JP3758751B2 - キャンドモータ - Google Patents
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータ室内に樹脂等の充填物を封入したキャンドモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプ用として、図５に示すようなステータ１をフレーム５とキャン６によって形成した閉鎖空間の中に密封するキャンドモータが採用されている。この種のキャンドモータは、ステータコイル３等の発熱に対し、外部への放熱を高めるため或いは高液圧によるステータキャン６の外径方向への変形防止用バックアップとして、ステータ室４内に樹脂等の充填物Ｆを配していた。
【０００３】
この充填物Ｆは、一般に熱（線）膨張係数がフレーム５やステータキャン６等の金属に比べて大きいため、モータ周囲雰囲気温度やモータ自体の発熱により充填物が膨張した際、フレーム５、ステータキャン６等の構造部材に応力を加える。応力がこれら構造部材の許容応力を超えると構造部材は変形する。特に、ステータキャン６はフレーム５等に比べて肉厚が薄いため、ある温度に達するとバックアップのない内径側へと変形し、この変形量の度合いによってはロータ２等の回転体に接触し、不具合を生じる場合がある。
【０００４】
従って、従来は、この充填物Ｆがモータ周囲温度やモータ本体の発熱により膨張してもステータキャン６が内径側に変形しないように、充填物Ｆとして熱膨張係数が金属のそれに近い樹脂を用いたり、あるいは、図６に示すようにステータ室４内に空間Ｓを設けてエアチャンバとしての機能を持たせることが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱膨張係数が金属に近い樹脂は、樹脂に多量の無機充填材を配合するので粘度が高くなり、ステータ室４内への充填の際の流動性が悪く、場合によっては樹脂がステータ室４内へ充分行き渡らないことがあった。また、独自の配合を施した樹脂を用いなければならないので作業が複雑となり、さらには高価であるという欠点があった。
【０００６】
また、ステータ室４内に空間Ｓを設け、エアチャンバとしての機能を持たせる方法においては、ステータ室４がステータコア７により上下に仕切られる複雑な形になっているので、充填物Ｆが流動性を持つものであれば問題がないが、最終的に硬化して固体となる樹脂のような充填物Ｆの場合には、必要な容積の空間を１箇所設けただけでは充填物Ｆの膨張を吸収できず、それぞれの部分の充填物Ｆに接する空間を作る必要があった。
しかしながら、製作過程において、ステータ１を立て置きにした状態で充填物Ｆを充填硬化させるため、余程特殊な治具や工程を用いない限り、ステータ室４内上端面にしか空間は作れない。一方、ステータ１を横置きにして充填すればステータ室４内両端面側に空間は作れるが、この場合、コア７やコイル３も一部露出し、モータを運転した際に局部発熱を起こす原因となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述のような従来の欠点を克服し、簡単な構成と製造方法でステータ室内の充填物の膨張を吸収し、安定した性能を維持できるようなキャンドモータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ロータの周囲にステータを収容する筒状の閉鎖したステータ室を形成し、このステータ室内に樹脂からなる充填物を配したキャンドモータにおいて、前記閉鎖したステータ室の内部の前記充填部中に、該充填物の熱膨張を吸収する１個または複数個の膨張吸収体を、前記ステータ室を構成する部材と独立させて埋設し、前記充填物が膨張した際に前記ステータ室の変形を防止するようにしたことを特徴とするキャンドモータである。膨張吸収体としては、適宜の被圧縮性と剛性とを備えた素材であれば、弾性体、非弾性体を問わず採用できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記膨張吸収体が弾性体であることを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータである。
請求項３に記載の発明は、前記弾性体が、ゴム、樹脂及び発泡性樹脂のうちの１つ又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のキャンドモータである。好適な材料としては、エチレンプロピレンゴムやシリコンゴム等が挙げられる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記ステータ室の一部に空気等の気体を満たし、前記充填物の熱膨張を吸収するエアチャンバを構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のキャンドモータである。
