JPH07177699A - 片持軸受型モータ及び該モータを使用したポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受の同芯度確保が容易で、モータフレーム
の生産性が良く、分解・組立が容易で、且つ小形なモー
タ及びそれを用いたポンプを提供する。 【構成】 主軸１１の一端に動力伝達のための結合部１
１ａを設け、主軸１１の他端にモータ回転子１２を固定
し、結合部１１ａとモータ回転子１２の中間部分に全て
の軸受１３，１４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポンプ等の駆動用に使用
されるモータに係り、特にポンプとモータが共通軸で構
成される片持軸受型モータ及び該モータを使用したポン
プ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータは回転子の両側に軸受を配
置していた。このため取付寸法上、モータは軸方向に長
いものとなっていた。また、２つの軸受は別々の部材に
固定されており、両者の組立同芯度を確保するために
は、組立部材間に高い嵌合精度が要求された。

【０００３】一方、モータフレームに関しては、従来鋳
物が用いられてきたが、生産性の面から板金製のモータ
フレームが用いられる傾向にある。ところが、板金は剛
性に乏しく、振動が発生し易いので、軸受を固定する部
材に関しては鋳物を使用するのが通例であった。即ち、
図５に示されるように上・下の軸受７０，７１は上・下
の軸受ブラケット７２，７３によって板金製フレーム７
４を挟持し、通しボルト７５にて固定されていた。しか
しながら、多量生産の場合の生産性を考慮した場合、板
金製のモータフレームをプレス成形によって、カップ形
状にするのが最も効果的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は軸受の同芯度
確保が容易で、モータフレームの生産性が良く、分解・
組立が容易で、且つ小形なモータ及びそれを用いたポン
プを提供することを技術的課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明のモータは、主軸の一端に動力伝達のための
結合部を設け、主軸の他端に、モータ回転子を固定し、
上記結合部とモータ回転子の中間部分に全ての軸受を設
けたことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明のポンプは、請求項１乃至８
のいずれか１項に記載のモータと、該モータの主軸の一
端にある結合部に固定された羽根車と、該羽根車を収容
するポンプケーシングとを備えたことを特徴とするもの
である。

【０００７】

【作用】前述した構成からなる本発明によれば、１つの
軸受ブラケットに２つの軸受を固定して、この軸受ブラ
ケットを上記結合部側からモータフレームに固定してい
る。軸受ブラケットは、振動を防ぐため、好適には剛性
の高い鋳物製が良い。

【０００８】この結果、軸受を収納する部分の加工が１
つの軸受ブラケットに集中するため、軸受の同芯度は極
めて精度高く保たれる。又、前述のようにモータフレー
ムは、軸受固定上の制約から解放されるため、比較的薄
肉の板金材等により、カップ形状に成形すれば良いの
で、生産性が向上する。もちろん、公知例に見られる上
部ブラケットは不要である。

【０００９】ところが、この手法には１つの欠点があ
る。つまり、軸受を片側に寄せると、２つの軸受の間隔
が小さくなってしまう。軸受間隔が小さいと、軸受に作
用する荷重が大きくなるばかりではなく、振動等の不具
合を発生しかねない。しかして、軸受間隔を大きくする
と、モータの全長が大きくなり、小形化の要求に反す
る。

【００１０】そこで本発明では、軸受の一部をモータ回
転子の内周側に入り込ませた。この結果、モータの外形
寸法を大きくすることなく、軸受距離を大きくすること
が可能となった。また、本発明では、軸受を収納する軸
受ブラケットと、モータ固定子を収納するモータ固定子
組立体を独立して、分解・組立できるように構成されて
いる。

【００１１】このため、固定子組立体と、軸受ブラケッ
ト・モータ回転子を含むポンプ組立体を、別々の工程で
組立てることができる。従って、例えば使用電圧が２０
０Ｖと４００Ｖの製品を製造する場合、同一のポンプを
組立てておいて、最後に固定子組立体を適宜取付ければ
良い。

