JP4486230B2 - ポンプ装置用ｄｃブラシレスモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータシャフトを支持する軸受を規制する軸受カバーを有して構成されるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水装置に用いられるポンプ装置は、省エネルギーのため、誘導モータより効率の良いＤＣブラシレスモータが採用されつつある。
【０００３】
ＤＣブラシレスモータは、モータケース、具体的には胴部と該胴部端に着脱可能に組付く盤状のモータブラケットとで構成されるモータケースの内部に、ステータを設置し、同ステータ内に、永久磁石を有するロータを収め、ロータから軸心方向に延びるモータシャフトをモータブラケットの内面に設置した軸受で回転自在に支持させた構造である。
【０００４】
モータは、ポンプ装置に使用される場合、高い押し込み圧力により、負荷側方向へ高いスラスト荷重がロータに作用する。
【０００５】
このため、ポンプ装置に組付くＤＣブラシレスモータでは、軸受がモータブラケットから離脱しないよう、負荷側の軸受（ポンプ部が連結されるシャフト部分を支える軸受）のモータブラケットの反対面に環状の軸受カバーを配置して、該軸受の軸心方向の動きをロータ側から抑えることが行われている。
【０００６】
ところで、ＤＣブラシレスモータは、ロータに永久磁石を用いているために、モータケースからロータを抜き出すような分解作業を行うと、鉄粉などの塵埃がロータに付着して、モータが使用できなくなる問題が起きる。
【０００７】
そこで、ＤＣブラシレスモータでは、分解の必要が有る場合は、クリーンルームで分解を行うことを前提に、従来から、モータブラケット、ロータ、軸受および軸受カバーが付いた構造物を一つのユニットとして取り扱う構造にして、モータケースからは、当該部分が１ユニットの単位でしか抜き出せないようにしている。
【０００８】
このため、従来、軸受カバーは、抜き出された後、専門の作業者に分解を委ねるために、モータブラケットの裏面へねじ込んだねじ具で固定して、ねじ具の頭部をモータケースで隠すようにした構造を用いている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
給水装置で多く使用されるポンプ装置は、通常、全閉型のＤＣブラシレスモータで駆動される。
【００１０】
ところが、ポンプ装置に使用されるＤＣブラシレスモータは、使用状況が過酷であるために、モータシャフトを支える負荷側軸受の交換の必要性が出てきた。
【００１１】
すなわち、ポンプ装置の負荷側の軸受は、先にも述べたように高いスラスト荷重を受ける。しかも、全閉型だと、モータシャフトの反負荷側の端部（ポンプ部とは反対側の端部）に付いているファンから吸気して、モータケースの胴部外周に沿わせて空気を送風するので、負荷側の軸受の温度は、反負荷側の軸受よりも高温となりやすい。このため、負荷側の軸受の損傷度は激しく、長期にわたる運転中に、負荷側の軸受の交換をする必要性が見られた。
【００１２】
ところで、軸受の交換は、即、ポンプ装置の稼動が行えるため、現地で行うのが望ましい。しかし、従来のＤＣブラシレスモータは、上述のようにモータブラケット、ロータ、軸受および軸受カバーが付いた構造物を一つのユニットとして取り扱う構造にしてあるので、軸受の交換には、ロータをモータケースから抜き出すという、ロータの永久磁石を考慮した設備、すなわち異物の付着が起きないクリーンルームなどの有る工場での作業が余儀なくされる。
【００１３】
このため、ポンプ装置用ＤＣブラスレスモータは、軸受の交換の要求があっても、現地では、当該軸受の交換が行えない事情にあり、この点の改善が求められている。
【００１４】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、専門の工場でなく、現地での軸受の交換を可能にしたポンプ装置用ＤＣブラシレスモータを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様にかかるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータは、胴部と該胴部の端部に着脱可能に取付けられたモータブラケットとを有して構成されるモータケース内にステータが設置され、このステータ内に永久磁石を有するロータが収められ、このロータから軸心方向に延びるモータシャフトが前記モータブラケットの内面に収めた軸受で回転自在に支持され、かつ前記軸受の軸心方向の動きが前記モータブラケット内側に配置された軸受カバーで規制されてなるