JP5457236B2 - Canned rotating electric machine - Google Patents

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    • H02K5/128Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs

Description

本発明は、固定子がキャンに包囲されたキャンド構造の回転電機に関し、特に回転子室が高圧のポンプ作動液で満たされるノンシールポンプ駆動用電動機として好適なキャンド構造の回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electric machine having a can structure in which a stator is surrounded by a can, and more particularly to a rotating electric machine having a can structure suitable as an electric motor for driving a non-seal pump in which a rotor chamber is filled with a high-pressure pump hydraulic fluid.

従来、固定子を構成する固定子コア及び固定子巻線がキャンに包囲されたキャンド構造のノンシールポンプ駆動用高圧電動機、特に極数が4P〜6Pの大型(数千kW)で回転子室が高圧(1〜2kg/mm)のポンプ作動液で満たされる誘導電動機においては、キャンを貫通する磁束によって発生する渦電流損を低減し、且つ高い内圧条件に耐え、高い気密性が要求される。 Conventionally, a high-pressure motor for driving a non-seal pump with a can structure in which a stator core and a stator winding constituting a stator are surrounded by a can, particularly a large (several thousand kW) rotor chamber having a pole number of 4P to 6P. In induction motors filled with high pressure (1-2 kg / mm 2 ) pump hydraulic fluid, eddy current loss caused by magnetic flux penetrating the can is reduced, high internal pressure conditions are tolerated, and high airtightness is required. .

このようなキャン構造の誘導電動機ではキャン損(渦電流損)を低減させるためには樹脂材等の絶縁材料からなるキャンを使用するのがよく、更に回転子室内を満たす高圧のポンプ作動液に耐えるための構造として、キャンを構成する材料に繊維強化プラスチック(FRP)を採用することが考えられる。また、回転子室が高圧のポンプ作動液で満たされ、回転子が高速回転するとポンプ作動液も回転子と同様の周速でキャン表面を流れるため、FRPで構成されたキャン表面が液流摩擦によるエロージョンが発生し磨耗する場合があり、磨耗の程度が進むとキャンの気密性を損なう可能性がある。そこでキャンの材料にFRPを使用する場合、上記エロージョン対策も必要となる。   In such an induction motor with a can structure, in order to reduce the can loss (eddy current loss), it is preferable to use a can made of an insulating material such as a resin material, and further to a high-pressure pump hydraulic fluid that fills the rotor chamber. As a structure for withstanding, it is conceivable to employ fiber reinforced plastic (FRP) as a material constituting the can. In addition, since the rotor chamber is filled with high-pressure pump hydraulic fluid and the rotor rotates at a high speed, the pump hydraulic fluid flows through the can surface at the same peripheral speed as the rotor. There is a case where erosion due to erosion occurs and wear occurs, and if the degree of wear increases, the airtightness of the can may be impaired. Therefore, when FRP is used as the material for the can, the above erosion countermeasure is required.

また、回転子室内のポンプ作動液が高い周速で流れることから、キャンと回転子間のギャップで流体摩擦損が発生する。この流体摩擦損は設定するギャップの長さによっては莫大な損失量となり、回転子室流体の強制循環による冷却等の一般的な冷却方法では冷却効率の限界から、流体摩擦損も低減する必要がある。   Further, since the pump hydraulic fluid in the rotor chamber flows at a high peripheral speed, fluid friction loss occurs in the gap between the can and the rotor. This fluid friction loss is a huge loss depending on the length of the gap to be set, and in general cooling methods such as cooling by forced circulation of rotor chamber fluid, it is necessary to reduce the fluid friction loss from the limit of cooling efficiency. is there.

また、上記高圧誘導電動機を原子炉のノンシール構造の冷却ポンプ駆動用に使用する場合は、ポンプ作動液が高温となることから、耐熱性が必要となると共に、耐放射線性も必要となる。   Further, when the high-pressure induction motor is used for driving a cooling pump having a non-seal structure of a reactor, the pump hydraulic fluid becomes high temperature, so that heat resistance is required and radiation resistance is also required.

従来、キャン材料にFRPを用いたキャンド構造の電動機としては、特許文献1に開示された耐熱耐圧形永久磁石同期電動機や特許文献2に開示されたガス密性を向上させたキャンドモータがある。   Conventionally, as a motor having a can structure using FRP as a can material, there are a heat-resistant pressure-resistant permanent magnet synchronous motor disclosed in Patent Document 1 and a canned motor with improved gas tightness disclosed in Patent Document 2.

特開平5−153749号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-153749 特開2001−231213号公報JP 2001-231213 A

回転子室を満たす高圧高温のポンプ作動液に対する耐圧性や耐熱性、FRP材で構成されたキャンのポンプ作動液の高速流に対する耐エロージョン性に対する対策、更には耐放射線性を考慮したキャンド構造の回転電機として、特願2010−27016を出願している。その中で、外径側の第1層を圧力変形、座屈に強いFRP、内径側の第2層を、流体密封性、耐エロージョン性に優れた薄板金属で構成する複層構造キャンを提案している。高強度樹脂と金属とでは線膨張係数が大きく異なり(例えば、PEEKとインコネルでは4倍以上の違いがある。)、第1層FRPと第2層薄板金属の温度差がない場合でも、使用温度が高いほど樹脂部の方が相対的に長くなりやすい。また、薄板金属部は渦電流により発熱するため、キャン部に内部流体を循環させて冷却するが、それでも薄板金属部からモータフレームまでを等温に保つことは困難で、ここでも熱膨張差が生じる。   The pressure resistance and heat resistance of the high-pressure and high-temperature pump hydraulic fluid that fills the rotor chamber, the countermeasure against the erosion resistance against the high-speed flow of the pump hydraulic fluid of the can made of FRP material, and the canned structure considering radiation resistance Patent application 2010-27016 has been filed as a rotating electrical machine. Among them, we propose a multi-layered can that consists of FRP that resists pressure deformation and buckling on the outer diameter side first layer, and a thin metal plate that has excellent fluid tightness and erosion resistance on the inner diameter side second layer. doing. Even if there is no temperature difference between the first layer FRP and the second layer sheet metal, the linear expansion coefficient differs greatly between high-strength resin and metal (for example, there is a difference of 4 times or more between PEEK and Inconel). The higher the value, the longer the resin part tends to be relatively longer. In addition, since the thin metal part generates heat due to eddy current, the internal fluid is circulated through the can part to cool it. However, it is still difficult to keep the thin metal part from the motor frame isothermal, and here also a difference in thermal expansion occurs. .

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、樹脂部、薄板金属部、モータフレームの間で生じる熱膨張差を吸収してそれぞれに過大な応力が生じないようにすることの可能な樹脂層と薄板金属層を有する複層構造キャンを備えた回転電機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and is a resin capable of absorbing a difference in thermal expansion generated between a resin part, a thin metal part, and a motor frame so that excessive stress is not generated in each of them. An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine including a multilayer structure can having a layer and a thin metal layer.