【００１２】また、本発明では、モータ回転子内周部に
回転子支持環の外輪部を係合させ、該回転子支持環のボ
ス部を主軸に固定し、且つ、上記外輪部とボス部を複数
のリブで接合した。このため、軸受の一部をモータ回転
子内周部に入り込ませることが容易に行える。又、モー
タ内部において、負荷側と反負荷側を“空気に代表され
る媒体”を連通できるため、各部の冷却条件を均一にで
きる。又、特に図４に示すキャンドモータ（ポンプ）の
場合、エア抜作業の不十分や、キャビテーション等によ
り発生した空気は回転子室の上部に集まる。一般にすべ
り軸受は、空気中では焼き付き等の不具合を生ずるが、
本考案では軸受が回転子室の上部に存在しないので、不
具合を発生しない。

【００１３】更に、本発明では、上記回転子支持環のリ
ブに軸方向の流れを発生させる羽根形状を付与した。こ
の結果、モータ内に積極的な流れを生ぜしめ、モータ及
び軸受を冷却することができる。この際、軸受ブラケッ
トに窓を設けることによって、２つの軸受の間に存在す
る淀み空間をなくし、効果的に軸受を冷却できる。又、
固定子コア部に切欠を設けると更に効果的である。

【００１４】また本発明では、モータフレームをカップ
形状とし、その開放端側から軸受ブラケットを取付ける
ように構成した。この結果、モータフレームを比較的薄
肉の板金によるプレス成形フレームにすることができ、
冷却効果を考慮したアルミダイキャスト製のフレームに
する場合にも、形状が簡単なため生産性が良い。

【００１５】また本発明では、モータフレームの底部に
穴を設けることを提案している。もし、何らかの理由に
よって、モータの温度が規定値を超えるような場合、上
記穴を解放することによって、冷却条件を改善すること
ができる。つまり、外部から空気を取込むことができる
ため、モータが冷却されるのである。

【００１６】また、本発明では、モータフレーム底部の
穴にターミナルボックスを設けることを提案している。
図２に見られるような水中モータポンプの場合、水中ケ
ーブルやサーマルプロテクタを取付けるのが通例であ
る。このとき、本構造によると、モータの外形寸法を比
較的小形にまとめることができる。又、サーマルプロテ
クタを固定子巻線に比較的近づけ易いので、固定子巻線
の温度を検出し易く、従ってモータ保護の上で条件が良
い。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る片持軸受型モータ及び該
モータを使用したポンプの一実施例を図１を参照して説
明する。図１に示す実施例は本発明のモータを使用した
ライン型のポンプであり、図１において符号Ｍはモータ
であり、モータＭは固定子組立体１と、回転子組立体１
０と、ボルト・パッキン等の締結用部材とから構成され
ている。

【００１８】固定子組立体１は、カップ形状のモータフ
レーム２と、このモータフレーム２内に配置された固定
子３とから構成されている。

【００１９】また、回転子組立体１０は、主軸１１と、
主軸１１の一端に回転子支持環１９を介して固定された
回転子１２と、主軸１１を支承する負荷側軸受１３及び
反負荷側軸受１４と、これら軸受１３，１４を保持する
軸受ブラケット１７と、この軸受ブラケット１７の開口
部を閉塞する軸受カバー１８とから構成されている。そ
して、モータフレーム２は軸受ブラケット１７にボルト
５により固定されている。

【００２０】前記主軸１１の一端は動力伝達のための結
合部１１ａになっており、この例では、この結合部１１
ａに羽根車２０が固定されている。また回転子支持環１
９は主軸１１に嵌合固定されるボス部１９ａと、回転子
１２の内周部に係合された外輪部１９ｂと、外輪部１９
ｂとボス部１９ａとを接続するリブ１９ｃとからなって
いる。

【００２１】前記回転子支持環１９のリブ１９ｃには羽
根車形状が付与されている。また軸受ブラケット１７に
は窓１７ａが形成されている。なお、符号ｓはスナップ
リングである。

