JP6328939B2

JP6328939B2 - モータポンプ

Info

Publication number: JP6328939B2
Application number: JP2014005270A
Authority: JP
Inventors: 高橋　岑夫; 岑夫高橋; 近藤　哲夫; 哲夫近藤
Original assignee: 宏和商事株式会社
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: JP2015132242A

Description

本発明は、モータポンプに関し、特に、モータ部の回転によって給送部材により液体を圧送するモータポンプに関する。

従来のモータポンプとしては、モータの電機子ステータとロータとの間にステータキャンを介装したキャンドモータと、ポンプ部とを一体化したキャンドモータポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このキャンドモータポンプは、モータのロータが、円筒形状のステータキャン内に収められており、モータの電機子ステータは、このステータキャンの外側に、ロータを囲むようにして配置される。

また、ポンプは、ロータの回転部分に設けられたインペラと、ロータの回転部分の軸線上に位置するようにインペラの外周部に設けられ、流体の流入口と排出口とを有するハウジングから構成されている。

このキャンドモータポンプは、ロータを含めたモータの回転部分が全てステータキャン内に収められており、ステータキャン内にはポンプの取扱い液が進入している。そして、回転部分がステータキャン内に収められていることにより、回転部分と摺動し、かつ取扱い液の漏出を防止するためのパッキン等の構成が不要となる。

特開２０１２−２２９６６９号公報

しかしながら、このような従来のモータポンプにあっては、モータを積極的に冷却する手段を有していないため、電機子ステータが高温になってしまい、モータ部の電機エネルギーが熱エネルギーに変換されたモータ効率が悪化してしまう。仮に、電機子ステータを冷却する場合には、電機子ステータを冷却するための専用の冷却回路が必要となり、モータポンプの構造が複雑になるとともに、モータポンプが大型化してしまう。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、給送部材によって給送される液体を利用して電機子ステータを冷却することができ、簡素な構造でかつ、大型化を招来することなくモータ効率が悪化することを防止することができるモータポンプを提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、延在方向一端部に液体導入口が形成されるとともに、延在方向他端部に液体排出口を有する本体ケースと、前記本体ケースに収容され、ロータおよび前記ロータの外周部に設けられ、ステータコアの周囲にコイルが巻回された電機子ステータを有するモータ部と、前記ロータに連結され、前記ロータと共に回転して液体を給送する給送部材と、前記ロータを覆うようにして設けられ、前記ロータを液密的に密閉するロータハウジングと、前記電機子ステータを覆うようにして設けられ、前記電機子ステータを液密的に密閉するステータハウジングと、前記ステータハウジングを保持するようにして前記ステータハウジングの外周部に取付けられ、前記本体ケースとの間に前記液体導入口と前記液体排出口とを連通する液体通路が形成されるモータハウジングとを備え、前記モータハウジングは、前記ステータハウジングに連通し、前記液体通路を流れる液体を前記ステータハウジングに供給する開口部と、前記本体ケースの内周面に固定される支持部とを有し、前記開口部は、前記ロータの回転軸の軸方向に沿って前記電機子ステータの一端部から他端部に亙って開口し、前記給送部材が、前記液体導入口または前記液体排出口の少なくとも一方に設けられるものから構成されている。

本発明の第２の態様としては、内部に液体が流通する配管に内蔵されるようにしてもよい。

このように上記の第１の態様によれば、ステータハウジングを保持するようにしてステータハウジングの外周部に取付けられ、本体ケースとの間に液体導入口および液体排出口に連通する液体通路が形成されるモータハウジングとを備え、モータハウジングが、ステータハウジングに連通する開口部と、本体ケースの内周面に固定される支持部とを有する。

このため、給送部材によって給送される液体を利用して、モータハウジングの開口部に供給された液体によってステータハウジングを通して電機子ステータを冷却することができる。

したがって、電機子ステータを冷却する専用の冷却回路を設けることを不要にでき、モータポンプの構造を簡素化してモータポンプが大型化することを防止しつつ、モータ効率が悪化することを防止することができる。

上記の第２の態様によれば、内部に液体が流通する配管にモータポンプが内蔵されるので、ロータの回転に伴って回転する給送部材によって、配管を流通する液体を液体導入口から液体通路を介して液体排出口から排出することができる。