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータであって、前記軸受カバーは、前記モータブラケットの表面側から挿入され当該モータブラケットを貫通してねじ込まれる複数の小ねじ、および前記軸受カバーに連結され前記モータブラケットを貫通して該モータブラケットの表側でナット止めされるスタッドねじにより、前記モータブラケットに締結されてなり、前記小ねじ及びスタッドねじによる締結を解除し、前記モータブラケットから前記軸受が抜け出て、前記胴部の端側に、前記モータシャフトから抜き出し可能に現れるようにするとともに、ＤＣブラシレスモータを縦置きにした際に、締結が解除された軸受カバーを前記小ねじと前記スタッドねじにより前記モータブラケットに締結可能となるよう、前記スタッドねじの先端部が、前記モータブラケットの表面から突き出るとともに、前記モータブラケットに挿入された前記小ねじの先端部が前記軸受カバーのねじ部に届く位置で、前記軸受カバーを受け止めるストッパー部を、前記軸受カバーと隣接するモータシャフト部分に設けた。
【００１６】
これにより、軸受の交換は、ねじ具による締結を解除し、モータブラケットを胴部から取り外して、軸受をモータシャフトに組付いたまま胴部外に表わして、軸受カバーとの固定が解除されている軸受を抜出治具（ギヤプーラー等）を用いて、モータシャフトから引き抜き、新規な軸受と交換すればよい。
【００１７】
したがって、永久磁石が付いているロータを外部に引き抜く作業を必要とせずに、現地で軸受の交換作業を行うことができる。
【００１８】
本発明の他の一態様にかかるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータは、胴部と該胴部の端部に着脱可能に取付けられたモータブラケットとを有して構成されるモータケース内にステータが設置され、このステータ内に永久磁石を有するロータが収められ、このロータから軸心方向に延びるモータシャフトが前記モータブラケットの内面に収めた軸受で回転自在に支持され、かつ前記軸受の軸心方向の動きが前記モータブラケット内側に配置された軸受カバーで規制されてなるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータであって、前記軸受カバーは、前記モータブラケットの表面側から挿入され当該モータブラケットを貫通してねじ込まれる小ねじ、および前記軸受カバーに連結され前記モータブラケットを貫通して該モータブラケットの表側でナット止めされるスタッドねじにより、前記モータブラケットに締結され、ＤＣブラシレスモータが縦置の状態において、前記小ねじ及びスタッドねじのナット止めによる締結が解除された軸受カバーを、前記モータブラケットに挿入された前記小ねじの先端部が前記軸受カバーのねじ部に届く位置で受け止めるストッパー部が、前記軸受カバーと隣接するモータシャフト部分に設けられてなり、前記縦置の状態で前記小ねじ及びスタッドねじのナット止めによる締結を解除すると、前記スタッドねじが前記軸受カバーに連結された状態で、前記軸受カバーが落下して、前記小ねじの先端部がねじ部に届く位置で前記ストッパー部に前記軸受カバーが保持され、前記モータブラケットから前記軸受が抜出可能となり、前記モータブラケットを抜き出すと、前記軸受が前記胴部の端側に前記モータシャフトから抜き出し可能に現れることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明を適用したポンプ装置Ａ（給水装置に用いられる）の一部切欠した側断面を示していて、図中Ｍは全閉型のＤＣブラシレスモータである。
【００２２】
ＤＣブラシレスモータＭについて説明すれば、１はモータケースである。モータケース１は、例えば筒形の胴部２、該胴部２の開口端を塞ぐ盤状のエンドブラケット３，４（モータブラケットに相当）およびこれらエンドブラケット３，４と胴部２とを着脱可能に締結する固定具、例えば外側から各エンドブラケット３，４の外周部を通じて胴部２の周壁２ａへねじ込まれるボルト５を有して構成してある。
【００２３】
このうちの胴部２の内面には、環状のステータ６が設置してある。またステータ６の内部には、表面に永久磁石７ａが付いたロータ７が収めてある。このロータ７の両端から軸方向に沿って延びるモータシャフト８ａ，８ｂは、両エンドブラケット３，４を貫通している。両エンドブラケット３，４の内面には、モータシャフト８ａ，８ｂの軸心周りに環状の凹部９ａ，９ｂが形成されている。そして、一方のモータシャフト８ａは、凹部９ａ内に収めてある負荷側の軸受１０ａ内を嵌挿（圧入による）して、モータケース１外へ突き出ている。また他方のモータシャフト８ｂは、凹部９ｂ内に収めてある反負荷側の軸受１０ｂ内を嵌挿して外側へ突き出ている。これら軸受１０ａ，１０ｂによるモータシャフト８ａ，８ｂの軸受により、ロータ７を回転自在に支持している。これで、外部からステータ６へモータ駆動電流が与えられると、ロータ７が回転される構造にしてある。なお、軸受１０ｂから突き出たモータシャフト８ｂ端には、ファン１１が組付けてあり、胴部２の外周面にならって反負荷側から負荷側へ送られる風で、モータの冷却が行われるようにしてある。但し、１２はファン１１の周囲を囲うようにエンドブラケット４に組付けたファンカバーを示す。