【００２２】上述のように構成されたモータＭを使用し
てポンプ装置が構成されている。即ち、ポンプ装置はモ
ータＭとポンプ組立体Ｐとから構成されている。ポンプ
組立体Ｐは、モータＭの主軸１１の一端にある結合部１
１ａに設けられた羽根車２０と、この羽根車２０を収納
するポンプケーシング２１と、羽根車２０の背面に設け
られたメカニカルシール２２と、このメカニカルシール
２２を覆うメカニカルシールカバー２３とから構成され
ている。モータＭはボルト６によりポンプ組立体Ｐに着
脱可能に固定されている。なお、符号２４は水切りつば
である。

【００２３】前述のように構成された本発明のモータＭ
によれば、１つの軸受ブラケット１７に２つの軸受１
３，１４を固定して、この軸受ブラケット１７を上記結
合部側からモータフレーム２に固定している。軸受ブラ
ケット１７は、振動を防ぐため、好適には剛性の高い鋳
物製が良い。

【００２４】この結果、軸受１３，１４を収納する部分
の加工が１つの軸受ブラケット１７に集中するため、軸
受１３，１４の同芯度は極めて精度高く保たれる。又、
前述のようにモータフレーム２は、軸受固定上の制約か
ら解放されるため、比較的薄肉の板金材等により、カッ
プ形状に成形すれば良いので、生産性が向上する。もち
ろん、公知例に見られる上部ブラケットは不要である。

【００２５】この場合、軸受を片側に寄せると、２つの
軸受の間隔が小さくなってしまう。軸受間隔が小さい
と、軸受に作用する荷重が大きくなるばかりではなく、
振動等の不具合を発生しかねない。一方、軸受間隔を大
きくすると、モータの全長が大きくなり、小形化の要求
に反する。

【００２６】そこで本実施例では、軸受の一部をモータ
回転子１２の内周側に入り込ませている。この結果、モ
ータＭの外形寸法を大きくすることなく、軸受距離を大
きくすることが可能となった。また、本実施例では、軸
受１３，１４を収納する軸受ブラケット１７と、モータ
固定子３を収納するモータ固定子組立体１を独立して、
分解・組立できるように構成されている。

【００２７】このため、固定子組立体１と、軸受ブラケ
ット１７およびモータ回転子１２を含む回転子組立体１
０を、別々の工程で組立てることができる。従って、例
えば使用電圧が２００Ｖと４００Ｖの製品を製造する場
合、同一のポンプを組立てておいて、最後に固定子組立
体１を適宜取付ければ良い。

【００２８】また、本実施例では、モータ回転子１２の
内周部に回転子支持環１９の外輪部１９ｂを係合させ、
回転子支持環１９のボス部１９ａを主軸１１に固定し、
且つ、外輪部１９ｂとボス部１９ａを複数のリブ１９ｃ
で接合した。このため、軸受の一部をモータ回転子内周
部に入り込ませることが容易に行える。又、モータ内部
において、負荷側と反負荷側を“空気に代表される媒
体”を連通できるため、各部の冷却条件を均一にでき
る。

【００２９】更に、本実施例では、回転子支持環１９の
リブ１９ｃに軸方向の流れを発生させる羽根形状を付与
した。この結果、モータＭ内に積極的な流れを生ぜし
め、モータＭ及び軸受１３，１４を冷却することができ
る。この際、軸受ブラケット１７に窓１７ａを設けるこ
とによって、２つの軸受１３，１４の間に存在する淀み
空間をなくし、効果的に軸受１３，１４を冷却できる。
又、図１に示されるように固定子コア部に切欠３ａを設
けると更に効果的である。

【００３０】また本実施例では、モータフレーム２をカ
ップ形状とし、その開放端側から軸受ブラケット１７を
取付けるように構成した。この結果、モータフレーム２
を比較的薄肉の板金によるプレス成形フレームにするこ
とができ、冷却効果を考慮したアルミダイキャスト製の
フレームにする場合にも、形状が簡単なため生産性が良
い。

