JP2006506125A - 磁気駆動装置を備えた食品加工装置 - Google Patents

Abstract

本明細書では、磁気駆動装置を含む食品処理装置が開示されている。代表的な一実施形態では、食品加工装置は、モータ軸と、モータ軸に回転可能に取り付けられたロータと、ロータと相互作用して電磁場を発生させるステータとを備えたモータとを含むことができる。ロータは、モータ軸の方向に面したロータ磁石内表面を備えたロータ磁石を含むことができ、ステータは、モータ軸から反対方向に面したステータ外表面を含むことができる。ロータ磁石内表面が、ステータ外表面に少なくとも部分的には面することができる。

Description

本発明は、動力源からの回転運動を、直接的な機械的結合を用いることなく閉鎖空間の内部へ伝達する磁気駆動装置に関する。詳細には、本発明は、ブレンダー、ミキサー、及びそれらに類似した機械に関し、特に、着脱可能なカップ又は容器内に取り付けられると共に、その静止ベース内に位置したモータにより回転される攪拌子、かき混ぜ羽根、ブレード、又は他の工具を備えた装置に関する。

従来の家庭用ブレンダーやミキサーは、着脱可能なカップ内に回転可能に取り付けられた機械的に駆動されるかき混ぜ羽根を組み込んでいる。カップのベースには、底面に一定パターンで形成された突起及び／又は凹部を備えた概ね円形の結合プレートを組み込まれており、このパターンを垂直に落とし込むことにより、この機械のベースに収容されたモータのシャフトに取り付けられた同様のプレート上の対応するパターンと着脱可能に噛み合う。ブレンダー・カップとブレンダー・モータとのこの機械的結合には、かき混ぜ羽根と結合プレートとの間でカップのベースにおいて回転シールが必要である。このシールは機械的結合なので、時間の経過と共にかなりの摩耗をきたす。シールの破損はカップからの液体漏れをもたらすので、カップのベースにあるシールとベアリングは、摩擦を生じるが確実な封止を実現するように作製されている。この摩擦が、摩耗、熱、及び動力の損失をもたらす。更に、この従来のブレンダーは望ましくない大きな雑音を出し、両プレート間の機械的な噛み合い結合により、カップをベースから取り外したり、カップをベースに戻したりすることが不便で困難となる場合がある。

多くの飲み物用ミキサーは、ベース内のカップ直下に駆動モータを備えている。しかし、全体的な高さが重要であれば、モータを側方に配置して、ベルト又は歯車装置により駆動軸に結合してもよい。

公知の家庭用及び商業用ブレンダーは従来の交流モータを使用している。交流モータを速度変化及び必要な出力トルクを実現するように作製且つ制御できるが、典型的なこうしたモータは、一般に嵩張り、重く、電子制動はもちろん電子的な速度制御には適していない。

ブラシレスＤＣモータというものも知られてはいるが、ブレンダー又はブレンダー／削り機には使用されていない。これらモータは、扇形状に配列した永久磁石から形成された比較的重いロータを用いる。特に始動時又はフローズン・ドリンクが「氷結（原語：freeze
up）」している時は、大量の削った或いは立方体の氷又は液体を混ぜ合わせるには、かなり大きなトルクを必要とする。ブラシレスＤＣモータは、従来の交流モータに比べて出力トルクが低いという特徴がある。従って、これらが動力源として使用されるのは、主として出力トルクが低くてもよい扇風機などの用途である。

フローズン・ドリンクを製造するための商業的実用に耐えるブレンダー／削り機は、様々な特殊で重要な設計基準を満足しなければならない。こうしたブレンダー／削り機は、バーの限られた空間を効率的に利用するため設置面積及び全体的高さの両方においてコンパクトとすべきである。理想的には、重量が比較的軽いことが好ましい。従来の電気モータをブレンダー・カップの真下に配置するという簡単なアプローチでは、機械の全体的高さが増してしまい、あまり利用される方法ではない。異なる動作段階で異なる動力及び速度要件を満たすため、典型的には伝動装置及びエレクトロニクスを介して実現される速度制御も必須である。混ぜ合わせるのに必要な全体的な時間を制限し、混ぜ合わせが完了した後に混ぜ合わせた材料がはねるのを防ぐため、又、安全を確保するために高速の制御制動も重要である。振動制御、過熱防止、又は摩耗抑制、維持の容易さ、及び耐久性も重要な要件である。

