WO2017094813A1 - モータポンプ - Google Patents

Abstract

簡易な構造でモータの冷却効果が高いモータポンプを提供する。また、メンテナンス頻度が小さいモータポンプを提供する。　モータポンプは、羽根車と、主軸と、ロータと、ステータと、ポンプケーシングと、ポンプブラケットと、モータフレームと、側板と、軸受ハウジングと、冷却棒と、を備える。羽根車は、回転することにより水を移送可能に構成される。主軸は、羽根車に接続される。ロータは、主軸と一体に回転する。ステータは、ロータの外周側に設けられる。ポンプケーシングは、羽根車を収容する。ポンプブラケットは、主軸が貫通する貫通孔を有し、ポンプケーシングと係合してポンプケーシングと共に水の流路を画定する。モータフレームはステータを収容する。側板は、モータフレームの端部に設けられる。尚、本実施形態のモータポンプにおいて、側板は、例えば鋳造等により、モータフレームと一体的に形成されていてもよい。軸受ハウジングは、主軸を軸受けする軸受部を有して側板およびポンプブラケットと係合する。冷却棒は、側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる。

Description

モータポンプ

　本発明は、モータポンプに関する。

　例えばモータポンプは、汚水、廃水、または、河川水のように、夾雑物および汚物が混じった液体の移送用途に広く使用されている。汚水用ポンプでは、一般にモータは羽根車の上方に設置される。よって、水位が低下した状況では、モータが大気中に露出した状態で運転される。そのような状態でもモータの冷却が十分になされるように、従来、モータの周囲にウォータジャケットを設けたり、モータの外表面に放熱フィンを設けたりされている。

　モータの周囲にウォータジャケットを設ける場合、ウォータジャケット内に液体を循環させることによりモータの冷却が行われる。モータの冷却に使用される液体は、ポンプの取扱液（ポンプの移送対象となる液体）、または、冷却専用の冷却液である。また、モータの外表面に放熱フィンを設ける場合、モータから発生する熱がモータフレームを介して放熱フィンに伝えられ、放熱フィンから外気に熱が放出されることにより、モータの放熱が行われる。

特開２０１１－１６３２６３号公報

　ウォータジャケットにポンプの取扱液を循環させる場合、汚物および夾雑物がウォータジャケット内に堆積したりウォータジャケットを詰まらせたりするため、メンテナンスの頻度および費用が大きくなる傾向がある。また、ウォータジャケットに専用の冷却液を循環させる場合には、ウォータジャケット内に冷却液を循環させる機構を設けるために構造が複雑になり、装置が大型化および高価額化する。

　さらに、モータの外表面に放熱フィンを設ける場合、液体による冷却に比べて冷却効果が小さいため、モータ自体の発熱が小さくなるように専用のモータが用いられる場合がある。この専用のモータは、モータの出力に比べて大きいため、モータポンプの大型化を招いてしまう。また、汚水用ポンプでは、汚水の水位が高いときには、モータが被水する場合がある。このため、モータの外表面に放熱フィンを設けると、放熱フィンに汚物および夾雑物が堆積して放熱効果が低下し、メンテナンスの頻度および費用が大きくなる。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡易な構造でモータの冷却効果が高いモータポンプを提供することを目的とする。また、メンテナンス頻度が小さいモータポンプを提供することを目的とする。

　本発明の一実施形態によれば、モータポンプは、羽根車と、主軸と、ロータと、ステータと、ポンプケーシングと、ポンプブラケットと、モータフレームと、側板と、軸受ハウジングと、冷却棒と、を備える。羽根車は、回転することにより水を移送可能に構成される。主軸は、羽根車に接続される。ロータは、主軸と一体に回転する。ステータは、ロータの外周側に設けられる。ポンプケーシングは、羽根車を収容する。ポンプブラケットは、主軸が貫通する貫通孔を有し、ポンプケーシングと係合してポンプケーシングと共に水の流路を画定する。モータフレームはステータを収容する。側板は、モータフレームの端部に設けられる。尚、本実施形態のモータポンプにおいて、側板は、例えば鋳造等により、モータフレームと一体的に形成されていてもよい。軸受ハウジングは、主軸を軸受けする軸受部を有して側板およびポンプブラケットと係合する。冷却棒は、側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる。

　また、本発明の一実施形態によれば、モータポンプは、羽根車と、主軸と、ロータと、ステータと、ポンプケーシングと、ポンプブラケットと、モータフレームと、モータブラケットと、を備える。羽根車は、回転することにより水を移送可能に構成される。主軸は、羽根車に接続される。ロータは、主軸と一体に回転する。ステータは、ロータの外周側に設けられる。ポンプケーシングは、羽根車を収容する。ポンプブラケットは、主軸が貫通する貫通孔、及び、主軸の一部を囲うように主軸の軸方向に沿って延在する延在部、を有し、ポンプケーシングと係合してポンプケーシングと共に水の流路を画定する。モータフレームはステータを収容する。モータブラケットは、ポンプブラケットの延在部の内側に入り込むとともに羽根車側の端面がポンプブラケットと接触する接続部を有し、モータフレームおよびポンプブラケットと係合する。

本発明の第一実施形態に係るモータポンプの断面図である。 第一実施形態の接続部を主軸の軸線に沿って見た模式図である。 本発明の第二実施形態に係るモータポンプの断面図である。

