JPH0937506A - 液封入電動機における撹拌損失低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の液封入電動機では、固定子、回転子お
よび回転軸の両端の軸受より内部を囲うケーシングとカ
バーの内部に油または清浄な水などの液体が封入され、
回転に伴い封入液全体が撹拌されるための撹拌損失いわ
ゆるメカニカルロスが大きく効率が悪かったので、有効
な撹拌損失低減装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 回転軸の一方の駆動端で、複列円錐コロ
軸受と回転軸と回転子の一方端を覆う仕切り環状部材
と、回転軸の他方端で、円筒コロ軸受と回転軸と回転子
の他方端を覆う仕切り環状部材とを有し、回転軸に近い
部分のみが撹拌される仕切り環状部材として解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機のケーシン
グと軸方向両端のカバーで囲われた内部に油、蒸留水ま
たは水道水などの清水を封入し内部の回転子と固定子を
液中に浸漬して、外部から塩分を含んだ水、海水その他
の汚水などが内部に侵入するのを防止する液封入電動機
における撹拌損失低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液封入電動機は、土木工事の際の湧水の
排水や家庭用井戸の取水などの小容量のものから、土
木、農業潅漑、水道用水など中容量の水利用設備のポン
プ、さらに、水浚渫船などに使用される海砂採取サンド
ポンプなどを駆動するため海水や汚水中に沈下させて使
用される大容量の液封入電動機としても使用され、海水
や汚水、特に塩分を含む水が内部に浸入し内部の鉄心や
巻線などを損傷するのを防止するために使用される。図
３は、従来技術の小形または中形の液封入電動機の模式
的な半体側断面図であり、符号１はこの種の電動機を示
し、２はケーシングで、電動機１の固定子８と回転子
（以下ロータと呼ぶ）７および回転軸５の周面を覆うも
のである。３ａ、３ｂは同じく、固定子８、ロータ７お
よび回転軸５を軸方向両端から覆うカバーである。７ａ
はエンドリング、８ａはコイルであり、カバー３ａ、３
ｂと回転軸５の間には玉軸受４が配置されている。カバ
ー３ａ、３ｂのそれぞれの内面と回転軸５との間には、
オイルシール６が設けられ、電動機１の内部には油や清
浄な水などの液体が予め封入され外部に対し流体密とす
るのに加え、内部の冷却と絶縁を行う。９は均圧装置
で、電動機１の回転に伴い電動機の固定子８やロータ７
の発熱と摩擦熱により内部の封入液が、温度の上昇によ
り体積が膨張しても、圧力が上昇しないように所定の圧
力に保持するための装置である。