請求項５に記載の発明は、前記膨張吸収体が、中空円盤または円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のキャンドモータである。膨張吸収体が配置されるステータ室の形状に適合した形状とすることにより、位置決めや製造が容易となる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記膨張吸収体が、前記充填物に分散された複数の小片であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のキャンドモータである。同じ形状、寸法の膨張吸収体を用意し、空間の形状や寸法に合わせて数を変えることにより膨張吸収体の量を調整することができる。
請求項７に記載の発明は、前記膨張吸収体が、球体であることを特徴とする請求項６に記載のキャンドモータである。製造が容易でコストが安く、均等な分散配置も容易であり、充填物との接触面積も大きいので膨張吸収効率も良い。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明のキャンドモータの水中ポンプに適用された第１の実施例の断面図を示すもので、図５，６と同じ箇所は符号を同じとして説明を省く。このキャンドモータは全体が密閉された筒状のケーシングＣに収容されている。中央に、軸体１１が上下の軸受１２，１３で支持されており、これの周囲にはロータ２が固定されている。ステータ１は、ロータ２の外側を取り囲む筒状の空間であるステータ室４に収容されている。ステータキャン６の径方向内側の軸体１１、ロータ２、軸受１２，１３を含む空間１４には潤滑及び冷却のための流体が封入されており、この空間１４と外部空間はケーシングＣ下部にバネ１５で張設されたダイアフラム１６により区切られて内外の圧力差を緩和するようにしている。
【００１３】
このステータ室４は、フレーム５とステータキャン６及び上下の側板１７，１８で囲まれて形成され、ステータコア７とこれに巻き掛けられたコイル３が収容されているとともに、残余の空間には樹脂等の充填物Ｆが充填されている。ステータ室４はこのステータコア７とコイル３により上下に仕切られ、それぞれの空間の充填物Ｆには、上部側板１７の下方及び下部側板１８の上方の位置に充填物Ｆの膨張を吸収するための膨張吸収体１９が配置されている。
【００１４】
この膨張吸収体１９は、適当な弾性体、例えば、ゴム、充填物である樹脂より被圧縮性の大きい樹脂、あるいは発泡して気泡を含む状態で固化した発泡性樹脂が採用でき、又は適宜の被圧縮性を持つ非弾性材料なども採用できる。好適な材料としては、エチレンプロピレンゴムやシリコンゴム等が挙げられる。この膨張吸収体１９は、図２（ａ）のように、外径がフレーム５内径よりも小さく、内径がステータキャン６外径よりも大きい中空円盤形状または円筒形状に形成され、その量（体積）は、素材の収縮量とステータ１の温度上昇に伴って必要となる吸収膨張量とを勘案して決定される。
【００１５】
また、上部側板１７には電源ケーブル２０が接続されている端子台２１が設けられ、この部分に配置された膨張吸収体１９には、図２（ｂ）に示すように端子台２１からの口出線２２を通すための切欠２３が形成されている。なお、この切欠は図２（ｃ）に示すように口出線の位置に応じて内側に形成してもよい。
【００１６】
このように構成されたキャンドモータを用いた水中ポンプを使用するために水中に浸漬させると、ダイアフラム１６に浸漬深さに応じた圧力が掛かり、軸体１１を取りまく空間１４の中の流体の圧力も上昇する。この圧力によりステータキャン６は外側に向けて押されるが、ステータ室４内には樹脂等の充填物Ｆが充填されており、また、膨張吸収体１９もある程度の剛性を備えているので、ステータキャン６が大きく変形することはない。
【００１７】
この状態でモータが運転されると、消費電力の一部が熱となってモータの温度が上昇する。ステータ室４内の樹脂等の充填物Ｆの熱膨張率がケーシングＣ及びステータキャン６より大きい、あるいはその温度が周囲より高くなった場合、充填物Ｆは膨張してケーシングＣ、特にステータキャン６を変形させようとするが、被圧縮性の高い素材からなる膨張吸収体１９自体が変形して膨張を吸収し、ステータキャン６の変形を防止する。ステータキャン６の内側の空間１４の流体の温度も上昇するが、それによる圧力はダイアフラム１６を通して外部に逃げるので変形を起こさない。
【００１８】
図３は、この発明の第２の実施例を示すもので、従来方式のエアチャンバ（空間）Ｓと本発明の膨張吸収体とを併用したものである。エアチャンバＳを構成する場合は、内側からの圧力に対するステータキャン６の剛性は低いが、モータ周囲の圧力がそれ程大きくない場合、すなわち比較的浅いところで用いられる水中ポンプ用のキャンドモータでは静水圧による変形圧力に耐えることができる。従って、膨張吸収体１９を一方に使用するだけで済むため、素材コスト、製造コストも安価である。
【００１９】
