JP2005279275A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】 ミシンを提供する。
【解決手段】 ミシンは、ベースプレートと、駆動アームシャフトが支持される上部アームと、ベースプレートと上部アームとを一体にするスタンダードとを含んでいる。アームシャフトの駆動装置は、回転子（４０）と固定子（３３）とを備えた電気モータ（１２）により形成されている。駆動シャフトに非回転式に結合された回転子（４０）は、回転子構造（４１）と、回転子構造（４１）の相補的な凹部（４２〜４５）に収容されている複数の永久磁石（４６）とを含む。凹部（４２〜４５）の形状は、各永久磁石（４６）が、正確に１つの磁気配向に割り当てられた凹部（４２〜４５）に収容されるように非対称な形状である。この信頼性によって、誤って配向された永久磁石を備えた回転子構造の不良が排除される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、請求項１の前文（所謂おいて部分、プレアンブル部分）に記載されたミシンに関する。

汎用タイプのミシンは従来から一般的に用いられ知られている。電気モータの組立に際して、特に、保守または修理作業中に分解した後、エラーが繰り返し生じ、その結果、電気モータが作動できなくなったり、破壊されることさえある。

本発明の目的は、電気モータの組立を単純化して、上述したタイプのミシンを改善することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴構成を有するミシンにより達成される。

本発明によれば、電気モータの組立のエラーは、ある磁気配向において回転子構造へと挿入されていない永久磁石により生成されることが知見された。しかしながら、正しく組立られるべき電気モータについては、ある連続した永久磁石の磁気配向が不可欠である。永久磁石を相補する本発明による非対称設計の凹部によって、永久磁石を単一の可能な磁気配向でのみ凹部に確実に挿入することができる。これによって、誤った磁気配向の永久磁石を備えた回転子構造の不良が排除される。電気モータの組立がかなり単純化される。

請求項２に記載の凹部の構造により、永久磁石を回転子構造へと前部に挿入することができる。従って、回転子を固定子と共に装着するときでも永久磁石を交換することができる。

請求項３および４に記載の永久磁石および相補的な凹部の実施形態を容易に作製することができる。非対称配置の単一の溝または突出部によって、ある配向の永久磁石が関連した凹部に確保される。異なる実施形態において、かかるある配向を実現するいくつかの溝や突出部を与えてもよい。

請求項５による永久磁石によって、磁束の画定された磁力線を有する、単純な構造および組立の電気モータとなる。

請求項６による突出部または溝を組み込むことによって、磁束の磁力線の妨害が可能な限り少なくなる。

本発明の詳細は、図面と組み合わせて、本発明の例証的実施形態の以下の記載から明らかになるであろう。

図１〜１３に見られるミシン１は、ケースの形態のベースプレート２と、上部アーム３と、二者を一体にするスタンダード４とを含んでいる。ミシン１の全体形状はＣである。アームシャフト５はアーム３により支持されており、クランク駆動部（図示せず）により針棒６を針７と共に上下に往復に駆動させる。ベルト駆動部８およびベースプレート２に収容されているシャフト９により、アームシャフト５は、ベースプレート２に収容され、針７に配置されるフック（図示せず）を作動させる。

フランジ部分１０は、ベルト駆動部８とアームシャフト５に配置されている。フランジ部分１０を介して、アームシャフト５はアームシャフト駆動モータ１２の駆動シャフト１１に位置合せされて非回転式に結合している。フランジ部分１０の近傍で、駆動シャフト１１は軸／ラジアル軸受け１２ａにより装着されている。ハンドル１４は、駆動シャフト１１の自由端１３に配置され、ラジアルネジ１５により駆動シャフト１１と非回転式に一体にしている。ラジアルネジ１５は、さらにまた駆動シャフト１１の自由端１３に配置されているハンドル支持構造１６へねじ込まれる。駆動シャフト１１の縦軸１８の周囲方向に配分され、それに平行に延在している合計で３つの締結ネジ１７により、ハンドル１４とハンドル支持構造１６が一緒にネジ止めされる。