【０００３】図４は、海砂採取サンドポンプ４２と、こ
れを駆動するために使用され海水や汚水中に沈下させて
使用される大容量の液封入電動機４１とが軸方向に連結
された装置４０の概略側断面図である。液封入電動機４
１の回転軸の駆動端にはサンドポンプ４２が直結され、
さらにその先端に吸込管４３が直結されて海底まで導か
れる。図５は、大容量の液封入電動機４１を、サンドポ
ンプを取り外して示す側断面図であり、図中の符号４６
は回転軸の出力側、４７はメカニカルシールカバー、４
８は中間カバー、４９は回転軸の右側の複列円錐コロ軸
受、５０はブラケット、５１は固定子巻線、５２は固定
子、５３はケーシング、５５は回転軸の左側の円筒コロ
軸受、５６はブラケット、５７はヘッドカバー、５８は
端子箱部、６１は均圧装置、６２は補助回路の端子部、
６３は回転子、６４、６５はメカニカルシールである。
この海砂採取サンドポンプ用の大容量の液封入電動機４
１も、構造が複雑な点以外は、図３に示した従来技術の
小形または中形の液封入電動機と同一なので説明を省略
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３と図５に示した上
記の従来形式の液封入電動機では、ケーシング、カバー
（ブラケット）、回転軸、内部のロータおよび固定子に
より画成される空間内に封入された液体全体が、回転に
より撹拌されるので機械的損失いわゆるメカニカルロス
が極めて大きく効率が悪かったため、これらのメカニカ
ルロスを低減するために有効な対策が要望されていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、電動機の回転
軸の軸方向の両端近くで軸受を囲む部分と、回転子（ロ
ータ）の軸方向両端より軸方向に僅かに外方でロータの
軸方向両端を覆う部分と、前記の両部分を連結して回転
軸を覆う部分とから成る仕切り環状部材を配置し、電動
機のロータの回転により封入液が撹拌される領域を、回
転軸の両端とロータに近い内部領域に局限して課題を解
決した。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態としての、海砂採取サンドポンプに使用され海水や汚
水中に沈下させて使用される大容量の液封入電動機２１
の概略側断面図であり、図４で示したサンドポンプ４２
を取り外して示している。符号３２は、断面がＬ字形の
仕切り環状部材であり、回転軸４６の左端近くの円筒コ
ロ軸受５５の軸方向内側と回転子６３の左端との間に軸
方向に平行に配置され、円筒コロ軸受５５の軸方向内側
と回転子６３の左端と回転軸４６の左端部を覆い、ケー
シング５３、回転子６３および固定子５２と回転軸４６
により画定され、封入液が充填される空隙中の前記の回
転軸４６、円筒コロ軸受５５の軸方向内側および回転子
６３の左端とに近い領域を、残りの領域から仕切る。符
号３３は、断面がコの字形の仕切り環状部材であり、３
３ａ、３３ｂ、３３ｃの３部分が一体に環状に成形され
ている。３３ｂは回転軸４６の右側のポンプ駆動側の複
列円錐コロ軸受４９の軸方向内側と回転軸４６との間に
軸に垂直に配置され円錐コロ軸受４９の軸方向内側を覆
い、３３ｃは回転子６３の軸方向外端を覆って回転軸に
垂直に配列され、３３ａは前記の３３ｂと３３ｃを連結
して回転軸４６に近く平行にされている。仕切り環状部
材３３は、ケーシング５３、固定子５２、回転子６３お
よび回転軸４６により画定され封入液が充填される空隙
中の、前記の回転軸４６、複列円錐コロ軸受４９の軸方
向内側および回転子６３の右端の狭い領域を形成して、
残りの半径方向外方の領域から仕切り、回転による封入
液の撹拌をこの領域に局限する。この仕切り環状部材３
３の、３３ａの部分の内面と回転軸４６の外周との間の
隙間の間隔をＧ₁とし、３３ｃの部分の内面と回転子６
３のエンドリング６３ａの先端との間の隙間の間隔をＧ
₂とし、これらＧ₁とＧ₂をなるべく同じ寸法に近くする
と流れが円滑になることが判明した。またＧ₂を出来る
だけゼロに近く設定することが望ましい。これ以外の構
造は従来技術と同一なので説明を省略する。

【０００７】図２は、本発明の第２の実施の形態として
の、小容量または中容量の液封入電動機の半体側断面図
で、符号１２と１３は、それぞれ、軸方向の右と左の両
側に設けられる仕切り環状部材である。仕切り環状部材
１２は、図で右側のカバー３ａとロータ７の右側端より
やや手前の間に設けられる。この右側の仕切り環状部材
１２は、カバー３ａに対してオイルシール６の軸方向の
やや内側に、オイルシール６と玉軸受４を覆い、軸方向
には出来るだけ狭くされた１２ａの部分と、ロータ７に
対しては軸方向の両端に出来るだけ接近して回転軸５に
垂直に設けられた１２ｃの部分と、この１２ｃの部分と
１２ａの部分とを連結し回転軸５に出来るだけ近く配置
された中間部としての１２ｂの部分とが、一体に形成さ
れた凹凸のある環状部材である。この仕切り環状部材１
２の、１２ｂの部分の内面と回転軸の外周との間の隙間
の間隔をＧ₁とし、１２ｃの部分の内面とロータ７のエ
ンドリング７ａの先端との間の隙間の間隔をＧ₂とし、
Ｇ₁とＧ₂をなるべく同じ寸法に近くすると流れが円滑に
なることが判明した。またＧ₂を出来るだけゼロに近く
設定することが望ましい。左側の仕切り環状部材１３
は、構造と作動が右側とほぼ同一でなので、反復した説
明を省略する。

【０００８】（作用）仕切り環状部材を設けることによ
り、ロータの回転により撹拌される封入液の領域は、軸
方向でロータに近い部分では半径方向に回転軸からロー
タのギャップまでの部分と、軸方向の両端ではオイルシ
ールと軸受周辺の狭い部分と、軸方向の両端からロータ
までの中間の部分では回転軸に近く平行な環状の狭い部
分と、の合計容積に限られ、残りの半径方向外方の大き
な容積の部分は撹拌されることは殆ど無い状態になるの
で、封入液の撹拌によるメカニカルロスを著しく低減す
ることが出来る。