このため、ポンプモータを配管の外部に設置することを不要にして、配管の設置スペースを確保すれば、配管内に流体を流通させることができるようになり、液体回路を小型化することができる。

図１は、本発明のモータポンプの一実施形態を示す図であり、配管およびモータポンプの縦断面図である。図２は、本発明のモータポンプの一実施形態を示す図であり、モータポンプの縦断面図である。図３は、本発明のモータポンプの一実施形態を示す図であり、モータハウジングの斜視図である。図４は、本発明のモータポンプの一実施形態を示す図であり、図２のＶ−Ｖ方向矢視断面図である。

以下、本発明に係るモータポンプの実施形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明に係る一実施形態のモータポンプを示す図であり、モータポンプとしてキャンドモータポンプを例にしている。
まず、構成を説明する。
図１において、液体が流れる配管１内にはモータポンプとしてのキャンドモータポンプ２が収容されている。なお、液体の種類は特に限定されるものではない。

図１、図２に示すように、キャンドモータポンプ２は、遠心ポンプの構成を有するポンプ部３および遠心ポンプを駆動するモータ部４を含んで構成されている。
ポンプ部３は、回転軸５の端部に設けられた給送部材としての一対の羽根車６Ａ、６Ｂと、羽根車６Ａ、６Ｂを覆う本体ケース７の端部とから構成されている。

モータ部４は、回転軸５と、回転軸５と一体となるよう回転軸５に結合されるロータ８と、ロータ８の周囲を取り巻くようにロータ８の外周部に設けられた電機子ステータ９とを含んで構成される。電機子ステータ９は、略円筒形の内周面に周方向に配列された磁極を有するステータコア９Ａと、導線がステータコア９Ａの磁極に巻回されて形成されたコイル９Ｂとを含んで構成される。

コイル９Ｂの導線の端は、図示しない端子に接続されており、端子によってコイル９Ｂが通電されることにより、コイル９Ｂにロータ８を回転させるための磁界を発生させる。このため、ロータ８と一体的に回転する回転軸５によって羽根車６Ａ、６Ｂが回転されることにより、液体が給送される。なお、ポンプ部３は、遠心ポンプに限らず、斜流ポンプや軸流ポンプ等のターボポンプとして構成されてもよい。

ロータ８は、キャンを構成する円筒形状のロータハウジング１０に覆われており、ロータ８は、ロータハウジング１０によって液密的に密閉されている。ロータハウジング１０の内周部は、回転軸５の外周部に固定されており、ロータ８およびロータハウジング１０は、回転軸５と共に一体回転する。

電機子ステータ９は、キャンとしての円筒形状のステータハウジング１１に覆われており、電機子ステータ９は、ステータハウジング１１によって液密的に密閉されている。ロータハウジング１０とステータハウジング１１との間には隙間が形成されており、ロータ８の回転に支障を来すことがない。

本体ケース７とロータハウジング１０との間にはモータハウジング１２が設けられており、このモータハウジング１２は、ステータハウジング１１を保持するようにしてステータハウジング１１の外周部に取付けられている。
具体的には、モータハウジング１２の外周面は本体ケース７の内周面に密着しており、本体ケース７と一体的に設けられている。

また、本体ケース７の延在方向一端部（回転軸５の軸線方向一端部）には液体導入口７Ａが形成されているとともに、本体ケース７の延在方向他端部（回転軸５の軸線方向他端部）には液体排出口７Ｂが形成されており、本実施形態のキャンドモータポンプ２は、本体ケース７の延在方向他端部に羽根車６Ａ、６Ｂが設けられている。

また、モータハウジング１２の外周部と本体ケース７の内周部との間には液体導入口７Ａと液体排出口７Ｂと連通する液体通路１７が形成されており、液体導入口７Ａから導入された液体は、液体通路１７を通して液体排出口７Ｂから排出される。

図３、図４に示すように、モータハウジング１２は、回転軸５の軸線方向に沿って延在する複数のフレーム１２Ａが形成されており、フレーム１２Ａの間には開口部１２Ｂが形成されている。