ハンドル１４の拡大斜視図は図４および５に見られる。ハンドル１４の操作部分１９は、ハンドル１４の円柱外側制限壁２０から続く、外側から自由に手の届く周縁カラーとして設計されている。ハンドル１４から間隔をあけた外側制限壁２０と内側制限壁２１の間に、アームシャフト駆動モータ１２を冷却する役割を果たすファンホイール２２が与えられている。ファンホイール２２は合計で１２個のファンブレード２３を有している。ファンホイール２２はハンドル１４内に収容されている。制限壁２０、２１の間に画定されているのは、ファンブレード２３が部分的に配置されている環形チャンバーである。各ファンブレード２３は、内側制限壁２０および外側制限壁２１と一体化して合体している。外側制限壁２０の端部２４へ一体化して通過しているファンブレード２３は、縦軸１８に向かってラジアル表面に対して角度をなして設定されており、端部２４は操作部分１９内に配置されていて、ドームの形状で外側へとテーパがついている。ファンブレード２３は内側に延びて、端部２４内部で曲がっており、内側頭部部分２５を形成して、頭部部分２５の内側端部が長手方向軸１８に略放射状に延びている。

長手方向軸１８の周囲方向に見られるように、４番目のファンブレード２３は、一体成形されたネジ通路２６をその上に有しており、ハンドル１４が装着されているとき、３つの締結ネジ１７の一つをそれぞれ保持する。駆動モータ１２に向かう方向に、ファンブレード２３は内側に放射状に延びており、ハンドル１４の内側制限壁２１へと一体化して通っている。内側制限壁２１は駆動モータ１２に向かって円錐状に膨張する。内側制限壁２１の一部であるネジの載る壁２７は、ハンドル支持構造１６の周縁カラー２８に全面搭載されている。ネジ山が、締結ネジ１７を駆動させる周縁カラー２８にある。駆動モータ１２に向かって、そこから突出している、ファンブレード２３の端部と共に内側制限壁２１の自由端は、同じく非回転式に駆動シャフト１１と合体しているガイドキャップ２９に搭載されている。

ガイドキャップ２９の高さで、位置決めホイール３０を複数の位置マークを有する駆動シャフト１１と結合する。周囲領域において、位置決めホイール３０を、ケースに固定して装着されている回転信号送信器３１のセンサスロットへ差し込む。回転信号送信器３１は、駆動シャフト１１の瞬間回転位置の位置情報をミシン１の制御システム（図示せず）に送信する。回転信号送信器３１はケースに固定された保持板３２に締結される。駆動シャフト１１に沿って内側に、すなわち、アームシャフト５に向かって、駆動モータ１２の固定子３３は保持板３２の下流に配置される。保持板３２は駆動シャフト１１に対する通路３４を有している。

固定子３３は、ミシンケースの一部であり、その中に完全に配置されているモータケース３６の中空円柱状凹部３５に配置されている。モータケース３６はミシンケースに一体成形されている。固定子３３の周囲方向およびその近傍に配分されたモータケース３６は、長手方向軸１８に平行な複数の空気通路３７を含んでいる。図２の断面図は空気通路３７の立面図である。それらは、内側壁の長手方向溝の形態で実施され、モータケース３６の固定子３３の方に向けられる。破線は、図３の断面図に空気通路３７の概略を示す。保持板３２と同じ高さであるスルーホール３８により、ファンホイール２２に向かった空気通路３７は、ハンドル１４の外側制限壁２０により外側に、そして、内側制限壁２１およびガイドキャップ２９により内側に画定されている環形チャンバーに接続されている。この環形チャンバーは、ファンホイール２２と空気通路３７との間に冷却空気を導く役割を果たす。いずれの場合においても、空気通路３７の他端は、フランジ部分１０の近傍において、ミシン１内部へと開いている。

固定子３３の長手方向延長部はモータケース３６のものより劣っている。金属シートストライプ３８ａは、固定子３３へと突出する空気通路３７の部分を介した２つの環形接続チャンバー３９への空気通路３７の接続を固定子３３の両側で阻止する。これによって、アームシャフト駆動モータ１２におけるダストの巻き込みが排除される。回転子４０自身は、駆動シャフト１１と非回転式に合体している。図３の回転子構造４１の右で、バランス体４０ａは駆動シャフト１１と非回転式に合体しており、駆動シャフト１１を環状に囲んでいる。バランス体４０ａは、駆動シャフト１１のバランスを取るために釣り合い重り（図示せず）を備えている。回転子４０の回転子構造４１は、それぞれ永久磁石４６を保持するために設計された合計で４つの凹部４２〜４５を含んでいる。回転子構造４１の凹部４２〜４５は、各アパーチャ４５ａを介して回転子４０の前側へつながっている。回転子４０を装着すると、アパーチャ４５ａは図３の左に駆動シャフト１１の段差により、そして図３の右にバランス体４０ａにより閉じられる。

