CN1676727A - 缝纫机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缝纫机，该缝纫机包括一基板、一其内支承有一从动臂轴的顶臂以及一连接该基板和顶臂的立柱。臂轴驱动器由一具有一转子(40)和一定子(33)的电动马达(12)形成。该不可转动地连接到马达驱动轴的转子(40)包括一转子结构(41)和多个容纳在该转子结构(41)中的永磁体(46)，该转子结构(41)具有一基本形状为圆柱状的外壁(52)。转子结构(41)的与基本形状为长方体的永磁体(46)的外壁(52)相邻的区域包括凹入的凹部(54)。一个凹部(54)分别与一个与外壁(52)相邻的边缘(53)相配。

Description

缝纫机

技术领域

本发明涉及一种缝纫机，它包括一基板；一其内支承有一从动臂轴的顶臂；一连接该基板和顶臂的立柱；一臂轴驱动器，该驱动器特别是由一位于所述立柱内并具有一转子和一定子的电动马达直接形成；所述不可转动地连接到一马达传送轴的转子具有一转子结构和多个永磁体，该转子结构具有一基本形状为圆柱状的外壁，所述永磁体容纳在所述转子结构中。

背景技术

从DE 19961201 A1中已知一这种类型的缝纫机。与其类似的已知的缝纫机可从DE 4112597 B4、DE 3249227 T1和DE 7220868 U1中获知。在所述公知的缝纫机中如果必须手动转动转子，则在转子相对于定子的特定角位置必须施加较大的力。这是不希望的。同时，这种公知缝纫机还有这样的危险：即转子会从其相对于定子的一手动设定的特定角位置出发自动移动另一相对角位置，这同样是不希望的。旨在消除这种在特定的相对角位置要增大所施加的力和(转子)自动复位的趋势的已知尝试方案在结构上非常复杂。

发明内容

本发明的目的是，这样改进开头所述类型的缝纫机，使得可容易并且精确地设定转子相对于定子的手动确定的角位置，特别是设定好后不必对相对角位置进行不希望的再调整。

根据本发明，通过这样一种缝纫机来实现这一目的：该缝纫机中转子结构的外壁包括凹入的凹部，该凹部邻接具有长方体的基本形状的永磁体的边缘，一相应的凹部分别配设给一个与所述外壁相邻的相应的(永磁体)边缘。

根据本发明，转子结构外壁的形状使得与外壁的其它区域相比永磁体边缘的磁通量被改变特别是被衰减，以减小在不向电动马达供电的情况下产生于转子中的转动力矩。这使得在要手动设定一转子相对于定子的特定角位置时所施加的力变得均匀。这种磁通量的均匀化同时使得在已经设定一相对角位置后，该角位置不会出现不希望的偏移。即使对于通过电动马达驱动器来设置并保持转子相对于定子的一给定角位置的情况，根据本发明的解决方案也是有利的，因为需要用于保持所述给定的相对角位置的电流减少了。

其底部形状为拱形或圆弧的凹槽形式的凹部可以很低的成本制成。

凹部的深度与转子结构在所述凹部和用于永磁体的凹座之间剩余的厚度相当，其中优选该深度处在剩余部分厚度的一半到两倍之间的范围内，这对于磁通量密度均匀化很有利。

定子的极靴的数量优选为永磁体数量的两倍，更优选为其三倍，这种极靴数量和永磁体数量之间的关系可附加地使调整相对角位置所需的力均匀化并降低任何不希望的偏移趋势。

已经证实，四个绕驱动轴在周向上设置的永磁体和十二个绕驱动轴在周向上设置的极靴对电动马达的结构设计特别有利。

通过扁平的长方体形状的永磁体可实现一确定的磁力线分布，其中永磁体的磁极设置成使永磁体的磁力线在该永磁体表面积最大的两个侧壁之间基本上垂直地延伸。

附图说明

从下面结合附图对本发明示例性实施例的说明中可看到本发明的细节，其中：

图1是由操作者观察的一缝纫机的侧视图；

图2是图1中线II-II上的剖视图；

图3是图2中线III-III上的放大的细部视图；

图4是根据图1至3的缝纫机手轮的放大的透视图；

图5是图4中手轮的另一透视图；

图6是图3中线VI-VI上的放大的剖视图；

图7是图6中所示臂轴驱动马达的转子结构放大图；

图8是臂轴驱动马达的转子中永磁体的正视图；

图9是根据图8的永磁体的透视图；

图10是图6中视图的细部放大图；

图11是图3中线XI-XI上的放大的剖视图；

图12是臂轴驱动马达的定子结构的正视图；

图13为缝纫机另一实施例的与图3类似的视图。

具体实施方式

图1至13中所示缝纫机1包括一壳体形式的基板2、一顶臂3和一连接这两部分的立柱4。该缝纫机1的总体形状为C形。顶臂3内支承有一臂轴5，通过该臂轴5借助于一曲柄驱动器(未示出)驱动一带有一针7的针杆6上下往复运动。臂轴5通过一(皮)带传动装置8和一容纳在基板2内的轴9致动一容纳在基板2内并配设给针7的线钩(未示出)。

