JPH11294395A

JPH11294395A - 水中モータ

Info

Publication number: JPH11294395A
Application number: JP10096398A
Authority: JP
Inventors: Yukio Murai; 井幸夫村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-04-13
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】上部軸受が固定子巻線や回転子二次導体等の
発熱部材から発生する熱に曝されることによる各種悪影
響を防止し、上部軸受の運転温度を低下し、上部軸受の
長寿命化を実現し、これに加えて、小形化とコスト低減
を実現することが出来る水中モータの提供。【解決手段】モータ（８、８Ａ、８Ｂ）の発熱部材
（８０１、８０２、８０４、８１８）から発生した熱に
より上部軸受（８０９）が昇温するのを抑制するための
保護板（９０１、９０１Ａ）を該上部軸受（８０９）と
主軸（８０３）との間に装着し、主軸（８０３）の上部
軸受（８０９）が設けられている側の端部の半径方向内
方に中空部（９０２）を形成し、主軸（８０３）の上部
軸受側の端部及び該上部軸受（８０９）の熱量が、上部
軸受（８０９）に対してモータ室（８５０）とは反対側
に位置するモータカバー室（８６０）内へ伝達されるよ
うに、主軸（８０３）に形成した前記中空部（９０２）
を前記モータカバー室（８６０）に連通した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水中モータに関する。よ
り詳細には、例えば汚水用水中ポンプに使用される乾式
水中モータの上部軸受近傍の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４において、全体を符号Ｐで示す一般
的な汚水用水中ポンプは、羽根車１、ポンプケーシング
２、吐出べンド３、中間ケーシング４、下部メカニカル
シール５１、上部メカニカルシール５２、オイルシール
６、ポンプ台７、符号８で包括的に表現されたモータ部
（或いは水中モータ）、吸込口９１、吐出口９３、メカ
ニカルシール室９４を有している。そして、前記モータ
部８は、固定子８０１と、回転子８０２と、主軸８０３
と、固定子巻線８０４と、モータフレーム８０５と、下
部ブラケット８０６と、メカニカルシール部ハウジング
８０７と、下部軸受８０８と、上部軸受８０９と、モー
タカバー８１０と、水中動力ケーブル８１１と、信号用
水中ケーブル８１２と、回転子フィン８１３と、モータ
吊り上げ用把手８１４と、サーマルプロテクタ８１５
と、浸水検知器８１６、とを備えている。モータ部８の
主軸８０３は上部軸受８０９と下部軸受８０８により支
持されており、上部軸受８０９と下部軸受８０８との間
の領域（モータ室：このモータ室の上部は符号ＩＭＵで
示し、下部を符号ＩＭＤで示す）に回転子８０１、固定
子８０２が設けられている。

【０００３】ここで下部軸受８０８は、羽根車１やポン
プケーシング２等から成るポンプ部に近いため、その熱
量はポンプ揚水へ容易に伝達される。換言すれば、下部
軸受８０８はポンプ部を流れる水によって冷却される。
そのため、水中モータ８の運転時においても、下部軸受
８０８の温度は比較的低温に収まっており、過熱による
トラブル発生の可能性は少ない。しかし、上部軸受８０
９に対しては、固定子巻線８０４や回転子二次導体、或
いは回転子エンドリング８１８等の発熱部材で発生した
熱が、例えば輻射によって直接伝達され、主軸８０３を
介する伝熱により間接的に伝達され、或いは、上部モー
タ室ＩＭＵ内の空気を介した熱伝達により伝達される。
そして、下部軸受８０８の様にポンプ揚水により冷却さ
れるわけではないので、上部軸受８０９は、固定子巻線
８０４や回転子二次導体で発生した熱によって多大な影
響を受け、摩耗、焼き付き、その他によるトラブルを発
生する可能性が有る。すなわち、モータ室上部ＩＭＵで
の温度上昇は、上部軸受８０９に封入されているグリー
スの熱による流出を引き起こし、グリースの流出は上部
軸受８０９の潤滑不良状態を惹起して、軸受の損傷、回
転子８０２の振れ回りによる固定子８０１との接触等の
各種不具合を発生する。そして、このような不具合は、
単に上部軸受８０９の損傷のみに留まらず、水中モータ
８に対して重大な損傷を惹起することが多かった。