上記課題を解決するため本発明は、円筒状フレーム内に固定子巻線を装填した固定子鉄心を挿入固定し、該固定子巻線及び該固定子鉄心をキャンで包囲し、該キャンで囲まれた空間に回転自在にロータを配置したキャンド構造の回転電機において、キャンは、樹脂製からなる第1層と薄板金属からなる第2層とで構成される複層構造であり、第2層の薄板金属端部にベローズ部又はダイヤフラム部を設けたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention inserts and fixes a stator core having a stator winding loaded in a cylindrical frame, surrounds the stator winding and the stator core with a can, and surrounds the can with the can In a rotating electrical machine having a can structure in which a rotor is rotatably arranged in a space, the can has a multi-layer structure including a first layer made of a resin and a second layer made of a thin metal plate. A bellows portion or a diaphragm portion is provided at the end of the thin metal plate.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、第1層と前記円筒状フレームとの軸方向の対向箇所の一方に、第1層を円筒フレームに対して軸方向に付勢するバネ機構を設けたことを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, a spring mechanism for urging the first layer in the axial direction relative to the cylindrical frame is provided at one of the axially opposed portions of the first layer and the cylindrical frame. It is provided.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、円筒状フレームの軸方向の両端部にはそれぞれ前記円筒状フレームに接合されたエンドピースが設けられ、第2層の両端はそれぞれのエンドピースに接合されていることを特徴とする。   Further, in the rotating electric machine having the above-mentioned can structure, the present invention provides an end piece joined to the cylindrical frame at both ends in the axial direction of the cylindrical frame, and both ends of the second layer are connected to the end pieces. It is characterized by being joined.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、第1層の軸方向の両端はそれぞれのエンドピースに対向し、該エンドピース間の間隔は第1層の軸方向の長さより所定量大きくなっていることを特徴とする。   Further, in the rotating electrical machine having the above canned structure according to the present invention, both ends of the first layer in the axial direction are opposed to the respective end pieces, and the interval between the end pieces is larger than the axial length of the first layer by a predetermined amount. It is characterized by.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、バネ機構を設けた側の円筒状フレームと第1層との隙間部に内径側に弾性変形可能なOリングを挿入したことを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, an O-ring that is elastically deformable on the inner diameter side is inserted into a gap portion between the cylindrical frame on the side where the spring mechanism is provided and the first layer.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、ベローズ部は円筒形のベローズであることを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, the bellows portion is a cylindrical bellows.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、ベローズ外径側谷部と該谷部が対向する円筒状フレームの内径側の間に割りリング型強め輪を設けたことを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, a split ring type reinforcing wheel is provided between a bellows outer diameter side trough and an inner diameter side of a cylindrical frame facing the trough.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、前記ダイヤフラム部は半径方向に広がるベローズで構成されることを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, the diaphragm portion is constituted by a bellows extending in a radial direction.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、ダイヤフラム部は円筒状フレームの軸方向端面に対向して設けられ、ダイヤフラム部を構成するベローズはその円筒状フレーム側の谷部と該谷部が対向する円筒状フレームの軸方向端面の間に強め輪を設けたことを特徴とする。   In the rotating electric machine having the above canned structure, the diaphragm portion is provided to face the axial end surface of the cylindrical frame, and the bellows constituting the diaphragm portion includes a valley portion on the cylindrical frame side and the valley portion. A strong ring is provided between the axial end faces of the opposing cylindrical frames.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、ベローズ部又はダイヤフラム部は第2層の薄板金属より厚い薄板金属で構成されていることを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, the bellows portion or the diaphragm portion is made of a thin metal plate thicker than the second-layer thin metal plate.

また、本発明は上記キャンド構造の回転電機において、ベローズ部又はダイヤフラム部には連続して第2層の薄板金属より厚い薄板金属からなる胴部が設けられており、該胴部で第2層とフレームとの境界部分を覆っていることを特徴とする。   According to the present invention, in the rotating electric machine having the above canned structure, the bellows portion or the diaphragm portion is continuously provided with a body portion made of a thin plate metal that is thicker than the thin metal plate of the second layer. It covers the boundary between the frame and the frame.

本発明によれば、キャンの第2層の薄板金属端部にベローズ部又はダイヤフラム部を設けたので、ベローズ部又はダイヤフラム部により、第2層の薄板金属とフレームの熱膨張差を吸収し、第2層の薄板金属に発生する応力を緩和することができ、第2層の座屈変形を防止できる。   According to the present invention, since the bellows portion or the diaphragm portion is provided at the thin metal end portion of the second layer of the can, the bellows portion or the diaphragm portion absorbs the thermal expansion difference between the thin metal plate of the second layer and the frame, The stress generated in the sheet metal of the second layer can be relaxed, and the buckling deformation of the second layer can be prevented.

また、本発明によれば、キャンの第1層と円筒状フレームとの軸方向の対向箇所の一方に、第1層を円筒フレームに対して軸方向に付勢するバネ機構を設けたので、第1層と他端面と円筒フレーム端面の間に隙間が発生することなく、第2層の薄板金属が隙間に押し込まれて変形することがない。   Further, according to the present invention, the spring mechanism for urging the first layer in the axial direction with respect to the cylindrical frame is provided at one of the axially opposed portions of the first layer of the can and the cylindrical frame. There is no gap between the first layer, the other end face, and the end face of the cylindrical frame, and the thin metal sheet of the second layer is not pushed into the gap and deformed.

また、本発明によれば、円筒状フレームの軸方向の両端部にはそれぞれ円筒状フレームに接合されたエンドピースが設けられ、第2層の両端はそれぞれのエンドピースに接合されているので、第2層と円筒状フレームの間の気密性が維持できる。   Further, according to the present invention, the end pieces joined to the cylindrical frame are provided at both ends in the axial direction of the cylindrical frame, and both ends of the second layer are joined to the respective end pieces. Airtightness between the second layer and the cylindrical frame can be maintained.

また、本発明によれば、第1層の軸方向の両端はそれぞれのエンドピースに対向し、該エンドピース間の間隔は第1層の軸方向の長さより所定量大きくなっているので、第1層の端部とエンドピースの間に隙間ができ、該隙間で第1層の軸方向の伸びを吸収することができる。   Further, according to the present invention, both ends of the first layer in the axial direction are opposed to the respective end pieces, and the interval between the end pieces is larger than the length of the first layer in the axial direction by a predetermined amount. A gap is formed between the end portion of one layer and the end piece, and the axial extension of the first layer can be absorbed by the gap.

また、本発明によれば、バネ機構を設けた側の円筒状フレームと第1層との隙間部に内径側に弾性変形可能なOリングを挿入したので、ベローズの胴部の半径方向変位を抑制できる。   Further, according to the present invention, since the O-ring which can be elastically deformed on the inner diameter side is inserted into the gap between the cylindrical frame on the side where the spring mechanism is provided and the first layer, the radial displacement of the bellows body is reduced. Can be suppressed.

また、本発明によれば、ベローズ部は円筒形のベローズであるので、薄板金属からなる第2層の軸方向の収縮をスムーズに吸収できる。   According to the present invention, since the bellows portion is a cylindrical bellows, the contraction in the axial direction of the second layer made of a thin metal plate can be smoothly absorbed.