この開口部１２Ｂは、ステータハウジング１１に連通しており、液体通路１７を流れる液体は、開口部１２Ｂを通してステータハウジング１１に供給されることにより、電機子ステータ９を冷却する。

モータハウジング１２の内周部には環状支持部１３、１４が設けられており、この環状支持部１３、１４には軸受１５、１６を介して回転軸５が回転自在に支持されている。

フレーム１２Ａの外周部には支持部としての支持片１２Ｃが設けられており、この支持片１２Ｃの突出端は、本体ケース７の内周面に固定されている。このため、ステータハウジング１１に収容された電機子ステータ９は、モータハウジング１２を介して本体ケース７に固定される。
また、液体通路１７は、支持片１２Ｃ、本体ケース７の内周面およびモータハウジング１２の外周面によって囲まれる空間から構成される。

本実施形態のキャンドモータポンプ２は、モータ部４が回転することにより駆動される羽根車６Ａ、６Ｂの回転によるポンプ機能によって、液体を液体導入口７Ａから液体通路１７を通して液体排出口７Ｂに排出するようになっており、本実施形態のキャンドモータポンプ２は、羽根車６Ａ、６Ｂが液体の流れる方向に直列に設置されているため、高圧ポンプとして機能する。

環状支持部１３は、円周方向に一定の間隔で液体通路１３ａを有しており、この液体通路１３ａは、液体通路１７に連通し、液体導入口７Ａから導入された液体の一部を、ロータハウジング１０の内周面によって形成されるロータ室１８に導入するようになっている。

環状支持部１４は、円周方向に一定の間隔で液体通路１４ａを有しており、この液体通路１４ａは、液体通路１７に連通し、ロータ室１８に導入された液体を、液体通路１７を通して液体排出口７Ｂに排出するようになっている。

コイル９Ｂの導線の端部に接続される端子は、電線を介して図示しないモータコントローラに接続されており、モータコントローラによって端子を介してコイル９Ｂに通電することにより、電機子ステータ９に発生する磁界によってロータ８が回転する。

ここで、電線は、モータハウジング１２に形成された図示しない開口および本体ケース７に形成された図示しない開口を通してキャンドモータポンプ２の外方に延出しているとともに、配管１に形成された図示しない開口を通して配管１の外方に延出してモータコントロールユニットに接続されている。また、モータハウジング１２、本体ケース７および配管１に形成された開口は、同一平面内に位置しており、電線をシール部材によってシールしている。

次に、作用を説明する。
本実施形態のキャンドモータポンプ２は、配管１に内蔵されており、本体ケース７の外周面が配管１の内周面に接触している。なお、配管１に対するキャンドモータポンプ２の取付け性を向上させるために、配管１が２つ以上の配管を接続したものから構成される場合には、配管１の接続部に取付けられる。

モータ部４によって羽根車６Ａ、６Ｂが回転されると、配管１の液体が液体導入口７Ａから液体通路１７に導入され、液体排出口７Ｂから排出される。この一連の流れによって配管１内を液体が流れる。

また、液体導入口７Ａから導入された液体の一部が液体通路１３ａからロータ室１８に導入された後、液体通路１４ａから液体排出口７Ｂを通して配管１に排出される。この過程で軸受１５、１６が液体によって潤滑および冷却される。なお、軸受１５、１６の種類としては、液体によって潤滑できる耐磨耗性の高いセラミックス軸受やＳｉＣ（炭化ケイ素）軸受等を用いることが好ましい。

このように本実施形態のキャンドモータポンプ２は、延在方向一端部に液体導入口７Ａが形成されるとともに、延在方向他端部に液体排出口７Ｂを有する本体ケース７と、本体ケース７に収容され、ロータ８およびステータコア９Ａの周囲にコイル９Ｂが巻回された電機子ステータ９を有するモータ部４と、ロータ８に連結され、ロータ８と共に回転して液体を給送する羽根車６Ａ、６Ｂと、ロータ８を覆うようにして設けられ、ロータ８を液密的に密閉するロータハウジング１０と、電機子ステータ９を覆うようにして設けられ、電機子ステータ９を液密的に密閉するステータハウジング１１と、ステータハウジング１１を保持するようにしてステータハウジング１１の外周部に取付けられ、本体ケース７との間に液体導入口７Ａおよび液体排出口７Ｂに連通する液体通路１７が形成されるモータハウジング１２とを備えている。