【０００４】これに対して図４のモータ部８では、モー
タ部内部の冷却のため回転子８０２の端部（図４の上下
方向端部：エンドリング端）には、例えば鋳造により回
転子フィン８１３が一体に形成されている。しかし、回
転子フィン８１３はモータ室ＩＭＵ、ＩＭＤ内に空気流
を形成するが、水中モータ８の様な密閉容器内では当該
空気流と外部雰囲気との間で十分な熱交換が行なわれな
いので、モータ室上部ＩＭＵ及び上部軸受８０９の温度
を低下させる事は困難であった。

【０００５】また従来の技術では、上部軸受８０９が高
温に曝されるのを避けるために、回転子８０２及び固定
子８０１と上部軸受８０９の距離を離す様にしている。
しかし、回転子８０２及び固定子８０１と上部軸受８０
９の距離を離すことはモータ部８の全長を長くすること
となり、水中ポンプＰの小型化を阻害する。その他の従
来技術として、実開平６−７６６８０号公報には、回転
子と上部軸受の間に独立したファンを介在させて、ファ
ンによってモータ室の上下を循環する空気流を生じさせ
て、モータ室上部の空気温度を低減させる技術が開示さ
れている。しかしながら、この技術では独立したファン
を回転子と上部軸受の間に設けたため、モータの全長が
長くなり小型化が困難になる事に加えて、ファンの設置
に伴って部品点数が増加してコスト高になる、という問
題を有している。さらに、上部軸受に特殊耐熱性グリー
スを封人して熱対策を行なう従来技術も存在するが、グ
リースの耐熱寿命には限界があるため、上部軸受の寿命
の長期化を必ずしも実現することができない。そのた
め、一定期間毎に軸受交換のためのメインテナンス作業
が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、上部軸受
が固定子巻線や回転子二次導体等の発熱部材から発生す
る熱に曝されることによる各種悪影響を防止し、上部軸
受の運転温度を低下し、上部軸受の長寿命化を実現し、
これに加えて、小形化とコスト低減を実現することが出
来る水中モータの提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の水中モータは、
モータの発熱部材から発生した熱により上部軸受が昇温
するのを抑制するための保護板を該上部軸受と主軸との
間に装着したことを特徴としている。

【０００８】また本発明の水中モータは、主軸の上部軸
受が設けられている側の端部の半径方向内方に中空部に
形成し、主軸の上部軸受側の端部及び主軸に形成した中
空部を、モータ室と反対側に位置するモータカバー室に
連通したことを特徴としている。

【０００９】さらに本発明の水中モータは、モータの発
熱部材から発生した熱により上部軸受が昇温するのを抑
制するための保護板を該上部軸受と主軸との間に装着
し、主軸の上部軸受が設けられている側の端部の半径方
向内方に中空部を形成し、主軸の上部軸受側の端部及び
主軸に形成した中空部を、モータ室とは反対側に位置す
るモータカバー室に連通したことを特徴としている。

【００１０】本発明の実施に際して、前記保護板は円環
状であり、上部軸受の下面を遮蔽する様に構成されてい
るのが好ましい。或いは、前記保護板は円筒と円環とを
組み合わせた形状を有しており、円環状の部分は上部軸
受の下面を遮蔽し、円筒状部分は上部軸受の半径方向内
方の側面を遮蔽する様に構成されているのが好ましい。
ここで、保護板の材料としては、オーステナイト系ステ
ンレスの様な比較的熱伝達率の悪い材料を用いることが
好ましい。さらに、樹脂材料やセラミックスを用いれ
ば、上部軸受に対する熱の伝達をより効果的に遮蔽する
事が出来る。

【００１１】なお、前記発熱部材は、回転子、固定子、
固定子巻線、回転子二次導体等である。

【００１２】上述した様な構成により、本発明によれ
ば、主軸端部の有効断面積を絞り、主軸を介して伝達さ
れる上部軸受への伝熱量を低減すると共に、低温である
モータカバー室との接触面積を増大させている。すなわ
ち本発明によれば、上部軸受と主軸の間に別部材である
保護板が装着されているので、モータの発熱部材から放
射される輻射熱は、当該保護板により遮蔽（シールド）
され、上部軸受に悪影響を及ぼす事は無い。