また、本発明によれば、ベローズ外径側谷部と該谷部が対向する円筒状フレームの内径側の間に割りリング型強め輪を設けたので、強め輪で補強された分ベローズの厚みを小さくでき、ベローズの半径方向の変形を防止できると共に、軸方向の伸縮性を維持できる。   Further, according to the present invention, since the split ring type strong wheel is provided between the bellows outer diameter side trough and the inner diameter side of the cylindrical frame facing the trough, the thickness of the bellows reinforced by the strong wheel , The deformation of the bellows in the radial direction can be prevented, and the stretchability in the axial direction can be maintained.

また、本発明によれば、ダイヤフラム部は半径方向に広がるベローズで構成されるので、薄板金属からなる第2層の軸方向の収縮をスムーズに吸収できる。   In addition, according to the present invention, the diaphragm portion is configured by a bellows that spreads in the radial direction, so that the axial contraction of the second layer made of a thin metal plate can be smoothly absorbed.

また、本発明によれば、ダイヤフラム部は円筒状フレームの軸方向端面に対向して設けられ、ダイヤフラム部を構成するベローズはその円筒状フレーム側の谷部と該谷部が対向する円筒状フレームの軸方向端面の間に強め輪を設けたので、強め輪で補強された分ベローズの厚みを小さくでき、ベローズのポンプ作動液圧による変形を防止できると共に、薄板金属からなる第2層の軸方向の収縮をスムーズに吸収できる。   Further, according to the present invention, the diaphragm portion is provided to face the axial end surface of the cylindrical frame, and the bellows constituting the diaphragm portion is a cylindrical frame in which the valley portion on the cylindrical frame side faces the valley portion. Since a strong ring is provided between the axial end faces of the bellows, the thickness of the bellows reinforced by the strong ring can be reduced, the bellows can be prevented from being deformed by the hydraulic pressure of the pump, and the shaft of the second layer made of sheet metal Smoothly absorbs direction shrinkage.

また、本発明によれば、ベローズ部又はダイヤフラム部には連続して第2層の薄板金属より厚い薄板金属からなる胴部が設けられており、該胴部で第2層とフレームとの境界部分を覆っているので、例えば境界部分が熱膨張差などにより微小な凹凸を生じたとしても、この境界部でのポンプ作動液圧による変形や破損を防止できる。   According to the present invention, the bellows portion or the diaphragm portion is continuously provided with a body portion made of a thin metal plate that is thicker than the thin metal plate of the second layer, and at the body portion, the boundary between the second layer and the frame is provided. Since the portion is covered, for example, even if the boundary portion has minute irregularities due to a difference in thermal expansion or the like, deformation or breakage due to the pump hydraulic pressure at this boundary portion can be prevented.

本発明に係るキャンド構造の回転電機の一例としてノンシールポンプと該ポンプを駆動するキャンド構造の誘導電動機からなるポンプモータの概略構成を示す縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of a pump motor including a non-seal pump and a canned induction motor that drives the pump as an example of a rotating electrical machine having a can structure according to the present invention. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG. 図1に示すポンプモータの一部断面構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a partial cross section structure of the pump motor shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態例について、詳細に説明する。なお、本実施形態例では、回転電機として誘導電動機を例に説明するが、本発明に係る回転電機はこれに限定されるものではない。図1は本発明に係るキャンド構造の回転電機の一例として縦型ノンシールポンプと該ポンプを駆動するキャンド構造の誘導電動機からなるポンプモータの概略構成を示す縦断面図である。図示するように、本ポンプモータは、ポンプ部Pとモータ部Mから構成されている。ポンプ部Pはノンシールポンプであり、吸込口2、吐出口3を具備するポンプケーシング1を備え、該ポンプケーシング1内に主軸6の端部に固定された羽根車5が配置されている。ポンプケーシング1は羽根車側ブラケット7に装着されている。なお、主軸6は上下に配置された軸受16、16にて回転自在に支持されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In the present embodiment, an induction motor is described as an example of a rotating electrical machine, but the rotating electrical machine according to the present invention is not limited to this. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a pump motor including a vertical non-seal pump and a canned induction motor for driving the pump as an example of a rotating electrical machine having a can structure according to the present invention. As shown in the drawing, the pump motor is composed of a pump part P and a motor part M. The pump part P is a non-seal pump, and includes a pump casing 1 having a suction port 2 and a discharge port 3, and an impeller 5 fixed to an end of the main shaft 6 is disposed in the pump casing 1. The pump casing 1 is mounted on the impeller side bracket 7. The main shaft 6 is rotatably supported by bearings 16 and 16 disposed above and below.

モータ部Mは誘導電動機であり、モータフレーム10の円筒状のフレーム本体11内に挿入固定されたモータ固定子17を備え、該モータ固定子17内に主軸6の中央部に固定されたモータ回転子20が配置されている。フレーム本体11の両端部は羽根車側のフレーム側板12と反羽根車側のフレーム側板13に装着されている。フレーム側板12はポンプ部Pの羽根車側ブラケット7に固定されている。フレーム側板12には補強環部18が一体的に設けられ、該補強環部18の端部はモータ固定子17の固定子鉄心17aの羽根車側端面近傍まで延びている。また、フレーム側板13には補強環部19が一体的に設けられ、該補強環部19の端部はモータ固定子17の固定子鉄心17aの反羽根車側端面近傍まで延びている。   The motor unit M is an induction motor, and includes a motor stator 17 inserted and fixed in a cylindrical frame body 11 of the motor frame 10, and a motor rotation fixed to the central portion of the main shaft 6 in the motor stator 17. A child 20 is arranged. Both end portions of the frame main body 11 are attached to a frame side plate 12 on the impeller side and a frame side plate 13 on the anti-impeller side. The frame side plate 12 is fixed to the impeller side bracket 7 of the pump part P. A reinforcing ring portion 18 is integrally provided on the frame side plate 12, and an end portion of the reinforcing ring portion 18 extends to the vicinity of the impeller side end surface of the stator core 17 a of the motor stator 17. The frame side plate 13 is integrally provided with a reinforcing ring portion 19, and the end of the reinforcing ring portion 19 extends to the vicinity of the end face on the side opposite to the impeller side of the stator core 17 a of the motor stator 17.