　以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、各実施形態を構成する構成要素は任意に組み合わせることが可能であり、以下に説明する組み合わせに限定されるものではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

　図１は、本発明の第一実施形態に係るモータポンプの断面図である。モータポンプ１－１０は、例えば、汚水、廃水、または、河川水のように、夾雑物および汚物が混じった液体を移送するための汚水用ポンプとして使用される。図示するように、モータポンプ１－１０は、ポンプ本体１－２０と、モータ１－３０と、を備える。

　ポンプ本体１－２０は、軸線ＡＬを中心に回転する羽根車１－２１と、羽根車１－２１を収容するポンプケーシング１－２２およびポンプブラケット１－２３と、を備える。羽根車１－２１は、モータ１－３０の主軸１－３１に接続され、主軸１－３１の回転に伴って回転する。ポンプケーシング１－２２は、吸込口１－２２ａおよび吐出口１－２２ｂを有し、ポンプブラケット１－２３と共に水の流路を画定する。ポンプ本体１－２０では、羽根車１－２１が回転することにより、吸込口１－２２ａから吐出口１－２２ｂへ水が移送される。

　ポンプブラケット１－２３は、ポンプケーシング１－２２にビスなどで係合され、羽根車１－２１の背面（図１中、上側）を覆う。ポンプブラケット１－２３は、例えば、アルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性の高い素材で形成されることが好ましい。ポンプブラケット１－２３における羽根車１－２１の背面を覆う底部１－２４には、モータ１－３０の主軸１－３１が挿通するための貫通孔１－２４ａが形成されている。さらに、貫通孔１－２４ａには、主軸１－３１を封止するためのメカニカルシール（第１封止部）１－２５が設けられている。また、ポンプブラケット１－２３は、底部１－２４から延在する延在部１－２６を有する。延在部１－２６は、軸線ＡＬに沿って羽根車１－２１から離れる方向に延在する。この延在部１－２６は、主軸１－３１を覆うように（主軸１－３１の外周側に位置するように）、軸線ＡＬに沿って見て略円筒状である。ポンプブラケット１－２３には、底部１－２４と延在部１－２６とで画定されるスペースに、メカニカルシール１－２５、１－３９のための潤滑油１－２７が封入されている。潤滑油１－２７は、ポンプブラケット１－２３の側面に形成された注油部１－２８から注入される。また、ポンプブラケット１－２３の延在部１－２６の外周面には、Ｏリング１－２９が設けられている。

　モータ１－３０は、羽根車１－２１に回転駆動力を提供する。モータ１－３０は、軸線ＡＬを中心に回転する主軸１－３１と、主軸１－３１と一体に回転するロータ１－３２と、ロータ１－３２の外周側に設けられたステータ１－３３と、を備える。なお、第一実施形態では、モータ１－３０は、誘導電動機として構成され、ロータ１－３２は、ロータコア１－３２１と、二次導体１－３２２と、を有するが、同期電動機などの他の方式が採用されてもよい。ステータ１－３３は、ステータコア１－３３１と、ステータコア１－３３１に巻回されるステータコイル１－３３２と、を有する。ステータコイル１－３３２には、電力ラインが接続され、ケーブル１－４３を通じて外部電源（例えば、商用電源）から電力が供給される。

　また、モータ１－３０は、ステータコア１－３３１を支持するモータフレーム１－３４と、モータフレーム１－３４と係合する負荷側モータブラケット１－３５および反負荷側モータブラケット１－３６と、を備える。以下、モータ１－３０におけるポンプ本体１－２０側（図１中、下側）を「負荷側」といい、その反対側（図１中、上側）を「反負荷側」という。

　モータフレーム１－３４は、略円筒状に形成され、内周面にステータコア１－３３１が固定される。モータフレーム１－３４は、ステンレスで形成されてもよいし、アルミニウム合金または銅合金などの金属で形成されてもよい。モータフレーム１－３４は、負荷側の端部の近傍に内側に凹んだ凹溝１－３４ａを有し、負荷側モータブラケット１－３５は、この凹溝１－３４ａによって係合の位置決めがなされる。また、モータフレーム１－３４の内側には、負荷側からポンプブラケット１－２３の延在部１－２６が嵌入され、Ｏリング１－２９によって延在部１－２６の内部スペースが封止される。

　負荷側モータブラケット１－３５は、モータフレーム１－３４とポンプブラケット１－２３とに係合して、ポンプ本体１－２０とモータ１－３０とを接続する。負荷側モータブラケット１－３５は、例えばアルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性のよい素材で形成されることが好ましい。第一実施形態では、負荷側モータブラケット１－３５は、モータフレーム１－３４の内側に嵌入され、負荷側モータブラケット１－３５の外周面がモータフレーム１－３４の内周面と接触するように係合している。また、負荷側モータブラケット１－３５は、ステータコイル１－３３２の負荷側コイルエンド１－３３２ａよりも反負荷側（図１中、上側）まで入り込んで、ステータコア１－３３１と接触している。つまり、負荷側モータブラケット１－３５は、ステータコイル１－３３２の外周側を覆う外側囲繞部１－３５１を有している。さらに、負荷側モータブラケット１－３５は、ステータコイル１－３３２の内周側を覆うように軸線ＡＬに沿って突出する内側囲繞部１－３５２を有する。こうした構成により、ステータコイル１－３３２の負荷側コイルエンド１－３３２ａは、外側囲繞部１－３５１と内側囲繞部１－３５２とに挟まれる。そして、第一実施形態では、この外側囲繞部１－３５１と内側囲繞部１－３５２とに囲われた空間にポッティング樹脂１－３３３が充填され、負荷側コイルエンド１－３３２ａがポッティング樹脂１－３３３により覆われている。これにより、ポッティング樹脂１－３３３を介して、負荷側モータブラケット１－３５とステータコイル１－３３２とが接触する。ここで、ポッティング樹脂１－３３３としては、熱伝導性が良好な樹脂が用いられることが好ましい。こうした構成により、ステータコイル１－３３２と負荷側モータブラケット１－３５との熱伝導性を高くすることができる。

