率の向上が可能となる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、ポンプ装置１が、回転軸１３が垂直方向と直交する方向に延設される所謂横軸ポンプの例を説明したがこれに限定されない。例えば、図３に示す他の実施形態に係るポンプ装置１Ａのように、回転軸１３が垂直方向に延設される、所謂縦軸ポンプであってもよい。なお、図３に示すポンプ装置１Ａは、回転軸１３が垂直方向に延設される構成以外、上述したポンプ装置１と同様の構成であることから、各構成には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

例えば、このようなポンプ装置１Ａは、縦軸ポンプであることから、ポンプ１４が架台１０に配置されるとともに、モータ１２がポンプ１４の上方に配置され、そして、各構成品が架台１０を覆うカバー１１により覆われる。また、ファン２６は、モータ１２及びポンプ１４間の回転軸１３に設けられ、ケーシングカバー３６に収容される。このため、ポンプ装置１Ａは、上述したポンプ装置１と同様の効果を奏する。

また、ポンプ装置１Ａは、カバー１１内の上方に加熱された空気が溜まりやすい。このため、従来のモータファンのように、モータ１２のポンプ１４とは反対側の端部にファンを設ける構成では、ファンがカバー１１内の上方に配置される。結果、ファンは、カバー１１内で比較的温度が高い空気をファンで送風することになるため、モータ１２の冷却効率が悪い。

しかしながら、本実施形態のポンプ装置１Ａは、モータ１２の下方に配置されるファン２６によってモータ１２及びポンプ１４間の空気をモータ１２へ送風する構成であることから、比較的温度が低い空気、さらに言えば、ポンプ１４のポンプ室３１ａを通過する水によって冷却された空気をモータ１２へ送風可能である。このため、ポンプ装置１は、縦軸ポンプとすることで、モータ１２がカバー１１内の上方に配置されたとしても、高い冷却効率を奏する。

また、上述した例では、ポンプ装置１は、単段ポンプである構成を説明したがこれに限定されず、多段ポンプであってもよい。また、ポンプ装置１は、カバー１１を備える構成を説明したがこれに限定されず、カバー１１を有さないポンプ装置であってもよい。また、ポンプ装置１は、温水を供給する構成であってもよい。なお、温水を供給する構成である場合には、ポンプ１４のポンプ室３１ａを通過する温水よりも空気が低温である場合には、ケーシングカバー３６内の空気が冷却されないものの、ケーシングカバー３６には、吸気口であるスリット部５２ａが設けられることから、温水よりも低温の空気を送風することで、モータ１２の冷却が可能となる。

さらに、上述した例では、ポンプ１４のケーシングカバー３６にファン２６を覆うファンカバー部５２を設ける構成を説明したがこれに限定されない。即ち、ケーシングカバー３６のケース部５１とファンカバー部５２とを別体にする構成としてもよい。即ち、ファンカバーは、ケーシングカバー３６のケース部５１及びモータブラケット２４に連結される構成としてもよい。また、ファンカバーやファンカバー部５２は、モータブラケット２４ではなく、モータケーシング２１に連結される構成であってもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施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。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…ポンプ装置、１Ａ…ポンプ装置、１０…架台、１１…カバー、１２…モータ、１３…回転軸、１４…ポンプ、１５…軸封装置、１７…アキュムレータ、２１…モータケーシング、２１ａ…フィン、２２…固定子、２３…回転子、２４…モータブラケット、２４ａ…孔部、２４ｂ…ブラケット、２４ｃ…取付部、２５…軸受部材、２６…ファン、３１…ポンプケーシング、３１ａ…ポンプ室、３２…インペラ、３５…ケーシング、３５ａ…吸込口、３５ｂ…吐出口、３６…ケーシングカバー、４１…シュラウド、４２…羽根、４３…ボス部、４３ａ…内筒部、４３ｂ…外筒部、５１…ケース部、５１ａ…孔部、５２…ファンカバー部、５２ａ…スリット部、５２ｂ…開口部、５２ｃ…連結部。

Claims (12)

1. モータケーシングと、
   前記モータケーシング内に設けられた固定子と、
   前記モータケーシング内に設けられた回転子と、
   前記モータケーシングの一端に設けられたモータブラケットと、
   前記回転子に接続される回転軸に設けられ、前記回転軸に接続されるポンプ及び前記モータブラケット間に配置されるファンと、
   を備えるモータ。
2. 前記モータケーシング又は前記モータブラケットに設けられ、前記ファンを覆うファンカバーを備える、請求項１に記載のモータ。
3. 前記モータケーシングは、フィンを備え、
   前記ファンカバーは、前記フィンと対向する開口部を有する、請求項２に記載のモータ。
4. 前記ファンは、円板状のシュラウド、前記シュラウドの一方の主面に設けられた羽根、及び、前記シュラウドの中心に設けられ、前記回転軸に取り付けられるボス部を有する請求項１に記載のモータ。
5. 前記モータブラケットは、前記回転軸を挿通する孔部、及び、前記孔部の周囲に設けられた円筒状のブラケットを有し、
   前記ボス部は、前記ブラケットに隣接して設けられ、前記ブラケットの内径よりも外径が大きく形成されている、請求項４に記載のモータ。
6. インペラを有するポンプと、
   前記インペラに接続される回転軸と、
   モータケーシング、前記モータケーシング内に設けられた固定子、前記モータケーシング内に設けられ、前記回転軸が接続される回転子、前記モータケーシングの一端に設けられたモータブラケット、並びに、前記回転軸に設けられ、前記ポンプ及び前記モータブラケット間に配置されるファンを有するモータと、
   を備えるポンプ装置。
7. 前記モータケーシング又は前記モータブラケットに設けられ、前記ファンを覆うファンカバーを備える、請求項６に記載のポンプ装置。
8. 前記ポンプは、ポンプケーシング、並びに、前記ポンプケーシングに設けられ、前記ポンプケーシングとともに前記インペラを収容するポンプ室を構成するカバー部を含むケーシングカバーを有する、請求項７に記載のポンプ装置。
9. 前記ファンカバーは、前記カバー部に一体に設けられる請求項８に記載のポンプ装置。
10. 前記モータケーシングは、フィンを備え、
    前記ファンカバーは、前記フィンと対向する開口部を有する、請求項８に記載のポンプ装置。
11. 前記ファンは、円板状のシュラウド、前記シュラウドの一方の主面に設けられた羽根、及び、前記シュラウドの中心に設けられ、前記回転軸に取り付けられるボス部を有する請求項６に記載のポンプ装置。
12. 前記モータブラケットは、前記回転軸を挿通する孔部、及び、前記孔部の周囲に設けられた円筒状のブラケットを有し、
    前記ボス部は、前記ブラケットに隣接して設けられ、前記ブラケットの内径よりも外径が大きく形成されている、請求項１１に記載のポンプ装置。