又、ブレンダー・カップ内のかき混ぜ羽根は、機械的でなく磁気又は電磁的に駆動できることも知られている。ある種の磁気駆動装置は、ブレンダー・カップなどの外部にある回転永久磁石を、ブレンダー・カップ内に回転可能に取り付けた別の永久磁石に結合する。Hendricksの米国特許第２，４５９，２４４号、Ihle
et al.の第２，６５５，０１１号、及びQuiggの第５，４７８，１４９号がこのアプローチの代表例である。Hendricksは、液体を混合するための磁力で動作する攪拌子を開示しており、この攪拌子は、その下端で液体の容器内に磁石が取り付けられている。Quiggは、一組の磁石を駆動し、ギヤボックス及びシャフトを介してアジテータに取り付けた別の組の磁石に結合させるモータを開示している。

Baermannの米国特許第３，１４０，０７９号は、大型の回転プレートを用いて、ずっと小型の回転可能な伝導性ディスクの一部の下方を通過する、一連の円周方向に離間した磁石を支持する。

Stringhamの米国特許第１，２４２，４９３号及びStainbrookの米国特許第１，４２０，７７３号は、交流モータのステータが、ブレンダー・カップ又はベース内のロータを囲み、ロータと相互作用する。Stringhamの特許では、かご形ロータが、ステータ巻線の平面内に位置している。Stainbrookの特許では、交流ロータがブレンダー・カップのベースに取り付けられ、ステータ・コイルがカップの下方に位置している。こうした交流モータの分割構成は、交流モータのトルク、速度制御、渦電流損、及び起電力干渉の問題により制限があり、これはステータ巻線とロータとの物理的離間により悪化する。こうした構成は良好な速度制御を実現しない。これらは直流磁場結合を利用しない。更に、モータのロータを容器又はカップ内に含めることにより、カップ集成体の重量を増加させてしまい、ロータをその回転中に持ち上げた場合はジャイロ作用によってカップの取扱いが困難となる。

ブラシレスＤＣモータのロータがブレンダー・カップのベースに配置されるようなことがあれば、カップの重量が増して激しいジャイロ効果をもたらすだけでなく、ベースが金属製のシンク及びカウンターに「くっつき」、又、銀器、バー備品、又はコインなどの固定されていない金属性器具を吸引してしまうはずである。

従って、本発明の主要な目的は、動力源から封止された回転可能な従動要素に対し、高い信頼性で速度制御可能に回転動力を伝達する駆動システムを提供することである。

本発明の別の様態は、負荷が事前設定した値を超えるか、従動部材がその動作位置から動かされた時に、自動的にクラッチ結合されて切り離される駆動装置を提供することである。

別の目的は、これらの利点を備えた磁気駆動装置であって、従動要素が着脱可能なブレンダー・カップ内に位置していて、このブレンダー・カップがブレンダーに容易に挿入且つ取り外し可能で、例えば有意なジャイロ効果又は磁気吸引力を示さないなど、ブレンダー・カップをブレンダーから取り外した際の取扱いが簡単な磁気駆動装置を提供することである。

更に別の目的は、モータと駆動要素との間に低摩耗、低維持、非機械的結合部を実現し、特に、現在のベルト駆動機構、機械クラッチ、及びブレーキに関わる高い維持費を要さない結合部を提供することである。