一凸缘部10在带传动装置8的高度处设置在臂轴5上。臂轴5经由凸缘部10不可转动地连结到一臂轴驱动马达12的一与该臂轴对齐的驱动轴11上。在凸缘部10附近，通过一轴向/径向轴承12a安装所述驱动轴11。一手轮14设置在驱动轴11的一自由端13上并通过一径向螺栓15不可相对转动地与驱动轴11连接。所述径向螺栓15旋入一也设置在驱动轴11的自由端13上的手轮支承结构16中。手轮14和手轮支承结构16通过总共三个紧固螺栓17旋拧在一起，所述紧固螺栓17在绕驱动轴11的一纵向轴线18的周向上分布并与所述轴线平行地延伸。

图4和5示出手轮14的放大的透视图。手轮14的一操作区段19设计为一可从外部自由接近的周向卷边(collar)，该操作区段19出自该手轮14的一圆柱状外部限定壁20。在手轮14的外部限定壁20和一与外部限定壁隔开的内部限定壁21之间设有一用于冷却臂轴驱动马达12的风扇叶轮22。该风扇叶轮22共有十二个扇叶23。风扇叶轮22容纳在手轮14中。限定壁21、22之间限定有一环形空腔，扇叶23部分地设置在该空腔中。每个扇叶23都与内部限定壁22和外部限定壁21一体地连接在一起。所述扇叶23在其一体地过渡到外部限定壁20的一端部24的位置处设置成相对于径向表面朝纵向轴线18倾斜一角度；所述端部24设置在操作区段19中，并以圆顶形向外逐渐变细。扇叶23随着向内的延伸而在端部24内弯曲，从而这样形成一向内的弓部25，即该弓部25的内端部相对于纵向轴线18近似径向地延伸。

从绕纵向轴线18的周向上看，每隔三个扇叶23就有一个扇叶具有一一体形成在其上的螺栓通道26，当手轮14已经安装后每个螺栓通道26都保持所述三个紧固螺栓27中的一个。在朝向驱动马达12的方向上，扇叶23径向向内延伸，从而一体地过渡到手轮14的内部限定壁21。内部限定壁21朝向驱动马达12锥形地扩展。一作为内部限定壁21的一部分的旋装壁27面贴合地贴靠在手轮支承结构16的一周向凸台28上。周向凸台28上设有用于旋进紧固螺栓17的螺纹部。内部限定壁21的自由端与扇叶23的从所述内部限定壁上突出的端部一起朝驱动马达12贴靠在一导向罩29上，该导向罩29同样不可转动地连接在驱动轴11上。

在导向罩29的高度处，一具有多个位置标志的定位轮30连接到驱动轴11上。定位轮30在周向区域伸入一固定安装在壳体上的旋转信号发送器31的传感器槽中。旋转信号发送器31将驱动轴11的瞬时旋转位置的位置信息发送给缝纫机1的一控制系统(未示出)。旋转信号发送器31紧固在一固定在壳体上的保持板32上。沿驱动轴11向内-即朝向臂轴5，在保持板32的下游设有驱动马达12的定子33。保持板32具有一用于驱动轴11的通道34。

定子33位于一马达壳体36的一中空的圆柱状凹部35内，该马达壳体36是缝纫机壳体的一部分并完全设置在其中。马达壳体36一体形成在缝纫机壳体中。马达壳体36包括多个平行于纵向轴线18的空气通道37，所述空气通道37在周向上围绕定子33分布并与定子33靠近。图2的剖视图为空气通道37的正视图。所述空气通道设计成马达壳体36朝向定子33的内壁上的纵向凹槽的形式。图3的剖视图中的虚线概略地示出空气通道37的轮廓。朝向风扇叶轮22的空气通道37经由保持板32高度处的通孔38与环形空腔相连，该环形空腔在外侧由手轮14的外部限定壁20限定，在内侧由内部限定壁21和导向罩29限定。所述环形空腔用于引导风扇叶轮22和空气通道37之间的冷却空气。每个空气通道37的另一端在凸缘部10附近通入缝纫机1的内部。空气通道37内插有金属片条38a，从而在通孔38和凸缘部10附近的缝纫机1内部之间形成一外部密封的流体连通。