図４は、この発明の第３の実施例を示すもので、小径の球体状の膨張吸収体１９ａを充填物の中に分散させて配置している。個々の球体の大きさ、数は、ステータ室４の寸法や必要な膨張吸収量などを勘案して決める。この実施例では、ある大きさの球体状の膨張吸収体を用意しておき、空間の大きさに応じてその数を変えることにより膨張吸収体の量の調整ができる。従って、予めステータ室の大きさに合わせた膨張吸収体を用意する必要がなく、製造の作業が簡単となる。また、膨張吸収体が分散して配置されているので、あらゆる方向に対して均等に膨張吸収機能が発揮される。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、適宜の被圧縮性と剛性とを備えた素材からなる膨張吸収体をステータ室内に設置することにより、ステータキャン自体のある程度の剛性を確保しつつ、樹脂等の充填物の熱膨張を吸収するので、キャンドモータの昇温によりステータキャン等の構造部材に加わる応力を緩和することができる。従って、モータの許容温度範囲内ではステータキャンを変形させる程の応力が掛からないので、ステータキャンがロータ等の回転体に接触する等の不具合を防ぐことができ、しかも、特別の樹脂ではなく一般的な流動性のよい樹脂を用いることができ、構成が簡単で作成にも手間が掛からない。膨張吸収体として弾性体を用いれば、膨張による応力に応じて変形して膨張を吸収し、膨張がなくなると元の大きさに復帰するので、経時的な劣化が少なく耐用性が高い構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のキャンドモータの断面図である。
【図２】この発明のキャンドモータに用いる膨張吸収体の例を示す斜視図である。
【図３】この発明の第２実施例のキャンドモータの断面図である。
【図４】この発明の第３実施例のキャンドモータのステータを示す断面図である。
【図５】従来のキャンドモータの断面図である。
【図６】従来のキャンドモータの他の例の断面図である。
【符号の説明】
１ ステータ
２ ロータ
４ ステータ室
１９，１９ａ 膨張吸収体
Ｆ 充填物
Ｓ エアチャンバ（空間）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータ室内に樹脂等の充填物を封入したキャンドモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプ用として、図５に示すようなステータ１をフレーム５とキャン６によって形成した閉鎖空間の中に密封するキャンドモータが採用されている。この種のキャンドモータは、ステータコイル３等の発熱に対し、外部への放熱を高めるため或いは高液圧によるステータキャン６の外径方向への変形防止用バックアップとして、ステータ室４内に樹脂等の充填物Ｆを配していた。
【０００３】
この充填物Ｆは、一般に熱（線）膨張係数がフレーム５やステータキャン６等の金属に比べて大きいため、モータ周囲雰囲気温度やモータ自体の発熱により充填物が膨張した際、フレーム５、ステータキャン６等の構造部材に応力を加える。応力がこれら構造部材の許容応力を超えると構造部材は変形する。特に、ステータキャン６はフレーム５等に比べて肉厚が薄いため、ある温度に達するとバックアップのない内径側へと変形し、この変形量の度合いによってはロータ２等の回転体に接触し、不具合を生じる場合がある。
【０００４】
従って、従来は、この充填物Ｆがモータ周囲温度やモータ本体の発熱により膨張してもステータキャン６が内径側に変形しないように、充填物Ｆとして熱膨張係数が金属のそれに近い樹脂を用いたり、あるいは、図６に示すようにステータ室４内に空間Ｓを設けてエアチャンバとしての機能を持たせることが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱膨張係数が金属に近い樹脂は、樹脂に多量の無機充填材を配合するので粘度が高くなり、ステータ室４内への充填の際の流動性が悪く、場合によっては樹脂がステータ室４内へ充分行き渡らないことがあった。また、独自の配合を施した樹脂を用いなければならないので作業が複雑となり、さらには高価であるという欠点があった。
【０００６】
また、ステータ室４内に空間Ｓを設け、エアチャンバとしての機能を持たせる方法においては、ステータ室４がステータコア７により上下に仕切られる複雑な形になっているので、充填物Ｆが流動性を持つものであれば問題がないが、最終的に硬化して固体となる樹脂のような充填物Ｆの場合には、必要な容積の空間を１箇所設けただけでは充填物Ｆの膨張を吸収できず、それぞれの部分の充填物Ｆに接する空間を作る必要があった。
しかしながら、製作過程において、ステータ１を立て置きにした状態で充填物Ｆを充填硬化させるため、余程特殊な治具や工程を用いない限り、ステータ室４内上端面にしか空間は作れない。一方、ステータ１を横置きにして充填すればステータ室４内両端面側に空間は作れるが、この場合、コア７やコイル３も一部露出し、モータを運転した際に局部発熱を起こす原因となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述のような従来の欠点を克服し、簡単な構成と製造方法でステータ室内の充填物の膨張を吸収し、安定した性能を維持できるようなキャンドモータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ロータの周囲にステータを収容する筒状の閉鎖したステータ室を形成し、このステータ室内に樹脂からなる充填物を配したキャンドモータにおいて、前記閉鎖したステータ室の内部の前記充填部中に、該充填物の熱膨張を吸収する１個または複数個の膨張吸収体を、前記ステータ室を構成する部材と独立させて埋設し、前記充填物が膨張した際に前記ステータ室の変形を防止するようにしたことを特徴とするキャンドモータである。膨張吸収体としては、適宜の被圧縮性と剛性とを備えた素材であれば、弾性体、非弾性体を問わず採用できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記膨張吸収体が弾性体であることを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータである。