更に別の目的は、コンパクトで、軽量で、更に使用及び清掃を極めて容易としたブレンダー又は類似機器の磁気駆動装置に上述の利点を提供することである。

別の目的は、動作特性がプログラム可能であり、迅速且つ高い信頼度で制動可能な駆動装置を提供することである。
発明の概要

ブレンダー又は他の食品加工装置用の駆動装置としての好適な応用例において、本発明は、好適には軸方向の極を備えた２つのリング磁石からなる集成体としたリング磁石を回転させるために電動モータを用いる。この集成体は、伝導性の磁化可能材料製のディスク形状の駆動プレートから近接して離間されている。これら磁石集成体及び駆動プレートは、それぞれ対応した円周方向に配列した極を備えている。この磁石集成体は、一組の、偶数個からなる概ねパイ形状の永久磁石極又は区分を備えており、これら区分は交互極性となっている。駆動プレートは、冷間圧延鋼などの第一鉄材料の薄板とし、極を画定し且つ渦電流を制御する開放端とした半径方向スロットを備えるのが好ましい。典型的には高磁気抵抗の空気ギャップを含む間隔が設けられているにもかかわらず、磁石集成体は、ディスク極において反対分極の磁性化を誘導する。この誘導磁気は、磁石集成体を駆動プレートに結合して、プレートを駆動する。ブレンダーにおいて、駆動プレートは、ブレンダー・カップのベースに回転可能に取り付けられ、かき混ぜ羽根を取り受ける軸を軸支する。磁石集成体及びモータは、駆動プレートからは分離して収容されている。

電動モータは、ステータ巻線を備えたブラシレスＤＣモータとするのが好ましく、ステータ巻線は、ディスクに磁気的に結合されたもののような磁石集成体を含むロータと相互作用し、このロータにトルクを発生する回転電磁場を発生する。ロータ磁石リングの駆動磁石リングへの固定は、これらの磁石リングを、環状の冷間圧延鋼ディスクの反対面に結合して行うのが好ましい。駆動プレートと、ブレンダー・カップなどのそれに関連づけられた器具とを動作位置に設置した状態では、ロータ、駆動磁石リング、及び駆動プレートは同軸に位置合わせされる。モータ及び駆動ハウジングは、ブレンダー・カップの平坦な底壁と同様に、磁石とプレート間のギャップを連続的に延伸する平坦な上面を備えるのが好ましい。その表面における磁場強度が１４００ガウスである磁石集成体に関しては、ブレンダーとした応用例の近接間隔は、約０．２５インチとするのが好ましい。比較的平坦なブラシレスＤＣモータを従動部材の下方で用いることにより、駆動装置のモータ部分が、好適には高さと幅の比がわずか１：３であるコンパクトな構成が実現する。

広く一方法として考えると、本発明は、円周方向に離間した複数の極を備えたロータ磁石を、これら極を回転電磁場と相互作用させることによって回転させる段階を含んでいる。更に、ロータは、このロータと一致して回転するよう機械的に結合された、円周方向に配列された同数の極を備えた第２駆動磁石に結合されている。又、この方法は、駆動磁石の磁場をロータから軸方向に反対に向けることにより、回転可能に取り付けられた伝導性駆動プレートにおいて反対に分極した磁極を誘導する段階と、駆動磁石を駆動プレートから近接した間隔で離間させて、この間隔及び回転に抗する負荷の存在にも関わらず、駆動プレートにおける誘導極を、回転磁石集成体の極に追従させる段階とを更に含む。磁場の方向付けは、磁石を薄いスチール製ディスクの反対面を挟持するように接着する段階と、リング磁石を軸方向に分極する段階とを含む。

本発明の別の様態によれば、本発明の駆動装置は、駆動プレートからトルクを例えば出力軸のような従動部材へ伝達するための、１つ又は複数の歯車を備えた歯車集成体を含むことができる。歯車集成体は、駆動プレートから従動部材へ伝達されるトルクを減少又は増大させるように寸法決め且つ構成された１つ又は複数の歯車を備えることができる。好適な一応用例では、駆動及び歯車集成体を用いて氷削り機のブレードを回転させる。この氷削り機は独立型ユニットとしてもよく、又、本発明のブレンダーのようなブレンダーと組み合わせて、フローズン・ドリンクを製造するための自動ブレンダー／氷削り機を形成してもよい。