　また、負荷側モータブラケット１－３５は、ポンプブラケット１－２３の延在部１－２６の内側に入り込むように、軸線ＡＬ方向に沿って負荷側に延在する接続部１－３５３を有する。第一実施形態では、接続部１－３５３は、延在部１－２６と離間して延在部１－２６の内側に挿通されている。そして、接続部１－３５３は、負荷側（羽根車１－２１側）の端面１－３５３ａが、ポンプブラケット１－２３の底部１－２４にビス１－４４で固定されている。ただし、接続部１－３５３とポンプブラケット１－２３とは、ビス１－４４で固定されるものに限定されず、接着剤による接着、または、溶接などで固定されてもよい。図２は、第一実施形態の接続部を主軸の軸線に沿って見た模式図である。図示するように、接続部１－３５３は、軸線ＡＬに沿って見て略円筒状であり、その端部には、潤滑油１－２７が移動可能に切欠き１－３５３ｂが形成されている。このため、図１に示すように、潤滑油１－２７は、接続部１－３５３の内周側および外周側のそれぞれに位置し、接続部１－３５３は潤滑油１－２７に浸漬する。こうした構成により、負荷側モータブラケット１－３５は、その端面１－３５３ａがポンプブラケット１－２３の底部１－２４に接触し、接続部１－３５３の側面が潤滑油１－２７に接触する。これにより、負荷側ブラケット１－３５は、接続部１－３５３の端面１－３５３ａを介して直接にポンプブラケット１－２３へ放熱できるとともに、接続部１－３５３の側面から潤滑油１－２７を介してポンプブラケット１－２３へ放熱できる。

　負荷側モータブラケット１－３５は、中空に形成され、内周側に負荷側軸受ハウジング１－３７が固定される。負荷側軸受ハウジング１－３７は、モータ１－３０の主軸１－３１を軸支するための負荷側軸受１－３８を有する。また、負荷側軸受ハウジング１－３７には、負荷側軸受１－３８よりも負荷側に、モータ１－３０の主軸１－３１を封止するためのメカニカルシール１－３９（第２封止部）が設けられている。このメカニカルシール１－３９は、ポンプケーシング１－２３のメカニカルシール１－２５と同様に、潤滑油１－２７に浸漬される。このように、モータポンプ１－１０では、２つのメカニカルシール１－２５，１－３９が設けられているので、羽根車１－２１によって移送される水がモータ１－３０内に侵入するのを効果的に防止できる。

　反負荷側モータブラケット１－３６は、モータフレーム１－３４の反負荷側に係合される。図１に示す例では、反負荷側モータブラケット１－３６は、負荷側モータブラケット１－３５の外側囲繞部１－３５１と同様に、ステータコイル１－３３２の外周側を覆うようにモータフレーム１－３４の内側に嵌入されて、モータフレーム１－３４と係合されている。反負荷側モータブラケット１－３６は、中空に形成され、内周側に反負荷側軸受ハウジング１－４０が固定される。反負荷側軸受ハウジング１－４０は、モータ１－３０の主軸１－３１を軸支するための反負荷側軸受１－４１を有する。また、第一実施形態では、反負荷側モータブラケット１－３６を覆うようにモータフレーム１－３４に固定される上部ブラケット１－４２が更に設けられている。上部ブラケット１－４２は、モータフレーム１－３４の端部に密閉固定されている。こうした構成により、モータポンプ１－１０の耐水性を向上することができ、例えばＩＰ６８（ＪＩＳ　Ｃ　０９２０）程度の耐水性を実現できる。

　以上説明した第一実施形態のモータポンプ１－１０では、ステータコイル１－３３２と負荷側モータブラケット１－３５との熱伝導性を高くすることができる。このため、モータポンプ１－１０の駆動に伴ってステータコイル１－３３２で生じた熱を負荷側モータブラケット１－３５に効率よく放出できる。また、負荷側モータブラケット１－３５は、端面１－３５３ａおよび潤滑油１－２７を介してポンプブラケット１－２３に接触しており、負荷側モータブラケット１－３５からポンプブラケット１－２３に効率よく放熱できる。ここで、上記したように、ポンプブラケット１－２３はポンプケーシング１－２２と共に水の流路を画定し、羽根車１－２１の裏側（図１中、上側）に位置する底部１－２４は、羽根車１－２１による水の移送に伴って常に冷却される。また、ポンプケーシング１－２２に封入された潤滑油１－２７も、底部１－２４と接するため、常に冷却される。このため、ステータコイル１－３３２で生じた熱を負荷側モータブラケット１－３５に伝え、負荷側モータブラケット１－３５からポンプブラケット１－２３に放熱することにより、羽根車１－２１によって移送される水を利用してモータ１－３０を効率よく冷却できる。しかも、モータ１－３０は羽根車１－２１が移送する水と接触しないので、モータポンプ１－１０が汚水用に用いられる場合であっても、モータポンプ１－１０のメンテナンス頻度を少なくすることができる。また、モータ１－３０の冷却のために専用のモータなどを設けなくてもよいため、簡易な構成でモータポンプ１－１０におけるモータ１－３０の冷却を向上することができる。