請求項３に記載の発明は、前記弾性体が、ゴム、樹脂及び発泡性樹脂のうちの１つ又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のキャンドモータである。好適な材料としては、エチレンプロピレンゴムやシリコンゴム等が挙げられる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記ステータ室の一部に空気等の気体を満たし、前記充填物の熱膨張を吸収するエアチャンバを構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のキャンドモータである。
請求項５に記載の発明は、前記膨張吸収体が、中空円盤または円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のキャンドモータである。膨張吸収体が配置されるステータ室の形状に適合した形状とすることにより、位置決めや製造が容易となる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記膨張吸収体が、前記充填物に分散された複数の小片であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のキャンドモータである。同じ形状、寸法の膨張吸収体を用意し、空間の形状や寸法に合わせて数を変えることにより膨張吸収体の量を調整することができる。
請求項７に記載の発明は、前記膨張吸収体が、球体であることを特徴とする請求項６に記載のキャンドモータである。製造が容易でコストが安く、均等な分散配置も容易であり、充填物との接触面積も大きいので膨張吸収効率も良い。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明のキャンドモータの水中ポンプに適用された第１の実施例の断面図を示すもので、図５，６と同じ箇所は符号を同じとして説明を省く。このキャンドモータは全体が密閉された筒状のケーシングＣに収容されている。中央に、軸体１１が上下の軸受１２，１３で支持されており、これの周囲にはロータ２が固定されている。ステータ１は、ロータ２の外側を取り囲む筒状の空間であるステータ室４に収容されている。ステータキャン６の径方向内側の軸体１１、ロータ２、軸受１２，１３を含む空間１４には潤滑及び冷却のための流体が封入されており、この空間１４と外部空間はケーシングＣ下部にバネ１５で張設されたダイアフラム１６により区切られて内外の圧力差を緩和するようにしている。
【００１３】
このステータ室４は、フレーム５とステータキャン６及び上下の側板１７，１８で囲まれて形成され、ステータコア７とこれに巻き掛けられたコイル３が収容されているとともに、残余の空間には樹脂等の充填物Ｆが充填されている。ステータ室４はこのステータコア７とコイル３により上下に仕切られ、それぞれの空間の充填物Ｆには、上部側板１７の下方及び下部側板１８の上方の位置に充填物Ｆの膨張を吸収するための膨張吸収体１９が配置されている。
【００１４】
この膨張吸収体１９は、適当な弾性体、例えば、ゴム、充填物である樹脂より被圧縮性の大きい樹脂、あるいは発泡して気泡を含む状態で固化した発泡性樹脂が採用でき、又は適宜の被圧縮性を持つ非弾性材料なども採用できる。好適な材料としては、エチレンプロピレンゴムやシリコンゴム等が挙げられる。この膨張吸収体１９は、図２（ａ）のように、外径がフレーム５内径よりも小さく、内径がステータキャン６外径よりも大きい中空円盤形状または円筒形状に形成され、その量（体積）は、素材の収縮量とステータ１の温度上昇に伴って必要となる吸収膨張量とを勘案して決定される。
【００１５】
また、上部側板１７には電源ケーブル２０が接続されている端子台２１が設けられ、この部分に配置された膨張吸収体１９には、図２（ｂ）に示すように端子台２１からの口出線２２を通すための切欠２３が形成されている。なお、この切欠は図２（ｃ）に示すように口出線の位置に応じて内側に形成してもよい。
【００１６】
このように構成されたキャンドモータを用いた水中ポンプを使用するために水中に浸漬させると、ダイアフラム１６に浸漬深さに応じた圧力が掛かり、軸体１１を取りまく空間１４の中の流体の圧力も上昇する。この圧力によりステータキャン６は外側に向けて押されるが、ステータ室４内には樹脂等の充填物Ｆが充填されており、また、膨張吸収体１９もある程度の剛性を備えているので、ステータキャン６が大きく変形することはない。
【００１７】