本明細書で開示した食品加工装置及び磁気駆動装置の原理を全体的に理解できるように、幾つかの代表的実施形態を以下に説明する。これら実施形態の１つ又は複数の例が図面に示されている。通常の技能を備えた当業者であれば、本明細書に記載の食品加工装置及び磁気駆動装置を適合及び修正して、他の用途のための器具及び方法を提供することができ、又、そうした他の追加及び修正は、本開示の範囲から逸脱しないで実行できることは理解するはずである。例えば、一実施形態又は一つの図面の一部として図示し且つ説明した特徴を別の実施形態又は別の図面で用いて、それらとは別の実施形態を創り出すこともできる。こうした修正及び変更は本開示の範囲に含まれるものと意図されている。

図１及び２は、本発明の主要な用途、すなわち、バー及びレストランにおけるフローズン・ドリンクを自動的に製造するように適合されたブレンダー装置／削り機１０を示す。ホッパ１２への氷の供給は、一組の回転ブレード１４がブレード１６へ送り込むことによって行う。削られた氷は、蓋２０を含むシュート１８を介してブレンダー・カップ２２内部に落下するが、ブレンダー・カップ２２には、濃縮フレーバー及び／又は蒸留酒などの液体材料が加えられている。カップの底部にあるかき混ぜ羽根（すなわち一組のブレード）２４が一定時間にわたり回転すると、注いだ状態で山になり、概ね均一で、霜降り状態でなく、水っぽくない濃度を備えた高品質のフローズン・ドリンクが製造される。本発明をブレンダー／削り機２０における利用を主として参照しつつ以下に説明するが、本発明は、動力源（例えば、モータ）の回転出力からの動力を、負荷がかかった従動部材（特に、動力源から封止され且つ着脱可能な容器内に保持された回転従動部材）に伝達することが望ましい、種々多様な応用例で使用可能なことは理解できるはずである。本発明は、例えば家庭用ブレンダー、食品ミキサー、フードプロセッサー、及びジューサーなどの様々な食品加工装置で利用できる。

かき混ぜ羽根２４の磁気駆動装置２６が本発明の主眼である。図３乃至５を参照すると、駆動装置２６は、ブレンダー・カップ２２のベース２２ａに回転可能に取り付けられた概ね円形の駆動プレート３４と、ステータ・コイル３０及びロータ３２を含むブラシレスＤＣモータ２８とを含む。そして、このロータは、好適にはロータ・リング磁石３６と、駆動リング磁石３８と、磁石３６と３８との間に固着された好適には冷間圧延材料などの磁化可能な材料製のディスク４０とから作製された二重磁石集成体３５を含む。

リング磁石３６及び３８は、それぞれ円周方向に複数配列した、軸方向を向いた極４２を備えており、ここでは極の数は図６に示したように８つである。横方向に隣接した区分は互いに異極性を備えている。８極が好ましいが、偶数であれば何れの数でも使用できる。各極４２は、日立製作所（原語：Hitachi
Corporation）が販売するセラミック磁石などの強磁性体で形成された、概ねパイ形状の永久磁石領域４４により形成されることが好ましい。各磁石３６及び３８の磁石領域４４は、互いに固着するか他の方法で機械的に固定した分離片として、平面と概ね円筒状の外壁とを備えたリング集成体を形成できる。半径方向に延伸する支持壁４３ａを備えたプラスチック製ハブ４３が、磁石３６及び３８の中心を占め、この集成体を中心軸に容易に取り付け可能としている。Ｎ極の磁石領域４４は、Ｓ極の磁石領域４４に隣接している。次に、集成体３６及び３８はディスク４０に固定される。ここでは、一方の集成体の各永久磁石領域４４が、他方の集成体の同様の磁石領域に覆い被さるが、反発力が発生しないように磁石３６と磁石３８との間を異極性とするのが好ましい。プラスチック製の被覆層４８が、このサンドイッチ集成体を固定する助けとなる。軸方向を向いた磁極領域４４と、全ての磁石領域４４にスチール製ディスク４０によりもたらされる低磁気抵抗のリターンパスとを備えたこの磁石集成体構成は、ロータ磁石３６の磁場（磁束線）を軸方向（図示した下方向）にステータ・コイル３０へ向け、駆動磁石３８の磁場を軸方向（図示した上方向）にカップベース２２ａ内のプレート３４へ向ける。磁気集成体の概ね平坦な上面３８ａと、プレート３４の概ね平坦な下面３４ｂとの間に狭いとはいえ間隔４６が確保されているにも関わらず、駆動磁石３８の磁場の強度及びこの軸方向性が、異極性の磁場を駆動プレート３４に形成される対応する極２４ａにおいて誘起する。