（変形例）
　上記した第一実施形態では、負荷側モータブラケット１－３５は、ステータコイル１－３３２を囲う外側囲繞部１－３５１および内側囲繞部１－３５２を有するものとした。しかし、負荷側モータブラケット１－３５は、外側囲繞部１－３５１および内側囲繞部１－３５２を有するものに限定されず、外側囲繞部１－３５１または内側囲繞部１－３５２の一方だけを有してもよいし、いずれも有さなくてもよい。また、外側囲繞部１－３５１および内側囲繞部１－３５２にポッティング樹脂が充填されて、ステータコイル１－３３２の負荷側コイルエンド１－３３２ａはポッティング樹脂１－３３３に覆われるものとした。しかし、こうした例に限定されず、予めステータコイル１－３３２をポッティング樹脂１－３３３で覆って負荷側モータブラケット１－３５と接触するように配置してもよいし、ステータコイル１－３３２がポッティング樹脂１－３３３で覆われないものとしてもよい。

　上記した第一実施形態では、負荷側モータブラケット１－３５は、ポンプブラケット１－２３の延在部１－２６と離隔して延在部１－２６の内側に入り込む接続部１－３５３を有するものとした。しかし、負荷側モータブラケット１－３５は、接続部１－３５３の端面１－３５３ａがポンプブラケット１－２３の底部１－２４と接触するようにポンプブラケット１－２３と係合すればよく、例えば、延在部１－２６の内周面と接続部１－３５３の外周面とが接触してもよい。この場合には、接続部１－３５３の端面１－３５３ａに潤滑油１－２７が移動するための切欠き３５３ｂが形成されなくてもよい。

　上記した第一実施形態では、モータフレーム１－３４は、例えば薄肉のステンレスで形成されるものとした。しかし、モータフレーム１－３４は、アルミニウム合金または銅合金による鋳造で形成されてもよい。こうすれば、モータ１－３０で発生する熱をモータフレーム１－３４から外部に放出できる。また、モータフレーム１－３４は、厚肉に形成されてもよいし、冷却フィンが設けられてもよい。ただし、第一実施形態のポンプモータ１－１０では、モータフレーム１－３４が薄肉であったとしても、モータブラケット１－３５，１－３６がモータフレーム１－３４内に嵌入されているので、機械的な同心度が確保しやすい。このため、モータ１－３０の磁気中心と機械的な軸の同心および直角を維持できる。また、モータフレーム１－３４内にモータブラケット１－３５，１－３６が嵌入されることにより、モータフレーム１－３４自体の剛性を向上することができる。

　図３は、本発明の第二実施形態に係るモータポンプの断面図である。モータポンプ２－１０は、例えば、汚水、廃水、または、河川水のように、夾雑物および汚物が混じった液体を移送するための汚水用ポンプとして使用される。図示するように、モータポンプ２－１０は、ポンプ本体２－２０と、モータ２－３０と、を備える。

　ポンプ本体２－２０は、軸線ＡＬを中心に回転する羽根車２－２１と、羽根車２－２１を収容するポンプケーシング２－２２およびポンプブラケット２－２３と、を備える。羽根車２－２１は、モータ２－３０の主軸２－３１に接続され、主軸２－３１の回転に伴って回転する。ポンプケーシング２－２２は、吸込口２－２２ａおよび吐出口２－２２ｂを有し、ポンプブラケット２－２３と共に水の流路を画定する。ポンプ本体２－２０では、羽根車２－２１が回転することにより、吸込口２－２２ａから吐出口２－２２ｂへ水が移送される。

　ポンプブラケット２－２３は、ポンプケーシング２－２２にビス（図示せず）などで係合され、羽根車２－２１の背面（図３中、上側）を覆う。ポンプブラケット２－２３は、例えば、アルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性の高い素材で形成されることが好ましい。ポンプブラケット２－２３における羽根車２－２１の背面を覆う底部２－２４には、モータ２－３０の主軸２－３１が挿通するための貫通孔２－２４ａが形成されている。さらに、貫通孔２－２４ａには、主軸２－３１を封止するためのメカニカルシール（第１封止部）２－２５が設けられている。

　モータ２－３０は、羽根車２－２１に回転駆動力を提供する。モータ２－３０は、軸線ＡＬを中心に回転する主軸２－３１と、主軸２－３１と一体に回転するロータ２－３２と、ロータ２－３２の外周側に設けられたステータ２－３３と、を備える。なお、第二実施形態では、モータ２－３０は、誘導電動機として構成され、ロータ２－３２は、ロータコア２－３２１と、二次導体２－３２２と、を有するが、同期電動機などの他の方式が採用されてもよい。ステータ２－３３は、ステータコア２－３３１と、ステータコア２－３３１に巻回されるステータコイル２－３３２と、を有する。ステータコイル２－３３２には、電力ラインが接続され、ケーブル２－４３を通じて外部電源（例えば、商用電源）から電力が供給される。

