JP3661242B2 - モータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却及び潤滑装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却及び潤滑装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動源である電動モータと液体燃料ポンプとを一体化したモータ一体型ポンプにあっては、電動モータの回転軸にポンプを直接連結することにより、小型軽量化を図ることができる。
【０００３】
そして、モータ一体型ポンプにあって、高温となり易い電動モータの冷却をする場合には、ステータの外周に冷却流路を形成して液状の冷媒（例えば液体燃料）を流すことによって行なわれる。
【０００４】
また、電動モータにおける軸受け部を潤滑する方法として、液体燃料と切り離して、別に潤滑油を軸受け部に送り込むことが行なわれる。この場合にあっては、液体燃料に潤滑油が混入しないように、回転部分に接触型のメカニカルシールが必要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の冷却技術であると、モータの冷却能力がステータ外側の冷却流路の大きさによって左右され、流路が大きくなると重量増加を招くことになり、かつ、冷却効率を高める技術にも限度がある。
また、上述の潤滑技術であると、潤滑油を供給及び循環させるための部品が必要で、重量増加を招き易くなるとともに、メカニカルシールが接触型であるため、信頼性を確保することが困難なものとなる。
【０００６】
本発明は、これらの課題に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとしている。
〔冷却技術に関連して〕
▲１▼モータの効率を低下させることなく、冷却能力を向上させること。
▲２▼冷却構造の単純化を図ること。
▲３▼軽量化を達成すること。
〔潤滑技術に関連して〕
▲１▼潤滑のための機器や部品点数の増加を抑制すること。
▲２▼メカニカルシールを省略すること。
▲３▼潤滑油供給系や潤滑油回収系の省略化を図ること。
▲４▼軽量化及び信頼性向上を図ること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るモータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却装置にあっては、燃料ポンプの吐出部に接続され中空穴を有するとともに燃料ポンプに直結状態とされる電動モータの駆動軸と、該駆動軸に形成され中空穴からステータの内部空間に燃料の一部を供給する連通流路と、ステータの内部空間に接続され燃料を抜き取る燃料排出管と、を具備し、更に、燃料ポンプの下流位置に、吐出部から供給される燃料により作動するとともに内部空間の燃料を吸引して排出するイジェクタポンプを設け、内部空間が、燃料が蒸気化する程度の減圧雰囲気に設定されるように構成した。
【０００８】
【作用】
電動モータの冷却装置は、電動モータの作動により駆動軸を介して燃料ポンプが運転状態となる。燃料ポンプの吐出圧力に基づいて、液体燃料の一部が駆動軸の中空穴、連通流路を経由してステータの内部空間に送り込まれる。この場合、液体燃料が挿通することに加えて、イジェクタポンプが作動状態になっていると、ステータの内部空間が減圧雰囲気となることにより、液体燃料が蒸気化され、この際に電動モータのロータやステータから潜熱分に相当する熱量が奪われて、内部空間近傍のロータやステータ等の冷却が行なわれる。イジェクタポンプにあっては、燃料ポンプから吐出される液体燃料の運動エネルギによって作動させられ、燃料排出管から排出される蒸気化燃料等は、液体燃料との合流により液化状態に戻される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却及び潤滑装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、モータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却装置の一実施形態を示すもので、図中符号１は燃料ポンプ、２は電動モータ、３は燃料供給系、４は燃料消費系、５Ａは吸引ポンプ（イジェクタポンプ）を示している。
【００１１】
前記燃料ポンプ１にあっては、例えば遠心ポンプが適用され、燃料供給系３から送られる液体燃料を吸引し加圧状態にして燃料消費系４に供給するとともに、液体燃料の一部を電動モータ２に分岐させて冷却を図るものであり、電動モータ２によって回転駆動させられるインペラ１１と、該インペラ１１によって加圧された液体燃料を燃料消費系４に送り出すための吐出部１２とを有している。
【００１２】
前記電動モータ２は、その駆動軸２１が燃料ポンプ１のインペラ１１に直結状態に連結され、該駆動軸２１の中心に形成される中空穴２１ａと、該中空穴２１ａとインペラ１１のウエアリング部（ラビリンスシール）１１ａとの間に接続状態に形成され漏れた液体燃料を中空穴２１ａに導くための分岐流路２１ｂと、ロータ２２を収納するステータ２３の内部空間２４と中空穴２１ａとの間に接続状態に形成される連通流路２５と、該連通流路２５の途中に介在状態の軸受け部２６と、内部空間２４の両端部に形成され外部の吸引ポンプ５Ａと接続するための燃料排出穴２７とを具備するものとされる。
【００１３】
そして、前記連通流路２５にあっては、軸受け部２６における内輪２６ａに半径方向に貫通状態に形成された給油孔２６ｂを経由するように設定される。
【００１４】
前記吸引ポンプ５Ａは、イジェクタポンプが適用され、燃料ポンプ１の吐出部１２と燃料消費系４との間の燃料移送管４１から接続管５１を介在させた状態で分岐接続され、加圧状態の液体燃料を噴出させるための噴出ノズル５ａとディフューザ５ｂと吸引部５ｃとを有しており、該吸引部５ｃと前述の燃料排出穴２７との間に液体燃料を減圧雰囲気で吸引するための燃料排出管５２が接続状態に配され、さらに、燃料排出管５２の下流は、フィルタ５３を介して燃料供給系３に接続されている。