ブレンダー／削り機（流体の８０オンスまでのフローズン・ドリンクを混ぜ合わせるのに用いる）として例示し図示したこの好適な形態では、永久磁石３６は、その表面で約１４００ガウスの磁場強度を発生し、間隔４６は軸方向で測定すると約０．２５インチである。図４に示したように、この間隔には、典型的にはプラスチック材料からなる４つの層４８、５０ａ、５２、２２ｂだけでなく、空気ギャップ５４及び５６も含まれる。層４８及び５２は、それぞれ磁石集成体３５及び駆動プレート３４用の薄いプラスチック製オーバーモールディング（原語：over-molding）である。層５０ａは、ブレンダー／削り機１０のベース５０の平坦な上方壁部である。層２２ｂは、カップベース２２ａの平坦な下方壁である。

空気ギャップ５４は、ロータ・オーバーモールディング４８と壁５０ａとの間の僅かなクリアランスである。ギャップ５６は、壁２２ｂと駆動プレートのオーバーモールディング５２との間の僅かなクリアランスである。当業者には容易に理解されるはずだが、この間隔は、リング駆動磁石３８とプレート３４との間の磁石回路における有意の磁気抵抗源である。公知のブラシレスＤＣモータ（例えば、コネチカット州トリントン市所在のIntegrated
Motion Controls, LLCが型式番号５０で販売しているディスク直径が５インチのモータ）の永久磁石ロータは、磁石３８にサイズ、構成、及び磁場強度が概ね類似しているが、このブレンダー／削り機を動作させるディスクを駆動するに足る強度で、プレート３４に間隔３４横切って結合できない。

図４及び５を特に参照すると、モータ２８は、複数のネジ６０によりベース５０に取り付けられている。ネジ６０は、スチール製モータカバー６２及び後方ステータ支持部６４を貫通し、ベースのモータ取付壁５０ｂに形成されたねじ込みソケット６６に螺入されている。後方ステータ支持部６４は、モータ軸７０を軸支するためのベアリング集成体６８を保持する中央開口を備えている。後方ステータ支持部の開口部５４ａを通過するネジ（図示しない）が、前方ステータ支持部７２に螺入してこの支持部を固定し、バックスチール製のリング７４をコイル３０の近傍で集成体内にサンドイッチしている。前方ステータ支持部７２は、上述の型式番号５０のモータと同様に、ステータ巻線３０を装着するための傾斜とスロットとを付けた周辺部７２ａを備えている。（巻線のスロット内にある部分は、分かり易くするため図示されていない）巻線は三相で、従来のブラシレスＤＣモータ駆動回路によって通電され、回転電磁場を形成する。ベース及びステータ支持部は、モータ２８を強固に支持する、壁厚を備えた成型用の高強度プラスチック製とするのが好ましい。