【００１３】また、主軸を介して伝熱によって上部軸受
に伝達される熱量は、主軸を介して上部軸受に伝達され
る以前に、主軸を介して保護板に伝達される。ここで、
主軸と保護板との間には接触抵抗が存在するため、主軸
から保護板に伝熱により熱量が伝達される際に、当該接
触抵抗において入熱が大幅に制限され、伝達される熱量
が低減されることとなる。この様な作用効果は、前記保
護板を円筒と円環とを組み合わせた形状に構成し、円筒
状部分で上部軸受の半径方向内方の側面を遮蔽すること
により、より一層発揮される。

【００１４】これに加えて本発明によれば、主軸の上部
軸受が取付けてある側の半径方向内方の領域を加工し
て、当該主軸の端部の一部を中空状に形成して軸中空部
（中空部）を構成し、この軸中空部をモータ室と反対側
に位置するモータカバー室に連通させて、上部軸受及び
主軸の端部がモータカバー室内の空気に曝される様に構
成してあるので、上部軸受の温度上昇が効果的に防止さ
れる。

【００１５】より詳細に述べると、モータカバー室内は
回転子や固定子のような発熱部材が設けられておらず、
モータリード線用開口を除きモータ室内とは完全に分離
されているので、モータ運転中でもその温度上昇は比較
的軽微である。そのため、モータカバー室内の温度は比
較的低温に維持される。上述の様にモータカバー室は、
主軸端部に形成された軸中空部に連通しているので、モ
ータカバー室内の比較的低温の空気が、当該軸中空部
（中空部）の熱量を拡散して、上部軸受及び上部軸受側
の主軸端部の温度を低減する。換言すれば、上部軸受及
び上部軸受側の主軸端部は温度の低いモータカバー室内
の空気に曝されるよう構成してあるので、上部軸受は温
度の低いモータカバー室内の温度環境下に入り、軸受温
度を大きく低減することができる。これに加えて、前記
軸中空部（中空部）を構成する事により主軸の端部が中
空状となり、主軸の上部軸受近傍の断面積は小さくな
る。そして、当該断面積の小さい部分においては熱抵抗
が増大するので、回転子から主軸を介して上部軸受に到
達する伝熱量も低減するのである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１−図３を参照して、本
発明の実施形態を説明する。なお、図１−図３におい
て、図４で示すのと同様な部材には同様な符号を付して
ある。図１及び図２は本発明の第１実施形態を示してい
る。図１において、全体を符号８Ａで示す本発明の水中
モータは、その主軸８０３に回転子８０２が焼嵌めされ
ており、当該主軸８０３は下部軸受８０８及び上部軸受
８０９によって支持されている。そして、固定子８０１
はモータフレーム８０５に焼嵌められている。下部軸受
８０８は下部ブラケット８０６により収容されており、
該下部ブラケット８０６、メカニカルシール部ハウジン
グ８０７、モータカバー８１０により、モータハウジン
グを形成している。なお図１において、符号８１１は給
電のための動力ケーブルを示し、符号８１２は浸水検知
器８１６及びサーマルプロテクタ８１５の動作信号を地
上に送るための信号用水中ケーブルを示し、符号８１３
は回転子フィンを示し、符号８１４はモータ吊り上げ用
把手、符号８１８は回転子エンドリングを示している。

【００１７】図１及び図２、特に図２を参照すれば明ら
かな様に、上部軸受８０９と主軸８０３の間に保護板９
０１が取付けられている。ここで、該保護板９０１は全
体が円環状をしており、上部軸受８０９の下面８０９Ｕ
を遮蔽する様に構成されている。また、主軸８０３にお
いて、上部軸受８０９が設けられている側の端部（図１
及び図２では上端部）の半径方向内方の領域には、軸中
空部（中空部）９０２が形成されている。この軸中空部
９０２は、モータ室８５０の図１及び図２において上方
（上部軸受８０９に対してモータ室８５０とは反対側）
に位置するモータカバー室８６０に連通している。