21は後に詳述するように、繊維強化プラスチック(FRP)又はプラスチックからなる第1層と該第1層の内面に配置された薄板金属からなる第2層とで構成される円筒状のキャンである。該キャン21の外周のFRP面はモータ固定子17の固定子鉄心17a、モータフレーム10を構成する補強環部18、補強環部19、フレーム側板12、及びフレーム側板13の内周面に密接している。フレーム側板12及びフレーム側板13との間に羽根車側のOリング22及び反羽根車側のOリング23を介在させている。また、フレーム側板12、13の軸方向端部は環状のエンドピース12a、13aとしてフレーム側板12、13の本体とは別体に形成されて、接合部D(図2(a),(b)参照)で溶接されている(ここで、エンドピース12a、13aはモータフレーム10の一部であるフレーム側板12、13の一部としている)。そして、図2(a)、(b)に示すように、キャン21の第2層21bの薄板金属部はエンドピース12a、13aと溶接部Cで溶接されていて、モータ固定子17が配置された固定子室14を密封状態にしている。また、円筒状のキャン21で囲まれた空間はモータ回転子20が配置回転する回転子室15となっている。   21 is a cylindrical can composed of a first layer made of fiber reinforced plastic (FRP) or plastic and a second layer made of a thin metal plate disposed on the inner surface of the first layer, as will be described in detail later. is there. The outer peripheral FRP surface of the can 21 is in close contact with the stator core 17 a of the motor stator 17, the reinforcing ring 18, the reinforcing ring 19, the frame side plate 12, and the inner peripheral surface of the frame side plate 13 constituting the motor frame 10. ing. An O-ring 22 on the impeller side and an O-ring 23 on the anti-impeller side are interposed between the frame side plate 12 and the frame side plate 13. Further, the end portions in the axial direction of the frame side plates 12 and 13 are formed separately from the main bodies of the frame side plates 12 and 13 as annular end pieces 12a and 13a, and joined portions D (FIGS. 2A and 2B). (Refer to FIG. 2), where the end pieces 12a and 13a are part of the frame side plates 12 and 13 which are part of the motor frame 10. 2 (a) and 2 (b), the thin plate metal portion of the second layer 21b of the can 21 is welded to the end pieces 12a and 13a and the welded portion C, and the motor stator 17 is disposed. The stator chamber 14 is sealed. A space surrounded by the cylindrical can 21 is a rotor chamber 15 in which the motor rotor 20 is arranged and rotated.

上記構成のポンプモータにおいて、モータ部Mの固定子巻線17bに電源装置のインバータ(図示せず)から所定周波数、所定電圧の3相電力を供給することにより、回転磁界が発生し、モータ回転子20が回転する。これにより主軸6に固定された羽根車5が回転し、ポンプケーシング1の吸込口2から吸込まれたポンプ作動液は吐出口3から吐出される。このときポンプ部Pはノンシールポンプであるから、回転子室15内はポンプ作動液で満たされ、該作動液はモータ回転子20により攪拌され、キャン21の内周面にはモータ回転子20の周速と略同じ流速のポンプ作動液が流れると共に、ポンプ作動液の圧力が加わる。   In the pump motor having the above-described configuration, a rotating magnetic field is generated by supplying three-phase power having a predetermined frequency and a predetermined voltage from an inverter (not shown) of the power supply device to the stator winding 17b of the motor unit M. The child 20 rotates. Thereby, the impeller 5 fixed to the main shaft 6 rotates, and the pump hydraulic fluid sucked from the suction port 2 of the pump casing 1 is discharged from the discharge port 3. At this time, since the pump part P is a non-seal pump, the rotor chamber 15 is filled with pump hydraulic fluid, the hydraulic fluid is agitated by the motor rotor 20, and the can 21 has an inner peripheral surface of the motor rotor 20. A pump hydraulic fluid having a flow rate substantially equal to the peripheral speed flows and a pressure of the pump hydraulic fluid is applied.

図2は上記構成のポンプモータの一部の断面構成を示す図で、図2(a)は反羽根車側の端部を、図2(b)は羽根車側の端部を示す。図示するように、キャン21は第1層21aと第2層21bとからなる2層構造のキャンである。第1層21aの構成材料としては、高い耐熱性、機械的強度を持つPEEK(ポリエーテル・エーテルケトン)又はPI(ポリイミド)樹脂を使用する。更に、機械的な強度を高めるためガラス、アラミド、カーボンの長繊維等、高強度を有する強化繊維を樹脂中に配して強化したFRPを使用している。なお、FRPの樹脂としては、PEEKやPIの他に、ポリエステルアミドイミド、ポリヒダントイン、イソシアヌレート変性ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、エポキシを用いることもできる。これらの樹脂は共通して耐高温性や耐放射線性を有する樹脂であり、耐高温性や耐放射線性を要求される用途に適している。これらの樹脂の中でも、特にPEEKやPIは原子力発電所での使用実績が高く、PEEK又はPIは、原子力発電所での使用に特に適している。   2A and 2B are diagrams showing a partial cross-sectional configuration of the pump motor having the above-described configuration. FIG. 2A shows an end portion on the side opposite to the impeller, and FIG. 2B shows an end portion on the impeller side. As illustrated, the can 21 is a can having a two-layer structure including a first layer 21a and a second layer 21b. As a constituent material of the first layer 21a, PEEK (polyether ether ketone) or PI (polyimide) resin having high heat resistance and mechanical strength is used. Furthermore, in order to increase mechanical strength, FRP is used which is reinforced by arranging reinforcing fibers having high strength such as glass, aramid, carbon long fibers, etc. in the resin. In addition to PEEK and PI, polyesteramide imide, polyhydantoin, isocyanurate-modified polyesterimide, polyamideimide, polyester, and epoxy can also be used as the FRP resin. These resins are commonly resins having high temperature resistance and radiation resistance, and are suitable for applications requiring high temperature resistance and radiation resistance. Among these resins, PEEK and PI are particularly used in nuclear power plants, and PEEK or PI is particularly suitable for use in nuclear power plants.

また、キャン21の第2層21bは第1層21aの内周面に密接させて配置した薄板金属である。このように、第1層21aの内周面に薄板金属からなる第2層21bを密接させて設けることにより、より高い気密度の確保と、キャン21内のポンプ作動液の液流が耐摩耗性の薄板金属からなる第2層21bの内周面に接することになり、キャン21内周面のポンプ作動液の液流による磨耗(エロージョン)を防止できる。   The second layer 21b of the can 21 is a thin metal plate disposed in close contact with the inner peripheral surface of the first layer 21a. In this way, by providing the second layer 21b made of a thin metal plate in close contact with the inner peripheral surface of the first layer 21a, it is possible to secure a higher air density and to prevent the flow of the pump hydraulic fluid in the can 21 from wear. It contacts the inner peripheral surface of the second layer 21b made of a thin metal sheet, and can prevent wear (erosion) due to the flow of the pump working fluid on the inner peripheral surface of the can 21.

上記のようにキャン21をFRPからなる第1層21aの内周面に薄板金属を密接して配置してなる第2層21bを設けることにより、該第2層21bにキャン損(渦電流損)が発生する。しかしながら、該薄板金属の厚さを例えば0.05mm〜0.1mmとすれば、一般的に用いられる金属キャンの厚み0.2mm〜0.5mmのキャン損に対して、1/10〜1/2のキャン損となる。また、樹脂層中に導電性のあるカーボン繊維を配した場合も、キャン損(渦電流損)が発生するが、カーボン繊維を配したFRPの体積抵抗率はステンレス鋼等と比較し100倍程の値であるため、キャン21が一定の厚みであれば、カーボン繊維を配したFRP部分のキャン損はステンレス鋼等に対して1/100と大幅に低減できることは明らかである。   As described above, by providing the second layer 21b in which the thin plate metal is disposed in close contact with the inner peripheral surface of the first layer 21a made of FRP, the can 21 has a can loss (eddy current loss). ) Occurs. However, if the thickness of the thin metal plate is 0.05 mm to 0.1 mm, for example, the can loss of the commonly used metal can thickness 0.2 mm to 0.5 mm is 1/10 to 1 / 2 can loss. In addition, even when conductive carbon fibers are arranged in the resin layer, can loss (eddy current loss) occurs, but the volume resistivity of FRP with carbon fibers arranged is about 100 times that of stainless steel or the like. Therefore, if the can 21 has a constant thickness, it is clear that the can loss of the FRP portion where the carbon fiber is arranged can be significantly reduced to 1/100 of stainless steel or the like.