【００３１】また本実施例では、モータフレーム２の底
部に穴２ａを設け、この穴２ａをキャップ２９により閉
塞している。何らかの理由によって、モータの温度が規
定値を超えるような場合、上記穴２ａを解放することに
よって、冷却条件を改善することができる。つまり、外
部から空気を取込むことができるため、モータＭが冷却
される。

【００３２】図２は本発明の第２実施例を示す図であ
る。図２において図１に示す構成要素と同一の作用及び
機能を有する構成要素には同一の符号を付して説明を省
略する。本実施例においては、モータＭは図１に示す実
施例とほぼ同様であるが、モータフレーム２の底部の穴
２ａにターミナルボックス２５を設置している点が異な
っている。図２に見られるような水中モータポンプの場
合、水中ケーブル２６やサーマルプロテクタ２７を取付
けるのが通例である。このとき、本構造によると、モー
タの外形寸法を比較的小形にまとめることができる。
又、サーマルプロテクタ２７を固定子巻線に比較的近づ
けやすいので、固定子巻線の温度を検出し易く、従って
モータ保護の上で条件が良い。なお、符号２８はモータ
カバーである。

【００３３】また、モータＭの主軸１１の一端にある結
合部１１ａには、ボルテックス形の羽根車２０が固定さ
れている。そして、羽根車２０はポンプケーシング２１
に収容されている。本実施例においても、図１に示す実
施例と同様の作用効果が得らられる。

【００３４】図３は本発明の第３実施例を示す図であ
る。本実施例のモータＭは、固定子組立体３０と、回転
子組立体４０とから構成され、このモータＭはインライ
ン型ポンプ内に収容され、キャンドモータポンプを構成
している。

【００３５】固定子組立体３０は、カップ形状のモータ
フレーム３１と、このモータフレーム３１内に配置され
た固定子３２と、この固定子３２の内周側に設けられた
固定子キャン３３と、固定子キャン３３の１側にあるキ
ャン固定板３４と、固定子キャン３３の他側にあるノズ
ル３５と、ノズル３５の先端に固着されたノズルリング
３９とから構成されている。

【００３６】また、回転子組立体４０は、主軸４１と、
主軸４１の一端に回転子支持環４９を介して固定された
回転子４２と、主軸４１に固着された軸スリーブ４３，
４４と摺接するとともに主軸４１を支承する軸受４５，
４６と、これら軸受４５，４６を保持する軸受ブラケッ
ト４７と、主軸４１の他端にある結合部４１ａとから構
成されている。また主軸４１には軸受４５，４６に摺接
するスラストカラー３６，３７が固定されている。

【００３７】前記軸受ブラケット４７には戻り羽根３８
が設けられるとともに水抜き用の孔４７ａが形成されて
いる。また回転子支持環４９は主軸４１に嵌合固定され
るボス部４９ａと、回転子４２の内周部に係合された外
輪部４９ｂと、外輪部４９ｂとボス部４９ａとを接続す
るリブ４９ｃとからなっている。そして、回転子支持環
４９の外輪部４９ｂと回転子４２のキャン側板４２ａと
は密封溶接され、且つ、回転子キャン４２ｂとキャン側
板４２ａとは密封溶接されている。また、回転子４２の
エンドリング４２ｃの内周側に添って、キャン側板４２
ａをテーパー状に形成している。

【００３８】上述のように構成されたモータＭを使用し
てキャンドモータポンプが構成されている。即ち、キャ
ンドモータポンプは、モータＭとポンプ組立体Ｐとから
構成されている。ポンプ組立体ＰはモータＭの主軸４１
の一端にある結合部４１ａに設けられた羽根車４８と、
この羽根車４８を収容するためのポンプ外ケーシング５
１と、このポンプ外ケーシング５１に溶接により固定さ
れたポンプ内ケーシング５２及びノズルリング５３と、
ポンプ内ケーシング５２に保持されたライナーリング５
４とから構成されている。