定子33的纵向尺寸小于马达壳体36的纵向尺寸。金属片条38a防止空气通道37在定子33的两侧经由所述空气通道37超过定子33伸出的部分与两个环形连接腔39连通。这防止灰尘进入臂轴驱动马达12。转子40本身不可转动地连接到驱动轴11上。在图3中转子结构41的右侧，一环状包围驱动轴11的平衡体40a不可转动地与驱动轴11连接。平衡体40a配备有用于使驱动轴11平衡的配平重物(未示出)。转子40的一转子结构41共包括四个分别设计成用来保持一永磁体46的凹座42至45。转子结构41的凹座42至45经由各自的一开孔45a通至转子40的前侧。转子40安装好以后，开孔45a在图3的左侧被驱动轴11的一台阶部封闭，而在图3的右侧被平衡体40a封闭。

图8和9中示出一永磁体46。该永磁体46设计成一扁平的长方体，所述永磁体的磁极设置成使得在永磁体46内磁力线在该永磁体46表面积最大的两个侧壁47、48之间垂直延伸。永磁体46的S极和N极之间的磁力线分布由图8中的箭头49概略示出。该分布限定永磁体46的磁性取向。

图8上部所示的永磁体46的侧壁47具有一底部为拱形或圆弧形的纵向凹槽50。每个凹座42至45都包括一突出的并与凹槽50互补的纵向突出部51。由于该凹槽-突出部组合，只能强制地以使永磁体的N极面向纵向突出部51的方式将永磁体46推入凹座42至45之一。因此，只能以一种确定的磁性取向将永磁体46插入相关联的凹座42至45。

作为所示实施例的可选方案，可设想永磁体46和凹座42至45的其它不对称并互补的设计，以确保每个永磁体46都以一种确定的磁性取向容纳在相关联的凹座42至45中。例如，永磁体46可具有一与凹座42至45中互补的凹槽相接合的突出部。可通过永磁体和凹座的横截面几何形状来获得所述永磁体和凹座的互补的且不对称的组合的设计方案，所述横截面形状在垂直于永磁体插入方向的方向上是互补的，而当将永磁体沿插入方向转动180°时就不能相互配合插入。

如图6和7所示，四个永磁体46设置在空心圆柱状转子结构41内的凹座42至45内，并在绕纵向轴线18在周向上相隔90°放置，使得永磁体46表面积最大的侧壁47、48与由转子结构41的一外壁52规定的圆柱面的一弦平面(chordal plane)重合。在按图6和7的转子结构41的定向中位于上部和下部的凹座42、44的纵向突出部51对中地设置在外侧，而另两个凹座43、45的纵向突出部对中地设置在内侧。

由于永磁体46的长方体形状以及互补的凹座42至45，以及由于所述凹座42至45在转子结构41中的弦线式布置，永磁体46的外边缘53与转子结构41的外壁相邻。共存在八个这种类型的边缘53。转子结构41的与所述边缘53相邻的外壁52的区域内设有凹入的纵向凹部54。共有八个纵向凹部54。每个纵向凹部54分配给所述八个边缘53中的一个。

纵向凹部54平行于纵向轴线18地沿整个转子结构41纵向延伸。纵向凹部54设计成底部形状为拱形或圆弧的凹槽。它们的深度T相当于转子结构41在纵向凹部54和凹座42至45之间所保留部分的厚度S(见图7)。

在图3、6、11和12中示出驱动马达12的其它设计。定子33的一定子结构55包括总共12个极靴56，它们在绕纵向轴线18的周向上规则分布地并包围转子结构41的外壁52。励磁绕组57配设给极靴56(见图3)。

定子33的极靴56数量是永磁体46的三倍。可选地，可设想不同数量的极靴和不同数量的永磁体。优选使极靴的数量超过永磁体的数量。例如极靴的数量可为永磁体数量的两倍。

图11的放大视图示出如何将定子结构55安装到马达壳体36上的细节。定子结构55的端侧包括三个凸缘部58，所述凸缘部58在绕纵向轴线18的周向上规则地分布并超过定子结构55径向突出。每个凸缘部58具有一通孔59。将一紧固螺栓60推入各通孔59；所述紧固螺栓被旋入马达壳体36内一平行于纵向轴线18的螺栓通道。图3的剖视图中未示出由下部紧固螺栓60所进行的紧固。

驱动马达12内穿过定子33和转子40的磁通量在图10中由两条磁力线a、b示例性地示出。闭合的磁力线b完全处在闭合的磁力线a内。下面将对与永磁体46中所示的箭头49相对应的磁通量方向上的磁力线a、b的分布进行说明：