【００２４】
軸受１０ａから突き出たモータシャフト８ａの先端部には、ポンプ構成部品となる例えばインペラ１３が多段に組付いている。これらインペラ１３の周りには、ガイドベーン１４が組み込まれた吐出しケーシング１５、中間ケーシング１６、吸込ケーシング１７が配設されていて、モータシャフト８ａの周りにポンプ部Ｐを形成している。これにより、ＤＣブラシレスモータＭを動力源としてポンプ部Ｐで揚水運転が可能な直結タイプのポンプ装置Ａが構成される。なお、２７は吐出し側連結管、２８は吸込・吐出し側の保守用バルブである。
【００２５】
またエンドブラケット３の裏面（内面）には、軸受カバー１９が負荷側の軸受１０ａをロータ７側から挟み込むように固定してある。軸受カバー１９は、軸受１０ａの上端を覆う環状のプレート部材から形成されていて、ポンプ部１８から加わるスラスト荷重で移動しようとする軸受１０ａが軸方向上方にずれないよう規制している。
【００２６】
この軸受カバー１９の取付けには、エンドブラケット３外からの作業で、固定や分解が行える工夫が施してある。
【００２７】
この工夫には、軸受カバー１９の軸心周りの複数箇所、例えば等間隔の４点を、エンドブラケット３の表面側から挿入される長尺な小ねじ２０（ねじ具に相当）を用いてエンドブラケット３に締結したり、軸受カバー１９から延びてエンドブラケット３を貫通するスタッドねじ２１（ねじ具に相当）を用いてエンドブラケット３に締結したりする構造が用いられている。
【００２８】
具体的には、エンドブラケット３の締結地点に対応する４つの点には、厚み方向に貫通する貫通孔２３が形成されている。また軸受カバー１９の締結点の大部分、例えば３つの点には、ねじ孔２４が形成され、残る軸受カバー１９の１つの締結点には、スタッドねじ２１がエンドブラケット３の軸心方向沿いに突き立つように連結してある。そして、各ねじ孔２４には、エンドブラケット３の表面側から、貫通孔２３に挿入される小ねじ２０の先端部がねじ込まれる。またスタッドねじ２１は、残る貫通孔２３に挿入され、先端部がエンドブラケット３の表面側においてナット２５による締結で固定（ナット止め）してある。こうした締結構造により、エンドブラケット３外で、ねじ止め、ナット止めを解いて軸受カバー１９の締結を解除すれば、エンドブラケット３を止めているボルト５の固定を解除するだけで、エンドブラケット３が胴部２から取り外せる体制が整い、同体制からエンドブラケット３を胴部２から取り外せば、エンドブラケット３から軸受３ａが抜け出て、当該軸受３ａが、モータシャフト８ａから抜き出し可能な姿勢で、胴部２の端側に現れるようにしてある。
【００２９】
この構造により、モータケース１内からロータ５から引き出さずに、負荷側の軸受１０ａの交換を行えるようにしている。
【００３０】
またこの他の工夫として軸受カバー１９と隣接するモータシャフト部分には、締結が解除された軸受カバー１９を水平姿勢に受け止めるストッパー部２６が形成されている。ストッパー部２６は、例えば環状の段差で形成してある。このストッパー部２６は、スタッドねじ２１の先端部がモータブラケット３の表面から突き出た姿勢で保持させたり、小ねじ２０の先端部がねじ孔２４に届かせたりする地点に形成されていて、負荷側の軸受１０ａの交換作業に必要な締結作業が、即、始められる構造にしてある。
【００３１】
こうした工夫により、ポンプ装置用ＤＣブラシレスモータＭの交換作業が、現地においてスムーズに進められるようにしている。
【００３２】
すなわち、今、このＤＣブラシレスモータＭにおいて、負荷側の軸受１０ａの交換が求められたとする。
【００３３】
このときには、ポンプ部ＰからＤＣブラシレスモータＭを分離し、分離したＤＣブラシレスモータＭを、図２（ａ）に示されるように作業台などの平坦面２７に、モータシャフト８ａ側が上側に向くように縦置きする。
【００３４】
つぎにエンドブラケット３の表面に有る小ねじ２０やナット２５を取り外す。これにより、軸受カバー１９は、締結が解除されて、下方へ落ち、図２（ｂ）に示されるようにストッパー部２６で水平の状態で保持される。このとき、スタッドねじ２１の先端部は、エンドブラケット３の表面から若干、突き出る。