この状態でモータが運転されると、消費電力の一部が熱となってモータの温度が上昇する。ステータ室４内の樹脂等の充填物Ｆの熱膨張率がケーシングＣ及びステータキャン６より大きい、あるいはその温度が周囲より高くなった場合、充填物Ｆは膨張してケーシングＣ、特にステータキャン６を変形させようとするが、被圧縮性の高い素材からなる膨張吸収体１９自体が変形して膨張を吸収し、ステータキャン６の変形を防止する。ステータキャン６の内側の空間１４の流体の温度も上昇するが、それによる圧力はダイアフラム１６を通して外部に逃げるので変形を起こさない。
【００１８】
図３は、この発明の第２の実施例を示すもので、従来方式のエアチャンバ（空間）Ｓと本発明の膨張吸収体とを併用したものである。エアチャンバＳを構成する場合は、内側からの圧力に対するステータキャン６の剛性は低いが、モータ周囲の圧力がそれ程大きくない場合、すなわち比較的浅いところで用いられる水中ポンプ用のキャンドモータでは静水圧による変形圧力に耐えることができる。従って、膨張吸収体１９を一方に使用するだけで済むため、素材コスト、製造コストも安価である。
【００１９】
図４は、この発明の第３の実施例を示すもので、小径の球体状の膨張吸収体１９ａを充填物の中に分散させて配置している。個々の球体の大きさ、数は、ステータ室４の寸法や必要な膨張吸収量などを勘案して決める。この実施例では、ある大きさの球体状の膨張吸収体を用意しておき、空間の大きさに応じてその数を変えることにより膨張吸収体の量の調整ができる。従って、予めステータ室の大きさに合わせた膨張吸収体を用意する必要がなく、製造の作業が簡単となる。また、膨張吸収体が分散して配置されているので、あらゆる方向に対して均等に膨張吸収機能が発揮される。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、適宜の被圧縮性と剛性とを備えた素材からなる膨張吸収体をステータ室内に設置することにより、ステータキャン自体のある程度の剛性を確保しつつ、樹脂等の充填物の熱膨張を吸収するので、キャンドモータの昇温によりステータキャン等の構造部材に加わる応力を緩和することができる。従って、モータの許容温度範囲内ではステータキャンを変形させる程の応力が掛からないので、ステータキャンがロータ等の回転体に接触する等の不具合を防ぐことができ、しかも、特別の樹脂ではなく一般的な流動性のよい樹脂を用いることができ、構成が簡単で作成にも手間が掛からない。膨張吸収体として弾性体を用いれば、膨張による応力に応じて変形して膨張を吸収し、膨張がなくなると元の大きさに復帰するので、経時的な劣化が少なく耐用性が高い構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のキャンドモータの断面図である。
【図２】この発明のキャンドモータに用いる膨張吸収体の例を示す斜視図である。
【図３】この発明の第２実施例のキャンドモータの断面図である。
【図４】この発明の第３実施例のキャンドモータのステータを示す断面図である。
【図５】従来のキャンドモータの断面図である。
【図６】従来のキャンドモータの他の例の断面図である。
【符号の説明】
１ ステータ
２ ロータ
４ ステータ室
１９，１９ａ 膨張吸収体
Ｆ 充填物
Ｓ エアチャンバ（空間）
Claims (7)
- ロータの周囲にステータを収容する筒状の閉鎖したステータ室を形成し、このステータ室内に樹脂からなる充填物を配したキャンドモータにおいて、
前記閉鎖したステータ室の内部の前記充填部中に、該充填物の熱膨張を吸収する１個または複数個の膨張吸収体を、前記ステータ室を構成する部材と独立させて埋設し、前記充填物が膨張した際に前記ステータ室の変形を防止するようにしたことを特徴とするキャンドモータ。 - 前記膨張吸収体は弾性体であることを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータ。
- 前記弾性体は、ゴム、樹脂及び発泡性樹脂又はこれらの組み合わせた構造であることを特徴とする請求項２に記載のキャンドモータ。
- 前記ステータ室の一端に空気等の気体を満たし、前記充填物の熱膨張を吸収するエアチャンバを構成し、他端に前記膨張吸収体を配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のキャンドモータ。
- 前記膨張吸収体は中空円盤または円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のキャンドモータ。
- 前記膨張吸収体は前記充填物に分散された複数の小片であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のキャンドモータ。
- 前記膨張吸収体は、球体であることを特徴とする請求項６に記載のキャンドモータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT95A000132 | 1995-01-27 | ||
| IT95VI000132A IT1281624B1 (it) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Motore incapsulato |
Publications (2)
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