【００３９】しかして、固定子組立体３０と回転子組立
体４０と羽根車４８を除くポンプ組立体Ｐとは、各々独
立した工程で組立可能であり、図３に示されるように３
つの組立体３０，４０，Ｐはボルト５５及びＯリング５
６等の締結用部材により締結されている。また、３つの
組立体３０，４０，Ｐをポンプ組立体として組立てる際
には、固定子組立体３０を基準にして、羽根車４８を固
定した回転子組立体４０及びポンプ組立体Ｐを同一方向
から組立て可能になっている。また、モータ固定子３２
の電源用口出線５８はポンプ部側に設けられている。

【００４０】本実施例においては、羽根車４８から吐出
された流体は戻り羽根３８を介して軸芯側に集まり、ノ
ズル３５を介して吐出される。本実施例においては、モ
ータ内部において、負荷側と反負荷側を液体を連通でき
るため、各部の冷却条件を均一にできる。その他の作用
効果は図１及び図２に示した実施例と同様である。

【００４１】図４は本発明の第４実施例を示す図であ
る。本実施例のモータＭは固定子組立体６０と回転子組
立体８０とから構成され、このモータＭを使用してライ
ン型のキャンドモータポンプを構成している。

【００４２】固定子組立体６０は、略円筒状のモータフ
レーム６１と、このモータフレーム６１内に配置された
固定子６２と、この固定子６２の内周側に設けられた固
定子キャン６３と、固定子キャン６３の１側にあるキャ
ン固定板６４とから構成されている。前記モータフレー
ム６１の上部開口は端板６５により閉塞されており、こ
の端板６５にはエア抜き及び手廻し確認用キャップ６６
が固定されている。

【００４３】また、回転子組立体８０は、主軸８１と、
主軸８１の一端に回転子支持環８９を介して固定された
回転子８２と、主軸８１に固着された軸スリーブ８３，
８４と摺接するとともに主軸８１を支承する軸受８５，
８６と、これら軸受８５，８６を保持する軸受ブラケッ
ト９０と、主軸８１の他端にある結合部８１ａとから構
成されている。また主軸８１には軸受８５に摺接するス
ラストカラー８６が固定され、回転子支持環８９には軸
受８６に摺接するスラストカラー８７が固定されてい
る。

【００４４】また回転子支持環８９は主軸８１に嵌合固
定されるボス部８９ａと、回転子８２の内周部に係合さ
れた外輪部８９ｂと、外輪部８９ｂとボス部８９ａとを
接続する穴８９ｃ付きの円板８９ｄとからなっている。
そして、回転子支持環８９の外輪部８９ｂと回転子８２
のキャン側板８２ａとは密封溶接され、且つ、回転子キ
ャン８２ｂとキャン側板８２ａとは密封溶接されてい
る。また、回転子８２のエンドリング８２ｃの内周側に
添って、キャン側板８２ａをテーパー状に形成してい
る。

【００４５】上述のように構成されたモータＭを使用し
てライン型のキャンドモータポンプが構成されている。
即ち、キャンドモータポンプは、モータＭとポンプ組立
体Ｐとから構成されている。ポンプ組立体ＰはモータＭ
の主軸８１の一端にある結合部８１ａに設けられた羽根
車８８と、この羽根車８８を収容するためのポンプ外ケ
ーシング９１と、このポンプ外ケーシング９１内に配設
されたポンプ内ケーシング９２及び仕切板９３と、ポン
プ内ケーシング９２に保持されたライナーリング９４と
から構成されている。ポンプ内ケーシング９２と仕切板
９３との間には弾性体シール９６が介装されている。