【００３５】
その後、エンドブラケット３を止めているボルト５を取り外す。これにより、エンドブラケット３は、単独で軸受１０ａから抜け出せる体制が整う。
【００３６】
そこで、図２（ｂ）に示されるように抜出治具、例えばギヤプーラー２７を用いて、エンドブラケット３を抜き出す。すると、軸受１０ａがエンドブラケット３の凹部９ａから抜け出て、モータシャフト８ａ上に残る。
【００３７】
ここで、軸受１０ａは、既に軸受カバー１９とは連結が解除されているから、モータシャフト８ａに付いたまま、胴部２の端側に現れる。
【００３８】
ここで、軸受１０ａはモータシャフト８ａから抜き出し可能な状態であるから、図２（ｃ）に示されるように例えば上記ギヤプーラー２７を用いて、シャフト外周に圧入されている軸受１０ａをモータシャフト８ａから引き抜けば、損耗した軸受１０ａが取り外せる。
【００３９】
そして、図３（ａ）に示されるように代わりに新規な軸受１０ｃを、圧入治具２９を用いて、元のモータシャフト部分に圧入する。
【００４０】
続いて、エンドブラケット３を戻す。このときには、例えば図３（ｂ）に示されるようにエンドブラケット３は、３つの貫通孔２３に表面側から小ねじ２０を差し込んだ状態のまま、残る１つの貫通孔２３に、軸受カバー１９に連結されたスタッドねじ２１を通しつつ、凹部９ａに軸受１０ａを収めるように、胴部２の端部にセットする。
【００４１】
このとき、軸受カバー１９は、ストッパー部２６により、エンドブラケット３に差し込まれた小ねじ２０の先端部が届く地点で受け止めてあるから、スタッドねじ２１を基準に、例えば各小ねじ２０の先端部が各ねじ孔２４に引っ掛かる地点に動かせば、エンドブラケット３の残る３つの貫通孔２３とねじ孔２４とが位置合わせされる。なお、小ねじ２０が差し込まれない状態のときは、スタッドねじ２１を基準としたエンドブラケット３の調整で、残る３つの貫通孔２３とねじ孔２４との位置合わせを行う。
【００４２】
このエンドブラケット３が胴部２端に置かれた状態（エンドブラケット装着時）のとき、軸受カバー１９からのスタッドねじ２１の先端部は、エンドブラケット３の表面側から若干、突出し、エンドブラケット３の表面側から挿入された各小ねじ２０の先端部ｈは各ねじ孔２４に届いて、締結が可能な姿勢となっているから、即、締結作業が始められる体制となる。
【００４３】
しかるに、図３（ｃ）に示されるようにナット２５をスタッドねじ２１の先端部にセットして締め付け、各小ねじ２３をねじ孔２４にねじ込めば、軸受カバー１９は軸受１０ａを挟み込むように位置決められながらエンドブラケット３に締結される。
【００４４】
この後、エンドブラケット３をボルト５で胴部２の端部に締結して、エンドブラケット３の装着を終えれば、軸受１０ａの交換を終える。
【００４５】
このように軸受１０ａの交換には、永久磁石７ａが付いたロータ７の引き抜きをせずにすむので、クリーンルームの設備の有るような専門の工場でなく、現地で、問題なく負荷側の軸受１０ａの交換ができる。
【００４６】
しかも、軸受カバー１９の締結には、複数有る固定点のうち、１つは軸受カバー１９に連結されたスタッドねじ２１で行い、他はエンドブラケット３の表面側から差し込まれる小ねじ２０で行うようにしたので、スタッドねじ２１を基準にエンドブラケット３の貫通孔２３とねじ孔２４との位置合わせが容易にでき、軸受カバー１９とエンドブラケット３とが容易に締結できるようになる。
【００４７】
そのうえ、締結が解除された軸受カバー１９は、ストッパー部２６により、即、締結作業が始められる体制に保持したので、軸受カバー１９とエンドブラケット３との締結が迅速にできる利点もある。
【００４８】
なお、一実施形態において、ストッパー部２６は、軸受カバー１９の内径より若干、大きくした環状の段差から形成したが、図１中の二点鎖線で示されるようにストッパー部２６の直径を拡大して、分解時にロータ７が外部に露出しない構造としてもよい。
【００４９】
また一実施形態では、小ねじ、スタッドねじによる締結構造を併用したが、これに限らず、どちらか一方の構造だけを用いるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、軸受の交換の際は、ねじ具による締結を解除し、モータブラケットを胴部から取り外して、軸受をモータシャフトに組付いたまま胴部外に現してから、軸受カバーとの固定が解除されている軸受をモータシャフトから引き抜いて、新規な軸受と交換すればよいから、永久磁石が付いているロータを外部に引き抜く作業を必要とせずに、クリーンルームの設備の有るような専門の工場でなく、現地で、問題なく軸受の交換ができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、軸受カバーから延びるねじ具を基準にエンドブラケットと軸受カバーとの両者間の位置合わせができ、容易に軸受カバーとエンドブラケットとが締結できるといった効果を奏する。