【００１５】
このような構成を有している冷却装置であると、電動モータ２を作動させることにより、回転力が駆動軸２１を介して燃料ポンプ１に伝達され、燃料ポンプ１が運転状態となることによって生じた加圧状態の液体燃料は、吐出部１２から燃料移送管４１を経由して燃料消費系４に移送されるものとなるが、その際に、液体燃料の一部が接続管５１を経由して吸引ポンプ５Ａに送り込まれて、これを作動させることになる。
また、吐出部１２の吐出圧力に基づいて、液体燃料の一部がウエアリング部１１ａから漏出し、分岐流路２１ｂ，中空穴２１ａ，連通流路２５を経由してステータ２３の内部空間２４に送り込まれる。
【００１６】
液体燃料が内部空間２４を挿通することによって、ロータ２２及びステータ２３の冷却が行なわれるが、その際に、吸引ポンプ５Ａが作動状態になっていると、液体燃料の吸引に基づいて、内部空間２４が減圧雰囲気となることにより、液体燃料の蒸気化が促進されるため、液体燃料の蒸気化に伴う潜熱分の熱量がロータ２２及びステータ２３から奪われて、少量の液体燃料であっても電動モータ２の冷却が効果的に行なわれる。
なお、内部空間２４が蒸気化雰囲気とされることにより、粘性等に基づく回転抵抗の発生が抑制される。
【００１７】
吸引ポンプ５Ａがイジェクタポンプである場合には、噴出ノズル５ａから吐出される液体燃料の運動エネルギによって吸引部５ｃが作動させられ、燃料排出管５２から蒸気化状態の液体燃料等がディフューザ５ｂから接続管５１に送り込まれることになるが、蒸気化状態の液体燃料は液体燃料との合流により液化状態に戻される。
この場合、吸引ポンプ５Ａに送り込む液体燃料の流量（分岐量）は、冷却及び潤滑効果を考慮して任意に設定される。
【００１８】
次いで、本発明に係るモータ一体型ポンプにおける電動モータの潤滑装置の一実施形態について、図２を参照して説明する。
【００１９】
該潤滑装置にあっては、図１例の冷却装置と多くの点で共通しているが、特に、回転接触部分となっている軸受け部２６の潤滑が重要であるために、前述した連通流路２５の途中に軸受け部２６を介在させることを必須構成とするとともに、液体燃料を内輪２６ａの給油孔２６ｂを挿通させることにより、軸受け部２６の潤滑を行なうようにしている。
なお、軸受け部２６の潤滑効果は、液体燃料が軸受け部２６の部分で液体の状態を保持していることが好ましい。
【００２０】
また、図２例にあっては、イジェクタポンプ５Ａを含む適宜仕様の燃料移送ポンプ５Ｂが適用可能で、図１例と同様に、液体燃料中の異物を除去するフィルタ５３が配されるとともに、フィルタ５３を経由した液体燃料が燃料供給系３に戻されて再循環させられるようになっている。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係るモータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却装置によれば、以下のような効果を奏する。（１）燃料ポンプの吐出部から、燃料の一部を電動モータの駆動軸の中空穴を経由してステータの内部空間に導いて冷却を行なうことにより、モータの効率を低下させることなく、冷却効果を高めることができる。（２）燃料の一部を挿通させて冷却を行なうことにより、冷却構造の単純化を図ることができる。（３）燃料消費系に移送される燃料でイジェクタポンプを作動させて、ステータの内部空間の燃料を吸引することにより、冷却のための駆動部分を少なくし全体の軽量化を達成することができる。（４）ステータの内部空間を減圧雰囲気として、液体燃料を蒸気化させることにより、回転抵抗の発生を抑制しながら、潜熱を利用して少ない燃料で効果的な冷却を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ一体型ポンプにおける電動モータの冷却潤滑装置の一実施形態を示すブロック図を併記した正断面図である。
【図２】本発明に係るモータ一体型ポンプにおける電動モータの潤滑装置の一実施形態を示すブロック図を併記した正断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料ポンプ
２ 電動モータ
３ 燃料供給系
４ 燃料消費系
５Ａ 吸引ポンプ（イジェクタポンプ）
５Ｂ 燃料移送ポンプ
５ａ 噴出ノズル
５ｂ ディフューザ
５ｃ 吸引部
１１ インペラ
１１ａ ウエアリング部（ラビリンスシール）
１２ 吐出部
２１ 駆動軸
２１ａ 中空穴
２１ｂ 分岐流路
２２ ロータ
２３ ステータ
２４ 内部空間
２５ 連通流路
２６ 軸受け部
２６ａ 内輪
２６ｂ 給油孔
２７ 燃料排出穴
４１ 燃料移送管
５１ 接続管
５２ 燃料排出管
５３ フィルタ

Claims (1)

1. 燃料ポンプ（１）の吐出部（１２）に接続され中空穴（２１ａ）を有するとともに燃料ポンプに直結状態とされる電動モータ（２）の駆動軸（２１）と、
   該駆動軸に形成され中空穴からステータ（２３）の内部空間（２４）に燃料の一部を供給する連通流路（２５）と、
   ステータの内部空間に接続され燃料を抜き取る燃料排出管（５２）と、を具備するモータ一体型ポンプ（１）における電動モータの冷却装置において、
   前記燃料ポンプの下流位置に、前記吐出部から供給される燃料により作動するとともに前記内部空間の燃料を吸引して排出するイジェクタポンプ（５Ａ）を設け、
   前記内部空間が、燃料が蒸気化する程度の減圧雰囲気に設定されることを特徴とするモータ一体型ポンプ（１）における電動モータの冷却装置。

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