【００１８】ここで、モータカバー室８６０は、その内
部には回転子８０２や固定子８０１、或いは固定子巻線
８０４のような発熱部材が設けられておらず、モータリ
ード線用開口（図示せず）を除き、モータ室８５０内と
は完全に分離されている。そのため、モータ８Ａが運転
中でも、モータ室８５０内の温度はあまり上昇せず、モ
ータカバー室８６０内の温度は比較的低温に維持され
る。

【００１９】図１及び図２の水中モータ８Ａの発熱部
材、すなわち固定子８０１、回転子８０２、固定子巻線
８０４、回転子フィン８１３、回転子エンドリング８１
８等で発生した熱量は、その一部はフレーム８０５を伝
わって水中モータ或いは水中ポンプの系外の水に放熱さ
れ、その他の熱量は、固定子巻線８０４等の発熱部材の
各々からモータ室８５０内の空気に伝達され、或いは、
輻射によってフレーム等の周辺部材へ伝熱される。

【００２０】図１及び図２で示す実施形態によれば、上
部軸受８０９と主軸８０３の間に装着された保護板９０
１は、モータ８Ａの発熱部材からの輻射熱を遮蔽（シー
ルド）して、当該輻射熱が上部軸受８０９に伝わらない
様にしている。これにより、当該輻射熱による上部軸受
８０９の加熱或いは昇温が防止される。また、主軸８０
３を介して伝熱によって上部軸受８０９に伝達される熱
量は、先ず主軸８０３を介して上記保護板９０１に伝達
される。ここで、主軸８０３と保護板９０１との間には
接触抵抗が存在するため、伝熱により主軸８０３から保
護板９０１に熱が伝わる際に、当該接触抵抗個所におい
て入熱が大幅に制限され、伝達される熱量が低減される
のであるまた、図１及び図２で示す実施形態によれば、
主軸８０３の上端部に軸中空部９０２を構成し、この軸
中空部９０２をモータカバー室８６０に連通させている
ので、上部軸受８０９及び主軸８０３の端部は、比較的
低温に維持されているモータカバー室８６０内の空気に
常時曝される。そのため、上部軸受８０９の温度上昇が
効果的に防止される。これに加えて、前記軸中空部９０
２を構成する事により、主軸８０３の上端部が中空状と
なり、上部軸受８０９近傍の断面積は小さくなる。そし
て、断面積が小さい部分の熱抵抗は増大するので、モー
タ部８Ａの発熱部材から主軸８０３を介して上部軸受８
０９へ伝熱によって伝わる熱量は減少する。

【００２１】この様に、図１及び図２で示す実施形態に
おいては、上部軸受８０９の加熱或いは昇温は十分に防
止されるのである。

【００２２】図３は本発明の第２実施形態にかかる水中
モータ８Ｂの上部軸受８０９近傍の部分を示している。
ここで、図３で示す実施形態においては、固定子８０
１、回転子８０２、主軸８０３、固定子巻線８０４、モ
ータフレーム８０５、上部軸受８０９、モータカバー８
１０、回転子フィン８１３、軸受カバー８１７、回転子
エンドリング８１８、モータカバー室８６０、主軸の上
部軸受端内径側に設けた軸中空部９０２については、上
述した第１実施形態と同様であり、図２で示すのと同一
である。

【００２３】しかし、主軸８０３と上部軸受８０９との
間に装着された保護板９０１Ａについては、図３の実施
形態と図１及び図２の実施形態とでは明確に相違してい
る。すなわち、図１及び図２の第１実施形態では、保護
板９０１は全体が円環状をしており、上部軸受８０９の
下面を遮蔽する様に構成されている。これに対して図３
の第２実施形態においては、保護板９０１Ａは、全体が
円筒と円環とを組み合わせた形状を有しており、円環状
の部分は上部軸受８０９の下面８０９Ｕを遮蔽し、円筒
状部分は上部軸受８０９の半径方向ｒ内方の側面８０９
ＲＩを遮蔽する様に構成されている。換言すれば、図３
で示す保護板９０１Ａは、図３で示す断面形状がＬ字状
となっている。この第２実施形態においては、モータ部
８Ｂの発熱部材からの輻射熱は、保護板９０１Ａの円環
状の部分（上部軸受８０９の下面８０９Ｕを遮蔽する部
分）によって遮られ、主軸８０３を介して伝わる伝熱量
は、保護板９０１Ａの円筒状部分（上部軸受８０９の半
径方向内方側面８０９ＲＩを遮蔽する部分）により遮ら
れる。ここで、図３の実施形態によれば、図１及び図２
の実施形態に比較して、主軸８０３を介して伝わる伝熱
量の遮蔽がより一層効果的に行われる。そのため、図３
の第２実施形態によれば、上部軸受８０９の加熱或いは
昇温の度合いが低下して、上部軸受の過熱による潤滑不
良や焼き付き、その他の各種トラブルが確実に防止され
るのである。