その中心に軸７０が固定された二重磁石集成体３５は、ベアリング６８に軸方向に挿入されている（図４）。集成体３５は、その全周囲にクリアランスを確保した状態でベアリング６８において回転する。上述のように、（図示の状態で）下方のロータ磁石３６が主として発生する多極直流磁場（原語：multi-pole,
d.c. magnetic field）は主として下方に向けられ、ステータ・コイル３０が通電された時に発生される回転電磁場と相互作用する。ロータ磁石集成体と相互作用するこの電磁場の回転により、ロータを同様の回転速度で回転させるトルクが発生される。磁石３６と磁石３８との間に固着されたディスク４０は、このトルクをプレート駆動磁石３８に伝達する。コイル３０が加熱した際の燃焼に対する安全策として、リング状の囲い板７６が、集成体３５の外縁と後方ステータ支持部６４の概ね円筒状の内部側壁との間の空気キャップに概ねわたって延伸する下方フランジ７６ａを備えている（磁石集成体３５と摩擦接触を避けるために僅かなクリアランスを確保した状態で）。この囲い板はこのギャップを塞いで、火に酸素を供給してしまう空気流を妨げるようにしている。

直径５インチの磁石集成体３５は、概ね３ポンドの重量がある。典型的な動作速度が、毎分回転数４，０００から１０，０００まで変化するので、取付構造体に大きな力、特に振動を生み出す急速に変化する力が掛かる。取付構造体は、全体的な設計（例えば、外部リブなどの壁部補強の使用）に加え、材料の選択及び寸法によって十分に強固に製造されており、通常の動作で発生する力及びモーメントに耐えられる。従って、モータの部材を緩め、摩耗させ、最悪の場合には破損するような振動も制限する。

ロータの位置は、モータ・ハウジング又はベース５０に公知の様態で取り付けられた３つの従来のホール効果センサにより検知される。位置信号が、三相ステータ巻線３０を通電する公知の電子制御及び駆動回路に入力を提供して、（ｉ）起動トルク、（ｉｉ）ロータ回転速度の、選択した動作速度までの立ち上がり（原語：ramp
up）、（ｉｉｉ）負荷が掛かった状態でのこの選択速度における回転維持、更に（ｉｖ）迅速且つ高い信頼性の制動をもたらす。従って、モータの動作は、電子制御されており且つプログラム可能である。制動は電子的に実行され、巻線３０に誘導される制動電流は、ヒートシンクに取り付けた大型の抵抗又は電界効果トランジスタで放散される。

図２乃至４、特に図３及び４を参照すると、伝導性の駆動プレート３４は、一対のニードル・ベアリング集成体８０に軸支された軸７８の下端に回転しないよう固定されている。周回真鍮カラー８２が、プラスチック製のベース２２ａにおける中央の円筒状壁部を備えた開口部２２ｃに圧入されており、カラー８２はベアリング集成体８０を保持している。カップの底部において、カラー８２は、耐摩耗性ゴムなどの適切なエラストマー材料製の回転シール８４を収容且つ固定する、大径の穴ぐりを備えている。このシールは、内側に向いた、互いに離間した３つのリップ８４ａを備えており、これらリップの内側端部が、それぞれ軸７８周りに係合し、低摩擦の動シールすなわち摺動シールを実現している。回転軸がカップの底壁を貫通しているにもかかわらず、シール８４はカップ２２内で液体を保持する。最も下方のリップ８４ａは、このシールを位置決めし安定化させる周方向溝内で軸７８に係合する。シールの下方面における深い円形溝８４ｂにより、これらリップは軸に対して柔軟に、しかし軽く屈曲できる。このシールの上には、軸７８の上端で螺合した六角袋ナット８６が、３枚のワッシャ８８ａ、８８ｂ、及び８８ｃの間で挟持されたブレード２４を固定している。