キャン21の第1層21aを形成する樹脂に熱硬化型のPI樹脂を用い、樹脂成形工程中に真空引き及び加圧加熱硬化によってボイドの少ない緻密な組織とすれれば、気密性・止水性の高い第1層21aを構成できる。アラミド樹脂からなる繊維で強化したFRPからなる第1層21aの円周方向の引っ張り強度はステンレス鋼などの金属材料と比較し同等〜3倍程度となる。   If a thermosetting PI resin is used as the resin forming the first layer 21a of the can 21 and a dense structure with few voids is formed by evacuation and pressure heat curing during the resin molding process, airtightness and water-stopping properties are achieved. A high first layer 21a can be formed. The tensile strength in the circumferential direction of the first layer 21a made of FRP reinforced with fibers made of aramid resin is equivalent to about 3 times that of a metal material such as stainless steel.

このような複層構造のキャン21では、線膨張係数の違いが問題になる。例えば、PIやPEEKは線膨張係数が、約50×10−6[/℃]であり、第2層として好適な耐磨耗性の高いインコネルの線膨張係数は約12×10−6[/℃]である。仮に、キャン長さが1000mmでモータ運転時のキャン平均温度が75℃とすると、常温(25℃)で長さが等しい樹脂と金属は、使用温度時でδ=1000×(75.25)×(50.12)×10−6=1.9mmの伸び差が生じる。本実施形態では、キャン21の樹脂部分(第1層21a)がFRPで構成されるため、長繊維の方向、密度を調整することにより薄板金属部(第2層21b)との線膨張係数の差をこの例よりも小さくすることも可能だが、両者の線膨張係数を一致させることは困難である。 In the can 21 having such a multilayer structure, a difference in linear expansion coefficient becomes a problem. For example, PI and PEEK have a linear expansion coefficient of about 50 × 10 −6 [/ ° C.], and Inconel suitable for the second layer has a high coefficient of linear expansion of about 12 × 10 −6 [/ ° C]. If the can length is 1000 mm and the average temperature of the can during motor operation is 75 ° C., the resin and metal having the same length at normal temperature (25 ° C.) will have δ = 1000 × (75.25) × at the operating temperature. An elongation difference of (50.12) × 10 −6 = 1.9 mm occurs. In this embodiment, since the resin portion (first layer 21a) of the can 21 is composed of FRP, the linear expansion coefficient with the thin metal part (second layer 21b) can be adjusted by adjusting the direction and density of the long fibers. Although it is possible to make the difference smaller than this example, it is difficult to match the linear expansion coefficients of the two.

また、キャン21の第2層21bの薄板金属部は渦電流により発熱するため、キャン部に内部流体を循環させて冷却する。しかし、冷却を行っても、薄板金属部がモータフレーム10より高温となってしまうことは避けられない。この温度差によっても薄板金属である第2層21bとモータフレーム10間に熱膨張差が生じる。これらの熱膨張差により発生する応力を緩和しないと、特に構造的に脆弱で変位吸収能が最も小さい薄板金属からなる第2層21bが座屈変形してしまい、キャン21の気密密閉性が破壊される可能性がある。   Further, since the thin metal part of the second layer 21b of the can 21 generates heat due to eddy current, the internal fluid is circulated through the can part to cool it. However, even if cooling is performed, it is inevitable that the thin plate metal part becomes hotter than the motor frame 10. This temperature difference also causes a difference in thermal expansion between the second layer 21b, which is a thin metal plate, and the motor frame 10. Unless the stress generated by the difference in thermal expansion is alleviated, the second layer 21b made of a thin metal plate that is particularly fragile and has the smallest displacement absorption capability is buckled, and the hermetic sealing property of the can 21 is destroyed. There is a possibility that.

本実施形態では、キャン21の薄板金属からなる第2層21bとフレーム側板12、13とを、長手方向の少なくとも一方(ここでは反羽根車側)でベローズ部21cを介して接合する。このベローズ部21cにより第2層21bの薄板金属部とモータフレーム10のフレーム本体11の熱膨張差を吸収し、第2層21bの薄板金属部に発生する応力を緩和する。図2(a)において、第2層21bの薄板金属の長手方向の一端は、ベローズ部21cにAの箇所で溶接されている。そして図2(b)に示すように、第2層21bの薄板金属部の他端は羽根車5側のエンドピース12aに溶接されている。そのエンドピース12a、13aはそれぞれフレーム側板12、13にDの箇所で溶接されている。このように第2層21bの薄板金属部の一端はエンドピース12aを介して羽根車側のフレーム側板12に接合されて、もう一方のベローズ部21cの端部はエンドピース13aに溶接される。そしてエンドピース12a、13aはそれぞれDの箇所で羽根車側のフレーム側板12、反羽根車側のフレーム側板13に溶接される。   In the present embodiment, the second layer 21b made of a thin metal plate of the can 21 and the frame side plates 12 and 13 are joined via the bellows portion 21c in at least one of the longitudinal directions (here, the side opposite to the impeller). The bellows portion 21c absorbs a difference in thermal expansion between the thin plate metal portion of the second layer 21b and the frame main body 11 of the motor frame 10, and relieves stress generated in the thin plate metal portion of the second layer 21b. In FIG. 2A, one end in the longitudinal direction of the thin metal plate of the second layer 21b is welded to the bellows portion 21c at a position A. As shown in FIG. 2B, the other end of the thin plate metal portion of the second layer 21b is welded to the end piece 12a on the impeller 5 side. The end pieces 12a and 13a are welded to the frame side plates 12 and 13 at a point D, respectively. In this way, one end of the thin metal portion of the second layer 21b is joined to the frame side plate 12 on the impeller side via the end piece 12a, and the end of the other bellows portion 21c is welded to the end piece 13a. The end pieces 12a and 13a are welded to the frame side plate 12 on the impeller side and the frame side plate 13 on the side opposite to the impeller at the position D, respectively.

なお、キャン21の第2層21bの薄板金属部は例えば0.05〜0.1mmの厚さであり、ベローズ部21cの板厚は例えば1mm程度である。溶接部C(第2層21bの薄板金属部とエンドピース12a、ベローズ部21cとエンドピース12a、13aとの溶接箇所)は、薄板の接合となるためノンフィラー溶接が用いられる。溶加材(フィラー)を用いずに、母材の変形を最小限にしつつ確実な接合を行うために、エンドピース13aの内面を先が細くなるように軸方向に延伸することで溶接箇所Cを形成している。また、両エンドピース12a、13aに挟まれるようにしてキャン21のFRP部からなる第1層21aが設置される。両エンドピース12a、13aの軸方向端面間距離は、第1層21aの軸方向長さよりも若干長くなっており、エンドピース12a、13aと第1層21aの端面が相対する一方の側に軸方向隙間Eが生じる。この隙間Eで樹脂製である第1層21aの軸方向伸びを吸収する。   The thin metal part of the second layer 21b of the can 21 has a thickness of 0.05 to 0.1 mm, for example, and the plate thickness of the bellows part 21c is about 1 mm, for example. Since the welded portion C (the welded portion between the thin plate metal portion of the second layer 21b and the end piece 12a and the bellows portion 21c and the end pieces 12a and 13a) is a thin plate joined, non-filler welding is used. In order to perform reliable joining while minimizing the deformation of the base material without using a filler material (filler), the welded portion C is formed by extending the inner surface of the end piece 13a in the axial direction so that the end piece 13a is tapered. Is forming. In addition, a first layer 21a composed of the FRP portion of the can 21 is installed so as to be sandwiched between both end pieces 12a and 13a. The distance between the axial end faces of both end pieces 12a, 13a is slightly longer than the axial length of the first layer 21a, and the end piece 12a, 13a and the end face of the first layer 21a have a shaft on one side facing each other. A direction gap E is generated. The gap E absorbs the axial extension of the first layer 21a made of resin.