【０００９】

【発明の効果】本発明では、カバーの一方端からロータ
の一方端までと、ロータの他方端からカバーの他方端ま
での間に、それぞれ１個の仕切り環状部材を設けるとい
う簡単な構造により液封入電動機の機械的損失を著しく
低減出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す液封入電動機
の側断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す液封入電動機
の半体側断面図である。

【図３】従来技術による小容量および中容量の液封入電
動機の半体側断面図である。

【図４】海砂採取サンドポンプと、これに使用され水中
に沈下させて使用される大容量の液封入電動機とが連結
された従来技術の装置の概略側断面図である。

【図５】従来技術による大容量の液封入電動機の側断面
図である。

【符号の説明】

２、５３ ケーシング ３ａ、３ｂ カバー ４ 玉軸受 ５、４６ 回転軸 ６ オイルシール ７、６３ 回転子（ロータ） ７ａ、６３ａ エンドリング ８、５２ 固定子 ９、６１ 均圧装置 １１、２１ 液封入電動機 １２、１３、３２、３３ 仕切り環状部材 １２ａ、１３ａ 仕切り環状部材の軸方向両端の軸受側
の部分 １２ｂ、１３ｂ 仕切り環状部材の中間部分 １２ｃ、１３ｃ 仕切り環状部材の回転子側の部分 ３３ａ 仕切り環状部材の中間部分 ３３ｂ 仕切り環状部材の軸方向両端の軸受側の部分 ３３ｃ 仕切り環状部材の回転子側の部分 ４７ メカニカルシールカバー ４８ 中間カバー ４９ 複列円錘コロ軸受 ５５ 円筒コロ軸受 ５７ ヘッドカバー ６４、６５ メカニカルシール Ｇ₁ 回転軸と仕切り環状部材の中間部分との隙間の間
隔 Ｇ₂ 仕切り環状部材の回転子側の部分とエンドリング
の先端との隙間の間隔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の外周に固着された回転子と、前
   記回転軸の軸方向両側のそれぞれに少なくとも１個の軸
   受を介して配置されたカバー部材と、これらのカバー部
   材と前記回転軸の軸方向両側との間に設けられたシール
   部材と、前記軸方向両側のカバー部材の半径方向外端を
   連結するケーシングと、このケーシングの内周に前記回
   転子との間に所定のエアギャップを保って装着された固
   定子とを有し、前記のケーシングの内部には回転軸と回
   転子と固定子とを流体密に収容し、内部に油、清浄な水
   などの液体が封入されて外部からの流体の侵入を防止す
   る液封入電動機において；前記液封入電動機には、さら
   に電動機の回転軸の軸方向の両端近くで少なくとも軸受
   を囲む部分と、回転子の軸方向両端から軸方向に僅かに
   外方で回転子の両端面を覆う部分と、前記の両部分を連
   結して回転軸を覆う中間部分とが一体に形成されたそれ
   ぞれ一個の仕切り環状部材が配置されていることを特徴
   とする液封入電動機における撹拌損失低減装置。
2. 【請求項２】 前記仕切り環状部材の中間部分が半径方
   向内方に回転軸の近くまで接近されていることを特徴と
   する請求項１記載の液封入電動機における撹拌損失低減
   装置。
3. 【請求項３】 前記回転軸と前記仕切り環状部材の中間
   部分との隙間の間隔Ｇ₁と仕切り環状部材とエンドリン
   グの先端との隙間の間隔Ｇ₂とが等しく、さらに出来る
   だけ狭く設定されていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の液封入電動機における撹拌損失低減装置。
4. 【請求項４】 前記液封入電動機が大容量の油封式水中
   電動機であり、回転軸の出力側には複列円錐コロ軸受な
   どの強力な軸受が設けられ、その軸方向外方にメカニカ
   ルシールカバー、中間カバーを介してメカニカルシール
   が設けられていることを特徴とする請求項１から３まで
   のいずれかに記載の液封入電動機における撹拌損失低減
   装置。
5. 【請求項５】 前記液封入電動機が小容量または中容量
   の水中電動機であり、回転軸の両端の軸受より軸方向内
   方と仕切り環状部材との間にシール部材が配置され、前
   記の回転軸の軸方向の両端近くで少なくとも軸受を囲む
   前記仕切り環状部材の部分は、さらに前記シール部材を
   も囲むようにされていることを特徴とする請求項１から
   ３までのいずれかに記載の液封入電動機における撹拌損
   失低減装置。