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、締結が解除された軸受カバーは、ストッパー部により、即、締結作業が始められる体制に保持されるので、迅速に軸受カバーとエンドブラケットとの締結作業ができきるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置用ＤＣブラシレスモータの構造を説明するための一部断面した側面図。
【図２】同ＤＣブラシレスモータの負荷側の軸受を取り出すときの作業を説明するための図。
【図３】同取り出した軸受に代えて新規の軸受を取付けるときの作業を説明するための図。
【符号の説明】
１…モータケース
２…胴部
３…エンドブラケット（モータブラケット）
７…ロータ
５…ボルト
６…ステータ
７ａ…永久磁石
７…永久磁石
８ａ…モータシャフト
９ａ…凹部
１０ａ…軸受
１９…軸受カバー
２０…小ねじ（ねじ具）
２１…スタッドねじ（ねじ具）
２３…貫通孔
２４…ねじ孔
２６…ストッパー部。

Claims (2)

1. 胴部と該胴部の端部に着脱可能に取付けられたモータブラケットとを有して構成されるモータケース内にステータが設置され、このステータ内に永久磁石を有するロータが収められ、このロータから軸心方向に延びるモータシャフトが前記モータブラケットの内面に収めた軸受で回転自在に支持され、かつ前記軸受の軸心方向の動きが前記モータブラケット内側に配置された軸受カバーで規制されてなるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータであって、
   前記軸受カバーは、前記モータブラケットの表面側から挿入され当該モータブラケットを貫通してねじ込まれる複数の小ねじ、および前記軸受カバーに連結され前記モータブラケットを貫通して該モータブラケットの表側でナット止めされるスタッドねじにより、前記モータブラケットに締結されてなり、
   前記小ねじ及びスタッドねじによる締結を解除し、前記モータブラケットから前記軸受が抜け出て、前記胴部の端側に、前記モータシャフトから抜き出し可能に現れるようにするとともに、
   ＤＣブラシレスモータを縦置きにした際に、締結が解除された軸受カバーを前記小ねじと前記スタッドねじにより前記モータブラケットに締結可能となるよう、前記スタッドねじの先端部が、前記モータブラケットの表面から突き出るとともに、
   前記モータブラケットに挿入された前記小ねじの先端部が前記軸受カバーのねじ部に届く位置で、前記軸受カバーを受け止めるストッパー部を、前記軸受カバーと隣接するモータシャフト部分に設けた
   ことを特徴とするポンプ装置用ＤＣブラシレスモータ。
2. 胴部と該胴部の端部に着脱可能に取付けられたモータブラケットとを有して構成されるモータケース内にステータが設置され、このステータ内に永久磁石を有するロータが収められ、このロータから軸心方向に延びるモータシャフトが前記モータブラケットの内面に収めた軸受で回転自在に支持され、かつ前記軸受の軸心方向の動きが前記モータブラケット内側に配置された軸受カバーで規制されてなるポンプ装置用ＤＣブラシレスモータであって、
   前記軸受カバーは、前記モータブラケットの表面側から挿入され当該モータブラケットを貫通してねじ込まれる小ねじ、および前記軸受カバーに連結され前記モータブラケットを貫通して該モータブラケットの表側でナット止めされるスタッドねじにより、前記モータブラケットに締結され、
   ＤＣブラシレスモータが縦置の状態において、前記小ねじ及びスタッドねじのナット止めによる締結が解除された軸受カバーを、前記モータブラケットに挿入された前記小ねじの先端部が前記軸受カバーのねじ部に届く位置で受け止めるストッパー部が、前記軸受カバーと隣接するモータシャフト部分に設けられてなり、
   前記縦置の状態で前記小ねじ及びスタッドねじのナット止めによる締結を解除すると、前記スタッドねじが前記軸受カバーに連結された状態で、前記軸受カバーが落下して、前記小ねじの先端部がねじ部に届く位置で前記ストッパー部に前記軸受カバーが保持され、前記モータブラケットから前記軸受が抜出可能となり、
   前記モータブラケットを抜き出すと、前記軸受が前記胴部の端側に前記モータシャフトから抜き出し可能に現れる
   ことを特徴とするポンプ装置用ＤＣブラシレスモータ。

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