　また、モータ２－３０は、ステータコア２－３３１を支持するモータフレーム２－３４と、モータフレーム２－３４と係合する負荷側側板２－３５および反負荷側側板２－３６と、を備える。以下、モータ２－３０におけるポンプ本体２－２０側（図３中、下側）を「負荷側」といい、その反対側（図３中、上側）を「反負荷側」という。

　モータフレーム２－３４は、略円筒状に形成され、内周面にステータコア２－３３１が固定される。モータフレーム２－３４は、ステンレスで形成されてもよいし、アルミニウム合金または銅合金などの金属で形成されてもよい。モータフレーム２－３４は、負荷側の端部に負荷側側板２－３５が取り付けられる。

　負荷側側板２－３５に負荷側軸受ハウジング２－３７を係合し、モータ２－３０が構成される。負荷側軸受ハウジング２－３７とポンプブラケット２－２３とを係合して、ポンプ本体２－２０とモータ２－３０とを接続する。負荷側側板２－３５は、例えばアルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性のよい素材で形成されることが好ましい。第二実施形態では、負荷側側板２－３５は、モータフレーム２－３４の内側に嵌入され、負荷側側板２－３５の外周面がモータフレーム２－３４の内周面と接触するように係合している。

　また、冷却棒２－５１は、負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７を貫通して取り付けられている。この目的のため、負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７は、それぞれ１個以上の貫通孔を備える。各貫通孔は負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７を係合した時に、少なくとも１ヶ所において、ステータ２－３３側からポンプブラケット２－２３側まで通じる連通孔が形成されるよう位置や孔径を合わせるように構成される。この連通孔を通って、冷却棒２－５１が、負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７に取り付けられる。冷却棒２－５１は、例えばアルミニウム合金または銅合金など、熱伝導性のよい素材で形成されることが好ましい。こうして、冷却棒２－５１は、少なくとも部分的に、負荷側軸受ハウジング２－３７とポンプブラケット２－２３との間の空間内に延在し、冷却棒２－５１からポンプブラケット２－２３側に放熱することができる。

　尚、冷却棒２－５１の数は特に限られない。複数の冷却棒２－５１が設けられる場合、冷却棒２－５１は、例えば、負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７の周方向に等間隔で設けることができるが、冷却棒２－５１の配置はこれには限られない。

　また、第二実施形態では、冷却棒２－５１の一方の端部（換言すれば、ポンプブラケット２－２３側の端部）が、ポンプブラケット２－２３に当接している。これにより、ステータコイル２－３３２で発生する熱を、効率よくポンプブラケット２－２３に伝えることができる。しかし、冷却棒２－５１の端部は、必ずしもポンプブラケット２－２３に当接していなくてもよい。

　負荷側側板２－３５は、中空に形成され、内周側に負荷側軸受ハウジング２－３７が固定される。負荷側軸受ハウジング２－３７は、モータ２－３０の主軸２－３１を軸支するための負荷側軸受２－３８を有する。また、負荷側軸受ハウジング２－３７には、負荷側軸受２－３８よりも負荷側に、モータ２－３０の主軸２－３１を封止するためのメカニカルシール２－３９（第２封止部）が設けられている。このメカニカルシール２－３９は、ポンプケーシング２－２３のメカニカルシール２－２５と同様に、潤滑油２－２７に浸漬される。このように、モータポンプ２－１０では、２つのメカニカルシール２－２５，２－３９が設けられているので、羽根車２－２１によって移送される水がモータ２－３０内に侵入するのを効果的に防止できる。

　また、第二実施形態では、冷却棒２－５１は、潤滑油２－２７に浸漬されている。これにより、冷却棒２－５１から潤滑油２－２７に放熱することができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。しかし、冷却棒２－５１は、潤滑油２－２７に浸漬されていなくてもよい。

　反負荷側側板２－３６は、モータフレーム２－３４の反負荷側に取り付けられる。図３に示す例では、反負荷側側板２－３６は、モータフレーム２－３４の内側に嵌入されて、モータフレーム２－３４と係合されている。反負荷側側板２－３６は、中空に形成され、内周側に反負荷側軸受ハウジング２－４０が部分的に嵌入される。反負荷側軸受ハウジング２－４０は、モータ２－３０の主軸２－３１を軸支するための反負荷側軸受２－４１を有する。反負荷側軸受ハウジング２－４０は、反負荷側側板２－３６の端部に密閉固定されている。こうした構成により、モータポンプ２－１０の耐水性を向上することができ、例えばＩＰ６８（ＪＩＳ　Ｃ　０９２０）程度の耐水性を実現できる。

　また、第二実施形態では、ステータコイル２－３３２がポッティング樹脂２－３３３で覆われており、冷却棒２－５１は、ポッティング樹脂２－３３３と接触している。これにより、ポッティング樹脂２－３３３を介してステータコイル２－３３２と冷却棒２－５１とが接触する。ここで、ポッティング樹脂２－３３３としては、熱伝導性が良好な樹脂が用いられることが好ましい。これにより、ステータコイル２－３３２と冷却棒２－５１との熱伝導性を高くすることができる。しかし、ポッティング樹脂２－３３３は、必ずしも冷却棒２－５１と接触していなくてもよい。また、他の実施形態では、ステータコイル２－３３２は、必ずしもポッティング樹脂２－３３３で覆われていなくてもよい。

