JP2005279276A - 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。モータ駆動シャフトに非回転式に結合された回転子（４０）は、円柱状の基本形状の外壁（５２）を有する回転子構造（４１）と、回転子構造（４１）に収容されている複数の永久磁石（４６）とを有する。立方体形状の基本形状を有する永久磁石（４６）の端部（５３）に隣接する回転子構造（４１）の外壁（５２）の領域は、凹んだ凹部（５４）を有する。一度に１つの凹んだ凹部（５４）が外壁（５２）に隣接する端部（５３）に割り当てられている。
【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特許文献１から知られている。この公知のミシンに似たミシンは、特許文献２，３及び４から知られている。公知のミシンにおいて、回転子を手動で回転させなければならない場合、固定子に対する回転子のある角度位置のために増大した力が適用されなければならない。これは望ましくない。同時に、公知のミシンは、ある手動で与えられた固定子に対する回転子の角度位置に起因して回転子が別な相対角度の位置に自動的にシフトするという危険を伴う。これもまた望ましくない。このある相対角度の位置における力の適用の増加と復元傾向を排除しようとする公知の試みは、構造的に非常に複雑である。

DE 19961201 A1 DE 4112597 B4 DE 3249227 T1 DE 7220868 U1

本発明の目的は、手動で与えられた固定子に対する回転子の角度位置が容易かつ正確に設定できるように、具体的には一度設定した相対角度の位置の望ましくない再調節がなくなるように、冒頭で述べたタイプのミシンを改良することである。

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、回転子構造の外壁の形状により、外壁の他の領域に比べて永久磁石の端部での磁束が影響を受け、具体的には、電気モータへの電流供給のない回転子で作られるトルクが減少するように弱められる。これにより、固定子に対する回転子のある角度位置を手動で設定しようとするときに適用すべき力の均一化が生じる。同時に、この磁束の均一化により、一度設定した相対角度の位置の望ましくないシフトがなくなる。本発明に従う解決法は、所定の相対角度の維持に必要な電流が減少するので、固定子に対する回転子の所定の角度位置を電気モータ駆動で設定し、維持しようとする場合でも有利である。

請求項２に従う凹部は低コストで作ることができる。

請求項３に従って回転子構造の残りの厚さに対して凹部の深さを寸法決めすることにより、磁束密度の均一化に関して素晴らしい説明がなされた。

さらに、請求項４に従う磁極片の数と永久磁石の数の関係により、相対角度の調節に必要な力の均一化と望ましくないシフトの傾向の減少がもたらされる。

さらには、請求項５に従う４つの永久磁石と請求項６に従う１２の磁極片が、電気モータの構造設計において特別な利益があることが証明された。

請求項７に従う永久磁石により磁力線のコースが画定される。

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の平面（レベル）のアームシャフト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と非回転式に一体化している。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へねじ込まれている。駆動シャフト１１の縦軸１８の周りの周方向に配分され、それに平行に延在している合計で３つの締付ネジ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ている。

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の円柱外側境界壁２０から続く、外側から自由に手の届く環状カラーとして設計されている。ハンドル１４の外側境界壁２０とそこから間隔を置いた内側境界壁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が設けられている。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。境界壁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、内側境界壁２０および外側境界壁２１と一体化して合体している。外側境界壁２０の端部２４に一体化して達するファンブレード２３は、縦軸１８に向かって放射面に関してある角度をなして設定されている。端部２４は操作部分１９内に配置されていて、ドーム状に外側へ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、内向き湾曲部分２５を形成して、湾曲部分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の周りの円周方向に見られるように、３つ置きのファンブレード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つの締付ネジ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は放射状内側に延びており、ハンドル１４の内側境界壁２１に一体化して達している。内側境界壁２１は駆動モータ１２に向かって円錐状に広がっている。内側境界壁２１の一部であるネジの載る壁２７は、ハンドル支持構造１６の環状カラー２８に全面搭載されている。締付ネジ１７をねじ込むために、ネジ山が環状カラー２８に設けられている。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の端部と共に内側境界壁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の平面において、位置決めホイール３０が複数の位置マークを有する駆動シャフト１１と結合している。周囲領域において、位置決めホイール３０は、ケースに固定して装着されている回転信号送信器３１のセンサスロットに入っている。回転信号送信器３１は、駆動シャフト１１の瞬間の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に固定されている。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の下流側に配置されている。保持板３２は駆動シャフト１１のために通路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の周りの周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、固定子３３に向いたモータケース３６の内側壁における長手方向溝の形態で実施される。破線は、図３の断面図における空気通路３７の概略を示す。保持板３２の平面にあるスルーホール３８により、ファンホイール２２に向かう空気通路３７は環形チャンバーに接続している。環形チャンバーは、ハンドル１４の外側境界壁２０により外側に、そして、内側境界壁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。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。金属シートストライプ３８ａが空気通路３７に挿入され、スルーホール３８とフランジ部分１０の近傍におけるミシン１の内部との間で外部から密封された流体接続が作られる。