樹脂製の第1層21aの内径側の薄板金属の第2層21bは非常に薄いため、第1層21aとエンドピース13aの間に軸方向隙間があると、圧力荷重により隙間E部に薄板金属製の第2層21bが食い込み変形してしまうおそれがある。これを防止するため、エンドピース13aと樹脂製の第1層21aの隙間Eの構成部の内径側は、薄板金属からなる第2層21b自体ではなく、第2層21bより厚さが厚く圧力変形のし難いベローズ部21cの胴部が覆うようにする。更に、隙間E部には軸方変形が可能でかつベローズ部21cの胴部の半径方向変位を抑制可能なように弾性Oリング24を挿入すると良い。   Since the second metal layer 21b on the inner diameter side of the resin first layer 21a is very thin, if there is an axial gap between the first layer 21a and the end piece 13a, a thin plate is formed in the gap E due to pressure load. There is a possibility that the second layer 21b made of metal may bite and deform. In order to prevent this, the inner diameter side of the constituent part of the gap E between the end piece 13a and the resin first layer 21a is not the second layer 21b itself made of a thin metal plate, but is thicker than the second layer 21b. The body of the bellows part 21c that is difficult to deform is covered. Further, an elastic O-ring 24 may be inserted into the gap E so that axial deformation is possible and radial displacement of the body of the bellows 21c can be suppressed.

また、隙間Eの構成部の軸方向他方の樹脂製の第1層21aとエンドピース12aの接触部に軸方向隙間が生じないよう、隙間Eの構成側エンドピース13aと樹脂製の第1層21aとの間に軸方向に付勢するバネ機構25が挿入している。これにより、隙間Eの構成部の軸方向他方では、常に樹脂製の第1層21aがエンドピース12a端面に押し付けられ、隙間が生じないようになっている。バネ機構25は複数が周方向に均等配置されていてもよいし、第1層21aとほぼ同径の単一のバネ機構を用いても良い。また、図ではエンドピース13aにバネ機構25を挿入する溝が設けられているが、樹脂製(FRP)の第1層21a側に溝を設けてもよい。   In addition, the constituent end piece 13a of the gap E and the first resin layer are formed so that an axial gap does not occur at the contact portion between the first resin-made layer 21a and the end piece 12a in the other axial direction of the constituent part of the gap E. A spring mechanism 25 that is urged in the axial direction is inserted between the spring 21a and 21a. As a result, the first layer 21a made of resin is always pressed against the end face of the end piece 12a on the other axial side of the constituent part of the gap E so that no gap is generated. A plurality of the spring mechanisms 25 may be equally arranged in the circumferential direction, or a single spring mechanism having substantially the same diameter as the first layer 21a may be used. Moreover, although the groove | channel which inserts the spring mechanism 25 in the figure is provided in the end piece 13a, you may provide a groove | channel on the 1st layer 21a side made from resin (FRP).

ベローズ部21cは、金属を連続する山谷の波形に成型または加工したものであるが、薄板金属からなる第2層21bの軸方向変位を容易にするためベローズ部21cの厚さを適度に薄くしてバネ強さを低く設計する必要がある。よって、ベローズ部21cが回転子室15の圧力により変形しないよう、外周側に強め輪26が装着されている。なお、一般的に、比較的薄いベローズを使用する場合は、ベローズの内側の圧力(本実施形態で言えば、モータ回転子室15の圧力)により変形しないよう、外周側に強め輪を装着することがある。通常の強め輪は一体の円周方向に連続したリング型で、フープ応力により圧力荷重を支えている。一体リング構造の強め輪はベローズ部21cの形状成型後には装着できないため、ベローズ素材となる平行円筒に強め輪26を装着しておいて、波型の金型内で一体成型している。しかし、本発明の強め輪26の場合は、フープ応力をベローズ部21cの外周側に密接するエンドピース13aが保持するため、キャン21の波形状の座屈変形を防止できる機能さえあればよい。従って、強め輪26は割りリングでよく、ベローズ部21cの形状成型後に装着可能である。   The bellows portion 21c is formed or processed into a wave shape of a continuous mountain or valley, but the thickness of the bellows portion 21c is appropriately reduced in order to facilitate the axial displacement of the second layer 21b made of a thin metal plate. Therefore, it is necessary to design the spring strength low. Therefore, the strengthening wheel 26 is mounted on the outer peripheral side so that the bellows portion 21 c is not deformed by the pressure of the rotor chamber 15. In general, when a relatively thin bellows is used, a strong ring is attached on the outer peripheral side so as not to be deformed by the pressure inside the bellows (in this embodiment, the pressure of the motor rotor chamber 15). Sometimes. A normal strong wheel is a ring type continuous in an integral circumferential direction, and supports pressure load by hoop stress. Since the strong ring of the integral ring structure cannot be mounted after the bellows portion 21c is molded, the strong ring 26 is mounted on a parallel cylinder that is a bellows material, and is integrally molded in a corrugated mold. However, in the case of the strong wheel 26 of the present invention, the end piece 13a that is in close contact with the outer peripheral side of the bellows portion 21c holds the hoop stress. Therefore, the reinforcing wheel 26 may be a split ring and can be mounted after the bellows portion 21c is formed.

キャン21のFRP製の第1層21aの外周側、軸方向両端面近くにはそれぞれ、第1層21aとフレーム側板12、13(又はその補強環部18、19)との間に2つずつのO−リング22a、23aとバックアップリング22b、23bとが組合されて設置されている。このO−リングにより、万が一薄板金属からなる第2層21bが破損して回転子室15内の高圧流体がFRP製の第1層21aとエンドピース13aとの間から侵入したとしても、高圧流体が固定子コアまで到達するのを抑制する。また、フレーム側板12、13の内周面には、軸方向の両端近く、O−リング22、23よりもそれぞれの軸方向端面により近い側にリーク圧力の検出孔27、28が設けられていて、侵入してきた高圧流体を検出して薄板金属からなる第2層21b及びベローズ部21cの破壊を検出することができる。検出孔27、28それぞれには圧力検出器(図示せず)が接続され、検出孔27、28の圧力を常時監視し、圧力が異常に上昇した場合に警報を発する構成とすることができる。   On the outer peripheral side of the first layer 21a made of FRP of the can 21, near the both end surfaces in the axial direction, two each between the first layer 21a and the frame side plates 12, 13 (or the reinforcing ring portions 18, 19). O-rings 22a and 23a and backup rings 22b and 23b are installed in combination. Even if the O-ring breaks the second layer 21b made of thin metal and the high pressure fluid in the rotor chamber 15 enters between the first layer 21a made of FRP and the end piece 13a, the high pressure fluid Is prevented from reaching the stator core. Further, on the inner peripheral surfaces of the frame side plates 12 and 13, leak pressure detection holes 27 and 28 are provided near both ends in the axial direction and closer to the respective axial end surfaces than the O-rings 22 and 23. The breakage of the second layer 21b and the bellows portion 21c made of a thin metal plate can be detected by detecting the high-pressure fluid that has entered. A pressure detector (not shown) is connected to each of the detection holes 27 and 28, and the pressure in the detection holes 27 and 28 is constantly monitored, and an alarm is issued when the pressure rises abnormally.