　尚、ポッティング樹脂２－３３３は、例えば、モータフレーム２－３４に固定されたステータコア２－３３１の内周側に棒状の冶具を嵌入させ、冶具の外周面とモータフレーム２－３４との間に樹脂を流し込み、硬化させることにより配置することができる。しかし、ステータコイル２－３３２をポッティング樹脂２－３３３で被覆する方法は、これには限られない。

　以上説明した第二実施形態のモータポンプ２－１０では、モータポンプ２－１０の駆動に伴ってステータコイル２－３３２で生じた熱を、負荷側側板２－３５及び負荷側軸受ハウジング２－３７を介してポンプブラケット２－２３に伝えることができる。上記したように、ポンプブラケット２－２３はポンプケーシング２－２２と共に水の流路を画定し、羽根車２－２１の裏側（図３中、上側）に位置する底部２－２４は、羽根車２－２１による水の移送に伴って常に冷却される。従って、ステータコイル２－３３２で生じた熱を、負荷側側板２－３５からポンプブラケット２－２３に放熱することにより、羽根車２－２１によって移送される水を利用してモータ２－３０を効率よく冷却できる。

　また、第二実施形態のモータポンプ２－１０では、負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７を貫通して取り付けられる冷却棒２－５１を通じて、ステータコイル２－３３２で生じた熱を潤滑油２－２７及び／又はポンプブラケット２－２３に放熱することができる。上記したように、ポンプブラケット２－２３はポンプケーシング２－２２と共に水の流路を画定し、羽根車２－２１の裏側（図３中、上側）に位置する底部２－２４は、羽根車２－２１による水の移送に伴って常に冷却される。また、負荷側軸受ハウジング２－３７とポンプブラケット２－２３に封入された潤滑油２－２７も、底部２－２４と接するため、常に冷却される。このため、ステータコイル２－３３２で生じた熱を冷却棒２－５１から潤滑油２－２７及び／又はポンプブラケット２－２３に伝えることにより、羽根車２－２１によって移送される水を利用してモータ２－３０を効率よく冷却できる。

　尚、図３の例では、冷却棒２－５１が、負荷側側板２－３５と負荷側軸受ハウジング２－３７を貫通している。すなわち、冷却棒２－５１の上端部（換言すれば、モータ２－３０側の端部）が、モータフレーム２－３４内の空間に突出している。しかし、本発明の他の実施形態では、冷却棒２－５１の上端部は、負荷側側板２－３５及び負荷側軸受ハウジング２－３７を貫通する連通孔の内部で終端していてもよい。または、冷却棒２－５１の上端部は、その端面が軸受ハウジング２－３７の内側表面に当接していてもよい（その場合、上記の連通孔は形成されていなくてもよい）。これらの場合でも、ステータコイル２－３３２で生じた熱を潤滑油２－２７及び／又はポンプブラケット２－２３に放熱することができる。

　しかも、モータ２－３０は羽根車２－２１が移送する水と接触しないので、モータポンプ２－１０が汚水用に用いられる場合であっても、モータポンプ２－１０のメンテナンス頻度を少なくすることができる。また、モータ２－３０の冷却のために専用のモータなどを設けなくてもよいため、簡易な構成でモータポンプ２－１０におけるモータ２－３０の冷却を向上することができる。

　上記した第二実施形態では、モータフレーム２－３４は、例えば薄肉のステンレスで形成されるものとした。しかし、モータフレーム２－３４は、アルミニウム合金または銅合金による鋳造で形成されてもよい。こうすれば、モータ２－３０で発生する熱をモータフレーム２－３４から外部に放出できる。また、モータフレーム２－３４は、厚肉に形成されてもよいし、冷却フィンが設けられてもよい。ただし、第二実施形態のポンプモータ２－１０では、モータフレーム２－３４が薄肉であったとしても、側板２－３５，２－３６がモータフレーム２－３４内に嵌入されているので、機械的な同心度が確保しやすい。このため、モータ２－３０の磁気中心と機械的な軸の同心および直角を維持できる。また、モータフレーム２－３４内に側板２－３５，２－３６が嵌入されることにより、モータフレーム２－３４自体の剛性を向上することができる。

　尚、本発明は、以下の実施形態を含む。
　１．　回転することにより水を移送可能に構成された羽根車と、
　羽根車に接続された主軸と、
　主軸と一体に回転するロータと、
　ロータの外周側に設けられたステータと、
　羽根車を収容するポンプケーシングと、
　主軸が貫通する貫通孔を有し、ポンプケーシングと係合して当該ポンプケーシングと共に水の流路を画定するポンプブラケットと、
　ステータを収容するモータフレームと、
　モータフレームの端部に設けられる側板と、
　主軸を軸受けする軸受部を有して側板およびポンプブラケットと係合する軸受ハウジングと、
　側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる冷却棒と、
　を備えるモータポンプ。

　上記１．のモータポンプによれば、冷却棒は、側板と軸受ハウジングを貫通して取り付けられる。これにより、冷却棒は、少なくとも部分的に、軸受ハウジングとポンプブラケットとの間の空間内に延在して配置される。ここで、ポンプブラケットは、ポンプケーシングと共に水の流路を画定し、水と接触する。このため、ロータ及びステータで生じた熱が冷却棒を介してポンプブラケットに伝わるとともに、ポンプブラケットが水で冷却されるので、簡易な構造でモータの冷却効果を向上できる。また、ポンプが移送する水は流路を流れ、モータと接触しないので、モータポンプのメンテナンス頻度も小さくすることができる。