固定子３３の長手方向の広がりはモータケース３６のそれより少ない。金属シートストライプ３８ａは、固定子３３の上に突出する空気通路３７の部分を介する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にダストが入ることが排除される。回転子４０自体は、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を保持するよう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の左では駆動シャフト１１の段（ステップ）により、そして図３の右ではバランス体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、平らな直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の磁力線が表面で最大である（greatest superficial measure; flaechenmaessig groessten）永久磁石４６の２つの側壁４７、４８間で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、アーチまたは円弧の形状の下部を有する長手方向溝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、関連する凹部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と垂直に相補的であり、挿入方向に１８０°だけ永久磁石が回転する際に一方を他方に通させない断面幾何学形状から生じてもよい。

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、また、表面で最大である永久磁石４６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弦の面と一致するように、周方向に長手方向軸１８の周りに９０°だけ位置がずれている。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の記載した弦の配列のために、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の長手方向に延びている。長手方向凹部５４は、アーチまたは円弧の形状の下部を有する溝として設計されている。溝は、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の別な設計を図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の円周方向に、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の円周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。締付ネジ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、下部締付ネジ６０による締付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。次に、この第１の永久磁石４６を出る磁力線ａ、ｂは、回転子構造４１をアーチの形状で通過し、その後、図１０の左に近接する永久磁石４６に内側から入る。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。外壁５２に設けられた長手方向凹部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の間の空間における、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、端部５３領域における長手方向凹部５４のない磁束の状態に比べて磁力線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の領域における回転子構造４１と固定子構造５５との間の空間を通るか、そこからある距離のところを通るかには概ね関係しない。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により事実上排除され、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を通って固定子構造５５へと貫通し、右に近接する磁極片５６を通ってそこから出て行く。

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、記載した長手方向凹部５４近傍の磁束密度の均一化により、固定子３３において、長手方向軸１８周りに、回転子４０をある相対角度の位置へと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に隣接する、固定子３３に対する回転子４０の角度の位置においては、他の角度位置に比べて特に増大しないトルクは手動で克服されるべきである。駆動モータ１２の停止状態では、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の回転子４０の調整はなされない。

駆動モータ１２の操作に際して、冷却空気が境界壁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の外側に沿った全空気通路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し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の平面で、アームシャフト６１は段６３によりテーパがついている。図１３の右側で段６３とつながる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のハンドルの別な斜視図である。 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 締付ネジ
１８ 長手方向軸、縦軸
１９ 操作部分
２０ 外側境界壁
２１ 内側境界壁
２２ ファンホイール
２３ ファンブレード
２４ 端部
２５ 湾曲部分
２６ ネジ通路
２７ 壁
２８ 環状カラー
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 締付ネジ
６１ 駆動アームシャフト
６２ アームシャフト部分
６３ 段
６４ アームシャフト部分
６５ キャリアスリーブ

Claims (7)

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、
   −スタンダード（４）の中に位置する、回転子（４０）と固定子（３３）とを備えた電気モータ（１２）により、具体的には一直線に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）がモータ駆動シャフト（１１；６１）に非回転式に連結し、円柱基本形状の外壁（５２）を有する回転子構造（４１）と、当該回転子構造（４１）に収容された複数の永久磁石（４６）とを有するような、ミシンにおいて、
   前記回転子構造（４１）の外壁（５２）が、立方体の形状の基本形状を有する前記永久磁石（４６）の端部（５３）に隣接する、凹んだ凹部（５４）を有し、
   それぞれの凹んだ凹部（５４）が、外壁（５２）に隣接するそれぞれの端部（５３）に割り当てられていることを特徴とするミシン。
2. 凹んだ凹部（５４）が、アーチ又は円弧の形状の下部を有する溝であることを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. 凹んだ凹部（５４）が、前記永久磁石（４６）のための凹んだ受け口（４２〜４５）と凹部（５４）の間の前記回転子構造（４１）の残りの厚さ（Ｓ）に匹敵する深さ（Ｔ）を有し、
   具体的には、深さ（Ｔ）は、残りの厚さ（Ｓ）の０．５〜２倍であ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. 固定子（３３）の磁極片（５６）の数が永久磁石（４６）の数を超え、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは３倍以上であ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. 円周方向に駆動シャフト（１１）の周りに配置されている４つの永久磁石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. 円周方向に駆動シャフト（１１）の周りに配置されている１２の磁極片（５６）を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のミシン。
7. 前記永久磁石（４６）が平らな直方体であり、
   前記永久磁石（４６）の磁極は、永久磁石（４６）の磁力線（４９，ａ，ｂ）が表面で最大であるその２つの側壁（４７，４８）の間で実質的に垂直に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のミシン。
   

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