駆動プレート３４は駆動プレート集成体の一部を成しており、この駆動プレート集成体は、各極３４ａ上に角度を付けて中心に揃えた、一組の垂直方向で半径方向に配列された補強リブ９０を含む（図３）。リブ９０と軸７８を囲む中央ボス９１とは、底面層５２と連続的に成形するのが好ましい。プレート３４の材料は、例えば０．０５８インチ厚の冷間圧延鋼などの第一鉄材料の薄板とし、極３４ａを形成する一組の開放端とした半径方向スロット９２を備えるのが好ましい。更に、スロット９２は、駆動磁石集成体３８の回転磁場によりプレートに誘導された渦電流を制御する。プレート３４は薄くてスロットが形成されているので、プレート駆動磁石集成体３８の有意の磁気引き付け力（典型的には約５ポンド）に曝されると、このプレートは変形し、カップベース２２ｂと摩擦接触可能である。リブ９０及びオーバーモールディングは、一般に、プレートがその平面的な形状を維持する助けとなる。

図示したように、駆動プレート３４に作用する磁気引き付け力は、駆動集成体の底面から突出する半球形ボールベアリングと、カップベース壁２２ｂの上面と同一平面で取り付けられたステンレス・スチール製プレート９６とにより形成される中央にある単一の回転中心に掛かるのが好ましい。この構成は、プレート３４を引き下げようとする磁力に対抗すると同時に、軸７８が低摩擦、低摩耗で回転しやすくする。

図７を参照すると、代替実施形態であるブレンダー・カップ１２２において、軸１７８は、軸方向に離間した２つのニードル・ベアリング２００ａ及び２００ｂにより回転可能に軸支されている。円筒状スペーサ２０２が、ニードル・ベアリング２００ａと２００ｂとの間に挿入され、軸１７８を囲んでいる駆動プレート１３４の軸１７８への取り付けには、軸１７８内に刻設された雌ねじと螺合する対応した雄ねじを備えたねじ２０６を用いている。フランジ２０４を軸１７８の端部に設けることができ、駆動プレート１３４は、フランジ２０４とねじ２０６の頭部に隣接したワッシャ２０８との間で挟持されている。この構成によれば、軸１７８が、ニードル・ベアリング２００ａ及び２００ｂ並びにネジ２０６により回転可能に支持され、ここでは、駆動集成体の底面から突出する半球形ボールベアリングと、カップのベース壁部内に設けられたステンレス・スチール製プレート９６を使用する必要がない。図７の実施形態の構成部材は、上述したものと類似していることは理解すべきであり、従って、同一の参照番号を用いて類似した部材を示すが、これら番号は、本明細書に記載したこれら実施形態を区別するため１００を加えてある。

磁石３８と駆動プレート３４との結合すなわち「牽引力（原語：traction）」は、極３４ａに作用する磁場の強度と、磁石とディスクとの間隔の接近度との関数として増大するだけでなく、プレート３４の薄さ及びスロット９２の幅の関数としても増大することが分かっている。一般に、このプレートが薄くなるにつれ、又これらスロットの幅が増すにつれ、所与の磁石及び間隔に対してより大きな牽引力が発生する。８極で直径４．４２５インチのプレートに用いる現時点で好適なスロット幅は、約０．２４５インチである。

所望の牽引力のレベルは各用途に依存する。すなわち、牽引力の選択にあたっては、（ｉ）かき混ぜ羽根２４が、ブレンダー・カップ内のフローズン・ドリンク用の削った氷及び液体材料の負荷が掛かった状態で始動する時、（ｉｉ）動作速度が、典型的には毎分回転数千回である選択した動作速度まで立ち上がる間、次に（ｉｉｉ）かき混ぜ羽根とこの羽根と相互作用するカップ内の半ば溶けた雪様の塊が停止する際に、駆動プレートを駆動磁石に高い信頼度で結合できるようにする。しかし、カップ２２が氷シュート１８の下方にあるベース壁５０ａの動作位置から除去された時に、又は負荷が所定の最大値を超えた時に、この牽引力は駆動装置２６を切り離し、従って自動的に駆動装置２６にクラッチ結合するようにも選択されている。後者の状況が発生するのは、例えば、フローズン・ドリンクがカップ内で「凍結」した時、すなわちドリンクが部分的又は全体的に固体の凍結塊となるか、例えばスプーン、宝石、又はビンのキャップなどの物体がブレンダーの動作中にブレンダー内に落ちた時である。結合を解除すると、磁気駆動装置２６は自動的且つ直ちにかき混ぜ羽根への動力を遮断して、ブレンダー又はこの機械自体の近くにいる人への怪我を回避又は最小限にする。更に、この機能は、機械的クラッチを提供し、維持するためのコストを不要とする。