　２．上記１．のモータポンプにおいて、ステータは、モータフレームに支持されるステータコアと、ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有し、ステータコイルは、ポッティング樹脂で覆われ、冷却棒は、ポッティング樹脂と接触する、モータポンプ。

　上記２．のモータポンプによれば、ポッティング樹脂を介してステータコイルで発生する熱を効率よく冷却棒に伝えることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　３．上記２．のモータポンプにおいて、冷却棒は、一方の端部がポンプブラケットに当接する、モータポンプ。

　上記３．のモータポンプによれば、ステータコイルで発生する熱を効率よくポンプブラケットに伝えることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　４．上記１．～３．のいずれかのモータポンプにおいて、モータポンプは、主軸と軸受ハウジングとの隙間を封止する第１封止部と、主軸とポンプブラケットとの隙間を封止する第２封止部と、を更に備え、軸受ハウジングとポンプブラケットの間の空間には、第１封止部および第２封止部が浸漬するように潤滑油が封入され、冷却棒は、少なくとも部分的に潤滑油に浸漬する、モータポンプ。

　上記４．のモータポンプによれば、２つの封止部を有するので、モータフレームの内部に水が侵入するのを抑制することができる。また、冷却棒から潤滑油に放熱することができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　５．上記１．～４．のいずれかのモータポンプにおいて、冷却棒は、アルミニウム合金、または、銅合金で形成される、モータポンプ。

　上記５．のモータポンプによれば、冷却棒の熱伝導性を高くすることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　６．　回転することにより水を移送可能に構成された羽根車と、
　羽根車に接続された主軸と、
　主軸と一体に回転するロータと、
　ロータの外周側に設けられたステータと、
　羽根車を収容するポンプケーシングと、
　主軸が貫通する貫通孔、及び、主軸の一部を囲うように当該主軸の軸方向に沿って延在する延在部、を有し、ポンプケーシングと係合して当該ポンプケーシングと共に水の流路を画定するポンプブラケットと、
　ステータを収容するモータフレームと、
　ポンプブラケットの延在部の内側に入り込むとともに羽根車側の端面がポンプブラケットと接触する接続部を有し、モータフレームおよびポンプブラケットと係合するモータブラケットと、
　を備えるモータポンプ。

　上記６．のモータポンプによれば、モータフレームと係合するモータブラケットが、ポンプブラケットの延在部の内側に入り込む接続部を有する。そして、この接続部の羽根車側の端面がポンプブラケットと接触する。ここで、ポンプブラケットは、ポンプケーシングと共に水の流路を画定し、水と接触する。このため、ロータ及びステータで生じた熱がモータブラケットを介してポンプブラケットに伝わるとともに、ポンプブラケットが水で冷却されるので、簡易な構造でモータの冷却効果を向上できる。また、ポンプが移送する水は流路を流れ、モータブラケットと接触しないので、モータポンプのメンテナンス頻度も小さくすることができる。

　７．上記６．のモータポンプにおいて、ステータは、モータフレームに支持されるステータコアと、ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有し、ステータコイルは、ポッティング樹脂で覆われ、モータブラケットは、ポッティング樹脂と接触する、モータポンプ。

　上記７．のモータポンプによれば、ポッティング樹脂を介してステータコイルで発生する熱を効率よくモータブラケットに伝えることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　８．上記７．のモータポンプにおいて、モータブラケットは、ステータコイルの端部を取り囲むように構成された囲繞部を有し、ポッティング樹脂は、囲繞部に充填される、モータポンプ。

　上記８．のモータポンプによれば、ポッティング樹脂とモータブラケットとの接触面積を大きくできる。また、ポッティング樹脂を容易に形成できる。

　９．上記６．～８．のいずれかのモータポンプにおいて、モータポンプは、主軸を軸受けする軸受部を有してモータブラケットに固定される軸受ハウジングと、主軸と軸受ハウジングとの隙間を封止する第１封止部と、主軸とポンプブラケットとの隙間を封止する第２封止部と、を更に備え、ポンプブラケットには、第１封止部および第２封止部が浸漬するように潤滑油が封入され、モータブラケットの接続部は、潤滑油に浸漬する、モータポンプ。

　上記９．のモータポンプによれば、２つの封止部を有するので、モータフレームの内部に水が侵入するのを抑制することができる。また、モータブラケットから潤滑油に放熱することができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　１０．上記６．～９．のいずれかのモータポンプにおいて、モータブラケットは、アルミニウム合金、または、銅合金で形成される、モータポンプ。

　上記１０．のモータポンプによれば、モータブラケットの熱伝導性を高くすることができ、モータポンプの冷却効果を向上できる。

　以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

　本願は、２０１５年１２月４日出願の日本特許出願番号第２０１５－２３７６６３号及び２０１６年９月３０日出願の日本特許出願番号第２０１６－１９３６３３号に基づく優先権を主張する。日本特許出願番号第２０１５－２３７６６３号及び日本特許出願番号第２０１６－１９３６３３号のそれぞれの明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。特開２０１１－１６３２６３号公報（特許文献１）の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。