図3は第2の実施形態を示す図で、ポンプモータの一部の断面構成を示す。図3(a)は反羽根車側の端部を、図3(b)は羽根車側の端部を示す。第2の実施形態が第1の実施形態と異なるのは、キャン21の薄板金属からなる第2層21bに軸方向に接合されるベローズ部21dが、円筒形ベローズ部ではなく、エンドピース13aの軸方向端面に沿って半径方向に広がるベローズ部21dとして構成されていることである。ベローズ部21d側の溶接部Cを形成するために、エンドピース13aの軸方向端面からベローズ部21dの端部まで伸びる薄肉の突起部13bを設けている。また、ベローズ部21dとエンドピース13a軸方向端面との間には径の異なる複数の強め輪29が設けられている。なお、強め輪29は割りリングにしなくてもベローズの谷に挿入することができる。   FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment, and shows a partial cross-sectional configuration of the pump motor. 3A shows an end portion on the side opposite to the impeller, and FIG. 3B shows an end portion on the side of the impeller. The second embodiment is different from the first embodiment in that the bellows portion 21d joined in the axial direction to the second layer 21b made of a thin metal plate of the can 21 is not a cylindrical bellows portion but an end piece 13a. It is configured as a bellows portion 21d that extends in the radial direction along the axial end face. In order to form the welded portion C on the bellows portion 21d side, a thin protrusion 13b extending from the axial end surface of the end piece 13a to the end portion of the bellows portion 21d is provided. A plurality of strong wheels 29 having different diameters are provided between the bellows portion 21d and the end piece 13a in the axial direction. The strong wheel 29 can be inserted into the valley of the bellows without being split.

第2実施形態ではベローズ部21dが半径方向に広がっているため、薄板金属からなる第2層21bの伸びは、ベローズ部21dの山谷の伸縮によって吸収されるのではなく、ベローズ部21dがダイヤフラムとして機能することによって吸収される。したがって、本実施例ではベローズを形成したが、ダイヤフラムとして機能する形状であれば、異なった形状を採用することも可能である。   In the second embodiment, since the bellows portion 21d spreads in the radial direction, the extension of the second layer 21b made of a thin metal plate is not absorbed by the expansion and contraction of the peaks and valleys of the bellows portion 21d, but the bellows portion 21d serves as a diaphragm. Absorbed by functioning. Therefore, although the bellows is formed in the present embodiment, a different shape can be adopted as long as the shape functions as a diaphragm.

図4は、第1及び第2の実施形態の変形例を示す図で、図4(a)は反羽根車側の端部の断面構成を、図4(b)は羽根車側の端部の断面構成を示す。キャン21の薄板金属からなる第2層21bのベローズ部21cが接合されていない側にも、第2層21bの薄板金属よりも厚い厚板部21eを接合し、この厚板部21eがFRP製の第1層21aとエンドピース12aとの接触部Eを覆うようにしている。第2層21bの薄板金属は非常に薄く、外周側が接する(実際には回転子室15の圧力により押圧される)面に少しでも凹凸があると、破損の原因になる可能性がある。図4に示すように第2層21bの薄板金属よりも厚い(1mm程度)部材がFRP製の第1層21aとエンドピース12aとの境界部分(接触部E)を覆うため、例えこの境界部分が熱膨張差などにより微小な凹凸を生じたとしても、薄板金属(厚板部21e)の破損を抑制できる。   4A and 4B are diagrams showing a modification of the first and second embodiments. FIG. 4A is a cross-sectional configuration of the end portion on the anti-impeller side, and FIG. 4B is an end portion on the impeller side. The cross-sectional structure of is shown. A thick plate portion 21e thicker than the thin plate metal of the second layer 21b is also bonded to the side where the bellows portion 21c of the second layer 21b made of the thin plate metal of the can 21 is not bonded, and the thick plate portion 21e is made of FRP. The contact portion E between the first layer 21a and the end piece 12a is covered. The thin metal sheet of the second layer 21b is very thin, and if there is any unevenness on the surface that is in contact with the outer peripheral side (actually pressed by the pressure of the rotor chamber 15), it may cause damage. As shown in FIG. 4, since the member thicker (about 1 mm) than the thin plate metal of the second layer 21b covers the boundary portion (contact portion E) between the first layer 21a made of FRP and the end piece 12a, this boundary portion, for example. Even if minute irregularities occur due to a difference in thermal expansion or the like, damage to the thin metal plate (thick plate portion 21e) can be suppressed.

図5は、第1及び第2の実施形態の変形例を示す図で、図5(a)は反羽根車側の端部の断面構成を、図5(b)は羽根車側の端部の断面構成を示す。エンドピースをフレーム側板12又は13と一体としたものである。なお、バネ機構25を設ける側のエンドピースをフレーム側板13と一体とする場合は、図2、3と異なり、リーク圧力を検出する圧力検出孔を設ける位置を、エンドピースに対向する位置ではなく、図5(b)に示すように、FRP製の第1層21aに対向する位置に移動させる必要がある。   FIG. 5 is a view showing a modification of the first and second embodiments. FIG. 5 (a) is a cross-sectional configuration of the end portion on the anti-impeller side, and FIG. 5 (b) is an end portion on the impeller side. The cross-sectional structure of is shown. The end piece is integrated with the frame side plate 12 or 13. When the end piece on the side where the spring mechanism 25 is provided is integrated with the frame side plate 13, unlike FIGS. 2 and 3, the position where the pressure detection hole for detecting the leak pressure is provided is not the position facing the end piece. As shown in FIG. 5B, it is necessary to move to a position facing the first layer 21a made of FRP.

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。例えば、上述の実施形態ではキャン21の第1層21aを構成する樹脂層をFRPで構成したが、強度に問題がなければ、単純な樹脂のみの構成でもよい。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Can be modified. Note that any shape or structure not directly described in the specification and drawings is within the technical scope of the present invention as long as the effects of the present invention are achieved. For example, in the above embodiment, the resin layer constituting the first layer 21a of the can 21 is made of FRP. However, if there is no problem in strength, a simple resin-only structure may be used.