进入转子结构41的磁力线a、b穿过永磁体46中装在凹座42内的第一磁体。该永磁体46的磁极性使得其磁通量49向内指向转子结构41中。离开该第一永磁体46的磁力线a、b继而拱形地穿过转子结构41，然后从内侧进入图10中左侧的相邻的永磁体46。所述永磁体位于凹座45内，其磁极性使得其磁通量49从转子结构41指向外部。这两条磁力线a、b在第二永磁体的边缘53区域离开该第二永磁体。由于这里设置在外壁52上的纵向凹部54，内部磁力线b穿过转子结构41和定子结构55之间的中间空间的一因该纵向凹部54而增大的气隙。与不设纵向凹部54的边缘区域53中的磁通量相比，该纵向凹部54使得磁力线a、b间的距离增大。由于纵向凹部54，磁力线a、b间的距离在基本上与是否在边缘区域53中穿过转子结构41和定子结构55间的中间空间或是否距其有一定距离地穿过无关。因此，与外壁52的其它部分相比，所述纵向凹部54事实上防止了或很大程度上减少了边缘区域53内磁通量的增加。随着磁力线a、b的前行，所述磁力线a、b经由一第一极靴56进入定子结构55，然后通过右侧相邻的极靴56离开定子结构。

在驱动马达12的停止状态下，即不向励磁绕组57供电时，纵向凹部54附近的所述磁通密度的均匀化使得在定子33中能容易地绕纵向轴线18手动将转子40转动到一特定的相对角位置。在转子40相对于定子33的一角位置处一其中特定边缘53与极靴56相邻，与其它角位置相比不需要手动克服的特别高的转动力矩。在驱动马达12停止状态下，都不会发生对转子40从该转子40相对于定子33的一手动设定位置到一由磁通量不均匀化引起的重新定位的位置的任何调节。

在驱动马达12运行时，通过集成在手轮14中的风扇叶轮22将冷却空气从外部经由限定壁20、21和空气通道37之间的环形空腔供应到定子33。冷却空气沿整个空气通道37在外部在定子结构55上流过。从而直接、有效地冷却定子33，并间接、有效地冷却转子40。

图13示出缝纫机1的另一实施例。下面将仅对该实施例与图1至12所示缝纫机实施例的不同之处进行说明。与结合图1至12所述部件相对应的部件具有相同的参考标号，并将不再详细解释。

图13的实施例具有一贯通的臂轴61，而不是图1至12的设计所示的与臂轴对齐的驱动轴。在图13左侧所示的一对应于图1至12的实施例中的臂轴5的臂轴段62中，图13的臂轴61具有与图1至12中的臂轴5相同的厚度。在轴向/径向轴承12a的高度处，臂轴61通过一台阶部63变细。在图13右侧与台阶部63相邻的另一臂轴段64对应于根据图1至12的实施例的驱动轴11。该臂轴61在凸缘部10和驱动马达12附近设置于一承载套65中。承载套65的外轮廓对应于图1至12的实施例中驱动轴11的外轮廓。该承载套65不可转动地与臂轴61连接。承载套65支承着不可转动地与其连接的转子40。

Claims (7)

1.一种缝纫机(1)，包括

—一基板(2)；

—一内部支承有一从动臂轴(5、61)的顶臂(3)；

—一连接所述基板(2)和顶臂(3)的立柱(4)；

—一特别由一电动马达(12)直接形成的从动臂轴(5、61)驱动器，所述电动马达(12)位于所述立柱(4)内并具有一转子(40)和一定子(33)；

—所述不可转动地连接到一马达驱动轴(11、61)的转子(40)具有一转子结构(41)和多个容纳在所述转子结构(41)中的永磁体(46)，该转子结构(41)具有一基本形状为圆柱状的外壁(52)；

其中该转子结构(41)的外壁(52)包括与基本形状为长方体的所述永磁体(46)的边缘(53)相邻的凹入的凹部(54)，其中分别将一个相应的凹部(54)配设给一个与外壁(52)相邻的相应的边缘(53)。

2.一种根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述凹部(54)是底部为一拱形或圆弧的凹槽。

3.一种根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述凹部(54)具有一与所述凹部(54)和用于所述永磁体(46)的凹座(42至45)之间的转子结构(41)剩余部分的厚度(S)相当的深度(T)，其中所述深度(T)尤其处在该剩余部分的厚度(S)的一半至两倍之间的范围内。

4.一种根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述定子(33)的极靴(56)的数量超过所述永磁体(46)的数量，优选为该永磁体(46)数量的两倍以上，更优选为其三倍以上。

5.一种根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，包括四个绕所述驱动轴(11)设置在周向上的永磁体。

6.一种根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，它包括十二个绕所述驱动轴(11)设置在周向上的极靴(46)。

7.一种根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述永磁体(46)为扁平的长方体，其中所述永磁体(46)的磁极设置成使得该永磁体(46)内的磁力线(49、a、b)在永磁体表面积最大的两个侧壁(47、48)之间基本上垂直地延伸。

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