【００４６】しかして、固定子組立体６０と回転子組立
体８０と羽根車８８を除くポンプ組立体Ｐとは、各々独
立した工程で組立可能であり、図４に示されるように３
つの組立体６０，８０，Ｐはボルト及びＯリング等の締
結用部材により締結されている。また、３つの組立体６
０，８０，Ｐをポンプ組立体として組立てる際には、固
定子組立体６０を基準にして、羽根車８８を固定した回
転子組立体８０及びポンプ組立体Ｐを同一方向から組立
て可能になっている。

【００４７】本実施例においては、モータ内部におい
て、負荷側と反負荷側を液体を連通できるため、各部の
冷却条件を均一にできる。その他の作用効果は図１及び
図２に示した実施例と同様である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、軸
受の同芯度確保が容易であり、又、モータフレームの生
産性が良く、小形のモータを構成できる。また、本発明
によれば、固定子組立体と回転子組立体を独立して組立
てることができるため、作業工程を分離化でき、生産性
が良い。また、モータの分解及び組立が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る片持軸受型モータ及び該モータを
使用したポンプ装置の一実施例を示す断面図である。

【図２】本発明に係る片持軸受型モータ及び該モータを
使用したポンプ装置の他の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明に係る片持軸受型モータ及び該モータを
使用したポンプ装置の更に他の実施例を示す断面図であ
る。

【図４】本発明に係る片持軸受型モータ及び該モータを
使用したポンプ装置の更に他の実施例を示す断面図であ
る。

【図５】従来のモータ及び該モータを使用したポンプ装
置の断面図である。

【符号の説明】

Ｍ モータ １ 固定子組立体 ２ モータフレーム ３ 固定子 １０ 回転子組立体 １１ 主軸 １２ 回転子 １３，１４ 軸受 １７ 軸受ブラケット １８ 軸受カバー １９ 回転子支持環 ２０ 羽根車 Ｐ ポンプ組立体 ２１ ポンプケーシング ２２ メカニカルシール ２３ メカニカルシールカバー ３０ 固定子組立体 ３１ モータフレーム ３２ 固定子 ３３ 固定子キャン ３５ ノズル ３６，３７ スラストカラー ３８ 戻り羽根 ４０ 回転子組立体 ４１ 主軸 ４２ 回転子 ４５，４６ 軸受 ４７ 軸受ブラケット ４９ 回転子支持環 ５１ ポンプ外ケーシング ５２ ポンプ内ケーシング

フロントページの続き (72)発明者 三宅 良男 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 伊勢本 耕司 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 上井 圭太 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の一端に動力伝達のための結合部を
   設け、主軸の他端にモータ回転子を固定し、上記結合部
   とモータ回転子の中間部分に全ての軸受を設けたことを
   特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 前記軸受の一部をモータ回転子の内周側
   に入り込ませて配置したことを特徴とする請求項１記載
   のモータ。
3. 【請求項３】 前記軸受を収納する軸受ブラケットと、
   モータ固定子を収納するモータ固定子組立体を、独立し
   て分解・組立できるように構成したことを特徴とする請
   求項１又は２に記載のモータ。
4. 【請求項４】 前記モータ回転子内周部に回転子支持環
   の外輪部を係合させ、該回転子支持環のボス部を主軸に
   固定し、且つ、上記外輪部とボス部を複数のリブ又は、
   穴のあいた円板で接合したことを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 【請求項５】 前記回転子支持環のリブに軸方向の流れ
   を発生させる羽根形状を付与したことを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 【請求項６】 前記モータのモータフレームをカップ形
   状とし、その開放端側から軸受ブラケットを取付けるよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
   か１項に記載のモータ。
7. 【請求項７】 前記モータフレームをカップ形状とし、
   その底部に穴を設けたことを特徴とする請求項６記載の
   モータ。
8. 【請求項８】 前記モータフレーム底部の穴にターミナ
   ルボックスを設け、電気的配線の接続を行えるように構
   成したことを特徴とする請求項７記載のモータ。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
   モータと、該モータの主軸の一端にある結合部に固定さ
   れた羽根車と、該羽根車を収容するポンプケーシングと
   を備えたことを特徴とするポンプ装置。