永久磁石４６は図８および９に見られる。永久磁石４６は、平面立方体として設計されており、永久磁石４６の極は、永久磁石４６において磁力線が永久磁石４６の最大表面手段（greatest superficial measure; flaechenmaessig groessten 表面上最大）の２つの側壁４７、４８間に垂直に延びるように配置されている。永久磁石４６のＳ極とＮ極との間の磁力線のコースを図８に矢印４９により概略を示す。このコースが、永久磁石４６の磁気配向を画定する。

図８の上部に見られる永久磁石４６の側壁４７は、円弧または円のセグメントの形状で下部の長手方向溝５０を有している。各凹部４２〜４５は突き出ていて、その相補的である長手方向突出部５１を含んでいる。この溝と突出部の組み合わせによって、永久磁石のＮ極が長手方向突出部５１に面するように、永久磁石４６は凹部４２〜４５の一つへと押し込まれる。従って、永久磁石４６は、正確に１つの磁気配向のみで、関連凹部４２〜４５に挿入することができる。

図示する実施形態の変形例によれば、一方で、永久磁石４６、そして他方で凹部４２〜４５の他の非対称および相補的な設計が考えられ、各永久磁石４６が、正確に１つの磁気配向に、関連凹部４２〜４５に確実に収容される。例えば、永久磁石４６は、凹部４２〜４５の相補的な溝と係合する突出部を有していてもよい。一方で永久磁石、他方で凹部の相補的な非対称な組み合わせの他の設計は、永久磁石の挿入方向に相補的に垂直であり、挿入方向印に１８０°永久磁石が回転する際に一方から他方へと通過しない、その断面幾何学形状から続いていてもよい。

図６および７に見られるように、４つの永久磁石４６は、中空円柱状回転子構造４１内で凹部４２〜４５に配列されて、永久磁石４６の最大表面手段の側壁４７、４８が、回転子構造４１の外壁５２により与えられる円柱状表面のキャリパ面と一致するように、周囲方向に長手方向軸１８の周り９０°で配置されている。図６および７に見られる回転子構造４１の配向の上部および下部の凹部４２、４４の長手方向突出部５１は、中央外側に配置されており、他の２つの凹部４３、４５の長手方向突出部は中央内側に配置されている。

永久磁石４６と相補的な凹部４２〜４５の立方形状、そして、回転子構造４１における凹部４２〜４５の記載したキャリパ配列のために、永久磁石４６の外側端部５３は、回転子構造４１の外壁と近接している。

このタイプの端部５３が合計で８つある。これらの端部５３に近接する回転子構造４１側壁５２の領域は、長手方向凹部５４により与えられている。合計で８つの長手方向凹部５４がある。各長手方向凹部５４は８つの端部５３の一つに割り当てられている。

長手方向凹部５４は、長手方向軸１８に平行に全回転子構造４１の長さ方向に延びている。長手方向凹部５４は、円弧または円のセグメントの形状で下部の溝として設計されている。長手方向凹部５４と凹部４２〜４５との間の回転子構造４１の残りの厚さＳに匹敵する深さＴを有している（図７参照）。

駆動モータ１２のさらなる設計を図３、６、１１および１２に示す。固定子３３の固定子構造５５は、長手方向軸１８の周囲方向に、回転子構造４１の外壁５２を囲むように規則的に分配された合計で１２の磁極片５６を含んでいる。励磁巻線５７が磁極片５６に割り当てられている（図３参照）。

固定子３３の磁極片５６の数は、永久磁石４６の数の３倍を超える。変形例として、一方で磁極片、他方で永久磁石の他の数も考えられる。磁極片の数は永久磁石の数を超えているのが好ましい。磁極片の数は、例えば、永久磁石の数の２倍である。