　１－１０、２－１０　モータポンプ
　１－２０、２－２０　ポンプ本体
　１－２１、２－２１　羽根車
　１－２２、２－２２　ポンプケーシング
　１－２３、２－２３　ポンプブラケット
　１－２４、２－２４　底部
　１－２４ａ、２－２４ａ　貫通孔
　１－２５、２－２５　メカニカルシール
　１－２６　延在部
　１－２７、２－２７　潤滑油
　１－３０、２－３０　モータ
　１－３１、２－３１　主軸
　１－３２、２－３２　ロータ
　１－３３、２－３３　ステータ
　１－３４、２－３４　モータフレーム
　１－３５　負荷側モータブラケット
　２－３５　負荷側側板
　１－３６　反負荷側モータブラケット
　２－３６　反負荷側側板
　１－３７、２－３７　負荷側軸受ハウジング
　１－３８、２－３８　負荷側軸受
　１－３９、２－３９　メカニカルシール
　１－４０、２－４０　反負荷側軸受ハウジング
　１－４１、２－４１　反負荷側軸受
　１－４２　上部ブラケット
　２－５１　冷却棒
　２－３２１　ロータコア
　２－３２２　二次導体
　１－３３１、２－３３１　ステータコア
　１－３３２、２－３３２　ステータコイル
　１－３３３、２－３３３　ポッティング樹脂
　１－３５１　外側囲繞部
　１－３５２　内側囲繞部
　１－３５３　接続部
　１－３５３ａ　端面
　ＡＬ　軸線
 

Claims (10)

1. 　回転することにより水を移送可能に構成された羽根車と、
   　前記羽根車に接続された主軸と、
   　前記主軸と一体に回転するロータと、
   　前記ロータの外周側に設けられたステータと、
   　前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
   　前記主軸が貫通する貫通孔を有し、前記ポンプケーシングと係合して当該ポンプケーシングと共に前記水の流路を画定するポンプブラケットと、
   　前記ステータを収容するモータフレームと、
   　前記モータフレームの端部に設けられる側板と、
   　前記主軸を軸受けする軸受部を有して前記側板および前記ポンプブラケットと係合する軸受ハウジングと、
   　前記側板と前記軸受ハウジングを貫通して取り付けられる冷却棒と、
   　を備えるモータポンプ。 
2. 　請求項１に記載のモータポンプであって、
   　前記ステータは、前記モータフレームに支持されるステータコアと、前記ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有し、
   　前記ステータコイルは、ポッティング樹脂で覆われ、
   　前記冷却棒は、前記ポッティング樹脂と接触する、
   　モータポンプ。 
3. 　請求項２に記載のモータポンプであって、
   　前記冷却棒は、一方の端部が前記ポンプブラケットに当接する、
   　モータポンプ。
4. 　請求項１～３の何れか１項に記載のモータポンプであって、
   　前記主軸と前記軸受ハウジングとの隙間を封止する第１封止部と、
   　前記主軸と前記ポンプブラケットとの隙間を封止する第２封止部と、
   　を更に備え、
   　前記軸受ハウジングと前記ポンプブラケットには、前記第１封止部および前記第２封止部が浸漬するように潤滑油が封入され、
   　前記冷却棒は、少なくとも部分的に前記潤滑油に浸漬する、
   　モータポンプ。
5. 　請求項１～４の何れか１項に記載のモータポンプであって、
   　前記冷却棒は、アルミニウム合金、または、銅合金で形成される、
   　モータポンプ。
6. 　回転することにより水を移送可能に構成された羽根車と、
   　前記羽根車に接続された主軸と、
   　前記主軸と一体に回転するロータと、
   　前記ロータの外周側に設けられたステータと、
   　前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
   　前記主軸が貫通する貫通孔、及び、前記主軸の一部を囲うように当該主軸の軸方向に沿って延在する延在部、を有し、前記ポンプケーシングと係合して当該ポンプケーシングと共に前記水の流路を画定するポンプブラケットと、
   　前記ステータを収容するモータフレームと、
   　前記ポンプブラケットの延在部の内側に入り込むとともに前記羽根車側の端面が前記ポンプブラケットと接触する接続部を有し、前記モータフレームおよび前記ポンプブラケットと係合するモータブラケットと、
   　を備えるモータポンプ。
7. 　請求項６に記載のモータポンプであって、
   　前記ステータは、前記モータフレームに支持されるステータコアと、前記ステータコアに巻回されるステータコイルと、を有し、
   　前記ステータコイルは、ポッティング樹脂で覆われ、
   　前記モータブラケットは、前記ポッティング樹脂と接触する、
   　モータポンプ。
8. 　請求項７に記載のモータポンプであって、
   　前記モータブラケットは、前記ステータコイルの端部を取り囲むように構成された囲繞部を有し、
   　前記ポッティング樹脂は、前記囲繞部に充填される、
   　モータポンプ。 
9. 　請求項６～８の何れか１項に記載のモータポンプであって、
   　前記主軸を軸受けする軸受部を有して前記モータブラケットに固定される軸受ハウジングと、
   　前記主軸と前記軸受ハウジングとの隙間を封止する第１封止部と、
   　前記主軸と前記ポンプブラケットとの隙間を封止する第２封止部と、
   　を更に備え、
   　前記ポンプブラケットには、前記第１封止部および前記第２封止部が浸漬するように潤滑油が封入され、
   　前記モータブラケットの接続部は、前記潤滑油に浸漬する、
   　モータポンプ。
10. 　請求項６～９の何れか１項に記載のモータポンプであって、
    　前記モータブラケットは、アルミニウム合金、または、銅合金で形成される、
    　モータポンプ。
     

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