【００２４】なお、その他の構成及び作用効果は、図３
の実施形態と図１及び図２の実施形態とでは同様である
ので、重複説明は省略する。

【００２５】図１−図３で示す実施形態は、あくまでも
例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨のもの
ではない。例えば、図１−図３で示す以外の変更或いは
変形が可能である。また、例えば図４で示す様な汚水用
乾式水中ポンプで用いるモータとして、本発明の水中モ
ータを適用できる事は言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】本発明の水中モータの作用効果を以下に
列挙する。（１）モータの上部軸受の運転温度を低減することが
できる。（２）回転子及び固定子と上部軸受の距離を離した
り、回転子と上部軸受の間に独立したファンを介在させ
る必要が無い。（３）コスト低減が達成できる。（４）モータを大きくする必要が無く、小型化が実現
できる。（５）上部軸受の寿命が長期化する。（６）汚水用水中ポンプは屎尿槽の排水等に用いられ
るものなので、そのメインテナンス作業は不潔で、大き
な費用発生を伴う。また、ポンプが停止すると、水処理
に大きな影響を及ぼす。本発明によれば上部軸受の信頼
性が向上するのでモータの長寿命化を達成することがで
き、メインテナンス費用の低減と水処理装置の安定稼働
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図。

【図２】図１の実施形態の要部を示す部分縦断面図。

【図３】本発明の第２実施形態の要部を示す部分縦断面
図。

【図４】従来の水中モータを用いた一般的な汚水用水中
ポンプの縦断面図。

【符号の説明】

１・・・羽根車２・・・ポンプケーシング３・・・吐出べンド４・・・中間ケーシング５１・・・下部メカニカルシール５２・・・上部メカニカルシール６・・・オイルシール７・・・ポンプ台８、８Ａ、８Ｂ・・・モータ部９１・・・吸込口９３・・・吐出口９４・・・メカニカルシール室８０１・・・固定子８０２・・・回転子８０３・・・主軸８０４・・・固定子巻線８０５・・・モータフレーム８０６・・・下部ブラケット８０７・・・メカニカルシール部ハウジング８０８・・・下部軸受８０９・・・上部軸受８０９Ｕ・・・上部軸受の下面８０９ＲＩ・・・上部軸受の半径方向内方の面８１０・・・モータカバー８１１・・・水中動力ケーブル８１２・・・信号用水中ケーブル８１３・・・回転子フィン８１４・・・モータ吊り上げ用把手８１５・・・サーマルプロテクタ８１６・・・浸水検知器８５０・・・モータ室８６０・・・モータカバー室９０１、９０１Ａ・・・保護板９０２・・・軸中空部（中空部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの発熱部材から発生した熱により
上部軸受が昇温するのを抑制するための保護板を該上部
軸受と主軸との間に装着したことを特徴とする水中モー
タ。
【請求項２】主軸の上部軸受が設けられている側の端
部の半径方向内方に中空部に形成し、主軸の上部軸受側
の端部及び主軸に形成した中空部を、モータ室と反対側
に位置するモータカバー室に連通したことを特徴とする
水中モータ。
【請求項３】モータの発熱部材から発生した熱により
上部軸受が昇温するのを抑制するための保護板を該上部
軸受と主軸との間に装着し、主軸の上部軸受が設けられ
ている側の端部の半径方向内方に中空部を形成し、主軸
の上部軸受側の端部及び主軸に形成した中空部を、モー
タ室とは反対側に位置するモータカバー室に連通したこ
とを特徴とする水中モータ。