固定子構造５５がどのようにしてモータケース３６に装着されるかの詳細は図１１の拡大図に見られる。固定子構造５５は、長手方向軸１８の周囲方向に規則的に配分され、固定子構造５５に放射状に突出している３つのフランジ部分５８を正面に有している。フランジ部分５８はそれぞれスルーホール５９を有している。締結ネジ６０を各スルーホール５９に押し込むと、モータケース３６内側の長手方向軸１８に平行なネジ通路へねじ込まれる。図３の断面図は、下部締結ネジ６０による締結のやり方を示してはいない。

固定子３３と回転子４０を通過する駆動モータ１２内側の磁束を、２つの磁力線ａ、ｂにより図１０を例として示す。閉じた磁力線ｂは、閉じた磁力線ａの完全に内側に位置している。磁束方向の磁力線ａ、ｂの経路を、永久磁石４６に示した矢印４９に対応させて後述する。

回転子構造４１に入る磁力線ａ、ｂは、凹部４２にある永久磁石４６の第１の磁石を通過する。この永久磁石４６の磁極は、その磁束４９が回転子構造４１に内側に向かうようなものである。この第１の永久磁石４６を後にした（ｌｅａｖｅ）磁力線ａ、ｂは、続いて、回転子構造４１を円弧の形状で通過した後、図１０において、左に近接する永久磁石４６へと内側から入る。この磁石は凹部４５内にあって、その磁束４９が回転子構造４２から出ていくような磁極を有している。２つの磁力線ａ、ｂは、その端部５３の領域においてこの第２の永久磁石から出る。与えられた外壁５２である長手方向凹部５４のために、内側磁力線ｂは、回転子構造４１と固定子構造５５の間の空間において、長手方向凹部５４のために拡大した空隙を通る。長手方向凹部５４は、長手方向凹部５４のない端部５３領域における磁束の位置に比べて磁力線ａ、ｂの互いの距離を拡大させる。長手方向凹部５４のために、磁力線ａ、ｂ間の距離は、端部５３の領域において、またはそこからある距離での、回転子構造４１と固定子構造５５との間の空間を通過するかどうかには概ね関係していない。従って、端部５３の領域における磁束の増大は、側壁５２の他の部分に比べて、長手方向凹部５４により事実上排除、または概ね減少する。通過する際、磁力線ａ、ｂは、第１の磁極片５６を介して、固定子構造５５へと貫通して、右に近接する磁極片５６を通して出て行く。

電流が励磁巻線５７に供給されていない駆動モータ１２の停止状態において、長手方向凹部５４近傍の磁束密度が均一であると、長手方向軸１８周囲の固定子３３において、ある相対角度の位置へと、回転子４０を手動で容易に回転させることができる。ある端部５３が磁極片５６をつなぐ固定子３３に対する回転子４０の角位置においては、特に増大しないトルクについては、他の角位置に比べて、手動で乗り切らなければならない。固定子３３に対する回転子４０の手動設定位置から、磁束の不均一性により強制的に再配置された位置へと、駆動モータ１２の停止状態における回転子４０の調整はなされない。

駆動モータ１２の操作に際して、冷却空気が制限壁２０、２１と空気通路３７との間の環形空間を介して外側から固定子３３へハンドル１４に組み込まれたファンホイール２２により供給される。冷却空気は固定子構造５５に沿って外側に全空気通路３７を流れる。その結果、固定子３３が効率的に直接冷却され、回転子４０が効率的に間接的に冷却される。

図１３に、ミシン１の他の実施形態を示す。以下に、図１〜１２のミシンの実施形態と異なるところのみ説明する。図１〜１２に記載したものと対応する構成要素には同じ参照番号が付してあり、詳細な説明は繰り返さない。

図１〜１２の設計に見られるようなアームシャフトと位置合せされた駆動シャフトの代わりに、図１３の実施形態には連続アームシャフト６１がある。図１〜１２の実施形態のアームシャフト５に対応する図１３において左に見られるアームシャフト部分６２において、図１３のアームシャフト６１は図１〜１２のアームシャフト５と同じ厚さを有している。軸／ラジアル軸受け１２ａと水平に、アームシャフト６１は段差６３によりテーパがついている。図１３において右にある段差６３をつなぐ他のアームシャフト部分６４は、図１〜１２による実施形態の駆動シャフト１１に対応している。フランジ部分１０および駆動モータ１２の近傍において、アームシャフト６１はキャリアスリーブ６５に配置されている。キャリアスリーブ６５の外側輪郭は、図１〜１２の実施形態の駆動シャフト１１のそれと対応している。キャリアスリーブ６５は、非回転式にアームシャフト６１と合体している。キャリアスリーブ６５は、非回転式にそれと合体している回転子４０を支持している。