本発明は、キャンド構造の回転電機のキャンを繊維強化プラスチック又はプラスチックからなる第1層21aと、該第1層の内面に配置された薄板金属とからなる第2層21bとで構成し、第2層21bの薄板金属部の端部にベローズ部21cを設けたので、流体摩擦損低減、耐圧性、耐熱性、に優れ、且つ各部材の熱膨張の差による問題を解決することのできるキャンド構造の回転電機を提供するのに利用することができる。   In the present invention, a can of a rotating electric machine having a can structure is constituted by a first layer 21a made of fiber reinforced plastic or plastic, and a second layer 21b made of a thin metal plate disposed on the inner surface of the first layer. Since the bellows portion 21c is provided at the end of the thin metal portion of the two layers 21b, it is excellent in reducing fluid friction loss, pressure resistance and heat resistance, and can solve the problem due to the difference in thermal expansion of each member. It can be used to provide a rotating electric machine having a structure.

1 ポンプケーシング
2 吸込口
3 吐出口
5 羽根車
6 主軸
10 モータフレーム
11 フレーム本体
12 羽根車側のフレーム側板
12a エンドピース
13 反羽根車側のフレーム側板
13a エンドピース
14 固定子室
15 回転子室
16 軸受
17 モータ固定子
18 補強環部
19 補強環部
20 モータ回転子
21 キャン
21a 第1層
21b 第2層
21c ベローズ部
21d ベローズ部
21e 厚板部
22a 羽根車側のOリング
22b バックアップリング
23a 反羽根車側のOリング
23b バックアップリング
24 Oリング
25 バネ機構
27 検出孔
28 検出孔
P ポンプ部
M モータ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump casing 2 Suction port 3 Discharge port 5 Impeller 6 Main shaft 10 Motor frame 11 Frame main body 12 Impeller side frame side plate 12a End piece 13 Anti-impeller side frame side plate 13a End piece 14 Stator chamber 15 Rotor chamber 16 Bearing 17 Motor stator 18 Reinforcement ring part 19 Reinforcement ring part 20 Motor rotor 21 Can 21a First layer 21b Second layer 21c Bellows part 21d Bellows part 21e Thick plate part 22a O-ring on impeller side 22b Backup ring 23a Anti-blade Car side O-ring 23b Backup ring 24 O-ring 25 Spring mechanism 27 Detection hole 28 Detection hole P Pump part M Motor part

Claims (11)

円筒状フレーム内に固定子巻線を装填した固定子鉄心を挿入固定し、該固定子巻線及び該固定子鉄心をキャンで包囲し、該キャンで囲まれた空間に回転自在にロータを配置したキャンド構造の回転電機において、
前記キャンは、樹脂製からなる第1層と薄板金属からなる第2層とで構成される複層構造であり、第2層の薄板金属端部にベローズ部又はダイヤフラム部を設けたことを特徴とするキャンド構造の回転電機。
A stator core loaded with a stator winding is inserted and fixed in a cylindrical frame, the stator winding and the stator core are surrounded by a can, and a rotor is rotatably disposed in a space surrounded by the can In the canned rotating electrical machine,
The can has a multilayer structure composed of a first layer made of a resin and a second layer made of a thin metal plate, and a bellows portion or a diaphragm portion is provided at an end portion of the thin metal plate of the second layer. A rotating electrical machine with a canned structure.
請求項1のキャンド構造の回転電機において、
前記第1層と前記円筒状フレームとの軸方向の対向箇所の一方に、前記第1層を前記円筒フレームに対して軸方向に付勢するバネ機構を設けたことを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to claim 1,
A canned structure characterized in that a spring mechanism for urging the first layer in the axial direction with respect to the cylindrical frame is provided at one of the axially opposed portions of the first layer and the cylindrical frame. Rotating electric machine.
請求項1又は2に記載のキャンド構造の回転電機において、
前記円筒状フレームの軸方向の両端部にはそれぞれ前記円筒状フレームに接合されたエンドピースが設けられ、前記第2層の両端はそれぞれの前記エンドピースに接合されていることを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to claim 1 or 2,
End pieces joined to the cylindrical frame are provided at both axial ends of the cylindrical frame, and both ends of the second layer are joined to the end pieces. Rotating electric machine with structure.
請求項3に記載のキャンド構造の回転電機において、
前記第1層の軸方向の両端はそれぞれの前記エンドピースに対向し、該エンドピース間の間隔は前記第1層の軸方向の長さより所定量大きくなっていることを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to claim 3,
Both ends of the first layer in the axial direction are opposed to the end pieces, and a distance between the end pieces is larger by a predetermined amount than an axial length of the first layer. Rotating electric machine.
請求項2に記載のキャンド構造の回転電機において、
前記バネ機構を設けた側の前記円筒状フレームと前記第1層との隙間部に内径側に弾性変形可能なOリングを挿入したことを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to claim 2,
A rotating electric machine having a canned structure, wherein an O-ring that is elastically deformable on an inner diameter side is inserted into a gap portion between the cylindrical frame on the side where the spring mechanism is provided and the first layer.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のキャンド構造の回転電機において、
前記ベローズ部は円筒形のベローズであることを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to any one of claims 1 to 5,
The bellows portion is a cylindrical bellows.
請求項6のキャンド構造の回転電機において、
前記ベローズ外径側谷部と該谷部が対向する前記円筒状フレームの内径側の間に割りリング型強め輪を設けたことを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a can structure according to claim 6,
A rotating electric machine having a canned structure, wherein a split ring type strong wheel is provided between the bellows outer diameter side trough and the inner diameter side of the cylindrical frame facing the trough.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のキャンド構造の回転電機において、前記ダイヤフラム部は半径方向に広がるベローズで構成されることを特徴とするキャンド構造の回転電機。   6. The rotating electrical machine with a canned structure according to claim 1, wherein the diaphragm portion is formed of a bellows extending in a radial direction. 請求項8のキャンド構造の回転電機において、
前記ダイヤフラム部は前記円筒状フレームの軸方向端面に対向して設けられ、前記ダイヤフラム部を構成するベローズはその前記円筒状フレーム側の谷部と該谷部が対向する前記円筒状フレームの軸方向端面の間に強め輪を設けたことを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to claim 8,
The diaphragm portion is provided to face the axial end surface of the cylindrical frame, and the bellows constituting the diaphragm portion is an axial direction of the cylindrical frame in which the valley portion on the cylindrical frame side faces the valley portion. A rotating electrical machine having a can structure, characterized in that a reinforcing wheel is provided between end faces.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のキャンド構造の回転電機において、
前記ベローズ部又はダイヤフラム部は前記第2層の薄板金属より厚い薄板金属で構成されていることを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to any one of claims 1 to 5,
The bellows part or the diaphragm part is made of a sheet metal thicker than the sheet metal of the second layer.
請求項10に記載のキャンド構造の回転電機において、
前記ベローズ部又はダイヤフラム部には連続して前記第2層の薄板金属より厚い薄板金属からなる胴部が設けられており、該胴部で前記第2層と前記フレームとの境界部分を覆っていることを特徴とするキャンド構造の回転電機。
The rotating electrical machine having a canned structure according to claim 10,
The bellows portion or the diaphragm portion is continuously provided with a body portion made of a sheet metal thicker than the sheet metal of the second layer, and the body portion covers a boundary portion between the second layer and the frame. A rotating electric machine having a can structure.
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