また、モータハウジング１２は、ステータハウジング１１に連通する開口部１２Ｂと、本体ケース７の内周面に固定される支持片１２Ｃとを有し、羽根車６Ａ、６Ｂが、液体排出口７Ｂに設けられている。

このため、羽根車６Ａ、６Ｂによって給送される液体を利用して、モータハウジング１２の開口部１２Ｂに供給された液体によってステータハウジング１１を通して電機子ステータ９を冷却することができる。

したがって、電機子ステータ９を冷却する専用の冷却回路を設けることを不要にでき、キャンドモータポンプ２の構造を簡素化してキャンドモータポンプ２が大型化することを防止しつつ、モータ効率が悪化することを防止することができる。

また、本実施形態のキャンドモータポンプ２は、開口部１２Ｂおよび支持片１２Ｃを有するモータハウジング１２によってステータハウジング１１に液密的に収容される電機子ステータ９を本体ケース７に取付け、ステータハウジング１１とモータハウジング１２との間に電機子ステータ９を冷却する液体通路１７を形成することができるので、キャンドモータポンプ２を配管１に一体的に内蔵することができる。

そして、本実施形態のキャンドモータポンプ２は、内部に液体が流通する配管１に一体的に内蔵することができるので、ロータ８の回転に伴って回転する羽根車６Ａ、６Ｂによって、配管１を流通する液体を液体導入口７Ａから液体通路１７を介して液体排出口７Ｂから排出することができる。

このため、キャンドモータポンプ２を配管１の外部に設置することを不要にして、配管１の設置スペースを確保すれば、配管１内に流体を流通させることができるようになり、配管１からなる液体回路としての冷却回路を小型化することができる。

なお、本実施形態のキャンドモータポンプ２は、羽根車６Ａ、６Ｂが、液体排出口７Ｂに設けられているが、液体導入口７Ａに設けられてもよく、液体導入口７Ａおよび液体排出口７Ｂの両方に設けられてもよい。
また、本実施形態のキャンドモータポンプ２は、液体が流通する配管を有する装置であれば、如何なるものにも適用可能である。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１…配管、２…キャンドモータポンプ（モータポンプ）、４…モータ部、５…回転軸、６Ａ，６Ｂ…羽根車（給送部材）、７…本体ケース、７Ａ…液体導入口、７Ｂ…液体排出口、８…ロータ、９…電機子ステータ、９Ａ…ステータコア、９Ｂ…コイル、１０…ロータハウジング、１１…ステータハウジング、１２…モータハウジング、１２Ｂ…開口部、１２Ｃ…支持片（支持部）、１７…液体通路

Claims

延在方向一端部に液体導入口が形成されるとともに、延在方向他端部に液体排出口を有する本体ケースと、
前記本体ケースに収容され、ロータおよび前記ロータの外周部に設けられ、ステータコアの周囲にコイルが巻回された電機子ステータを有するモータ部と、
前記ロータに連結され、前記ロータと共に回転して液体を給送する給送部材と、
前記ロータを覆うようにして設けられ、前記ロータを液密的に密閉するロータハウジングと、
前記電機子ステータを覆うようにして設けられ、前記電機子ステータを液密的に密閉するステータハウジングと、
前記ステータハウジングを保持するようにして前記ステータハウジングの外周部に取付けられ、前記本体ケースとの間に前記液体導入口と前記液体排出口とを連通する液体通路が形成されるモータハウジングとを備え、
前記モータハウジングは、前記ステータハウジングに連通し、前記液体通路を流れる液体を前記ステータハウジングに供給する開口部と、前記本体ケースの内周面に固定される支持部とを有し、
前記開口部は、前記ロータの回転軸の軸方向に沿って前記電機子ステータの一端部から他端部に亙って開口し、
前記給送部材が、前記液体導入口または前記液体排出口の少なくとも一方に設けられることを特徴とするモータポンプ。
内部に液体が流通する配管に内蔵されることを特徴とする請求項１に記載のモータポンプ。