操作者に見えるミシンの側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の詳細拡大図である。 図１〜３によるミシンのハンドルの拡大斜視図である。 図４のハンドルの他の斜視図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線の拡大断面図である。 図６に見えるアームシャフト駆動モータの回転子構造の拡大図である。 アームシャフト駆動モータの回転子の永久磁石の正面図である。 図８の永久磁石の斜視図である。 図６の詳細の拡大図である。 図３のＸＩ−ＸＩ線の拡大断面図である。 アームシャフト駆動モータの固定子構造の正面図である。 図３と同様の他の実施形態のミシンの図である。

符号の説明

１ ミシン
２ ベースプレート
３ 上部アーム
４ スタンダード
５ 駆動アームシャフト
６ 針棒
７ 針
８ ベルト駆動部
９ シャフト
１０ フランジ部分
１１ 駆動シャフト
１２ 駆動モータ
１２ａ 軸受け
１３ 自由端
１４ ハンドル
１５ ラジアルネジ
１６ ハンドル支持構造
１７ 締結ネジ
１８ 長手方向軸、縦軸
１９ 操作部分
２０ 外側制限壁
２１ 内側制限壁
２２ ファンホイール
２３ ファンブレード
２４ 端部
２５ 頭部部分
２６ ネジ通路
２７ 壁
２８ 周縁カラー
２９ ガイドキャップ
３０ 位置決めホイール
３１ 回転信号送信部
３２ 保持板
３３ 固定子
３４ 通路
３５ 中空円柱状凹部
３６ モータケース
３７ 空気通路
３８ スルーホール
３８ａ 金属シートストライプ
４０ 回転子
４０ａ バランス体
４１ 回転子構造
４２ 凹部
４３ 凹部
４４ 凹部
４５ 凹部
４５ａ アパーチャ
４６ 永久磁石
４７ 側壁
４８ 側壁
４９ 磁力線、矢印、磁束
５０ 溝
５１ 突出部
５２ 外壁
５３ 外側端部
５４ 長手方向凹部
５５ 固定子構造
５６ 磁極片
５７ 励磁巻線
５８ フランジ部分
５９ スルーホール
６０ 締結ネジ
６１ 駆動アームシャフト
６２ アームシャフト部分
６３ 段差
６４ アームシャフト部分
６５ キャリアスリーブ

Claims (6)

1. −ベースプレート（２）と、
   −駆動アームシャフト（５、６１）を支持する上部アーム（３）と、
   −前記ベースプレート（２）と前記上部アーム（３）とを一体にするスタンダード（４）と、
   −回転子（４０）と固定子（３３）とを備えた電気モータ（１２）により形成されている前記駆動アームシャフト（５、６１）の駆動装置と、を備えてなり、
   前記回転子（４０）が回転子構造（４１）と複数の永久磁石（４６）とを有するような、ミシンにおいて、
   前記永久磁石（４６）が、前記回転子構造（４１）の相補的な凹部（４２〜４５）に収容されており、各永久磁石（４６）が、正確に１つの磁気配向に割り当てられた前記凹部（４２〜４５）に収容されるように非対称な形状であることを特徴とするミシン。
2. 各凹部（４２〜４５）が、アパーチャ（４５ａ）により前記回転子構造（４１）の前側の少なくとも一つへとつながっていることを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. 前記凹部（４２〜４５）が、前記関連の永久磁石（４６）に形成された相補的な溝（５０）と係合する突出部（５１）をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１または２に記載のミシン。
4. 前記凹部（４２〜４５）が、前記関連の永久磁石（４６）に形成された相補的な突出部と係合する溝を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のミシン。
5. 前記永久磁石（４６）が、平面立方体であり、磁極が、前記永久磁石（４６）の磁力線（４９）が最大表面手段の側壁（４７、４８）間に垂直に延びるように配されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のミシン。
6. 前記突出部および／または前記溝（５０）が、前記永久磁石（４６）の２つの最大の側壁（４７、４８）の１つに延在していることを特徴とする請求項５に記載のミシン。

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