ブラシレスＤＣモータのトルク出力は比較的低いことが知られているが、本発明はこの欠点を解決することが分かっている。しかし、モータ２８の性能を最適化するため、ステータ・コイル３０は、例えば毎分回転数８，０００に近い予め選択した動作速度でトルク出力を最適化するように巻くのが好ましい。

駆動プレート集成体（主として薄い金属ディスク及びその上のプラスチック製モールディング）を軽量で非磁性体としたことは重要な点である。使用した後、カップをブレンダー／削り機から取り除く際に、ほとんどジャイロ効果は感知されない。かき混ぜ羽根及び駆動プレート集成体により、多少の回転運動量が存在する。カップは軽量で非磁性体なので、その取扱いは容易である。

本発明の磁気駆動装置２６によって、平滑で平坦なカップベース２２ｂを平滑で平坦なベース５０ａ上で単純に横方向へ摺動させることにより、カップ２２がブレンダー／削り機１０上の動作位置に配置できることも非常に重要である。機械的に噛み合う駆動結合部へカップを垂直に落とし込んだり、この結合部から垂直に持ち上げたりする必要はない。この横方向の摺動挿入及び除去動作はより便利なだけでなく、カップの上方に必要な垂直クリアランスも減少させる。平滑面を拭くだけでよくなるので、この摺動挿入する構成により、ブレンダーベースの清掃も容易となる。こぼれた液体及び水雪は表面上で流動或いは脇へ押しやって、壁５０ａの後方においてベースに形成された排水溝９４に投入できる。安全上の問題、ブレンダー過負荷、又はカップの迅速な除去を要する不測の事態が発生した場合は、カップは摺動動作で機械から簡単且つ迅速に除去される。更に、非常に重要な点だが、ユーザが気短でモータが完全に停止する前にカップを除去した場合は（これはバーで実際に使用する際にはよくある問題だが）、カップを除去する操作自体が、かき混ぜ羽根駆動装置をモータ２８から自動的に切り離す（カップの位置合わせ不良及び／又は持ち上げが、磁気集成体３８が発生した磁力線との結合関係から極３４ａを取り除いてしまう）。従来のベルトドライブ式の、機械的クラッチ結合したブレンダー／削り機では、こうしたせっかちな除去は、駆動列及びクラッチに応力を掛けて摩耗を引き起こしてしまう。

この駆動機構の更に重要な利点は、この機構がモータをブレンダーの真下に位置させ、従って、駆動ベルト又はチェーン、及びプーリ又はスプロケットを不要とするが、その際に、モータ自体の高さ、モータとカップとの間の結合部の垂直高さ、及びカップを結合部に載せたり降ろしたりする操作に必要な垂直クリアランスの点からも、水平方向のみならず垂直方向のコンパクトさを維持することである。

本発明を好適な実施形態に関連して開示してきたが、当業者であれば、様々な改良及び修正を思いつくはずである。例えば、本発明はブラシレスＤＣモータを動力源として説明してきたが、出力軸がプレート駆動磁石に結合された交流モータを用いても本発明の利点の幾つかを達成できる。回転磁石集成体をカップベースのプレートに結合する部材として説明したが、所望配列の磁極を形成するように磁気的に構成され或いは強磁性体と組み合わせて作用する、単一のワンピース式永久磁石などの電磁石の集成生体又は他の永久磁石構成を用いて、回転電磁場又は磁場を発生させることは可能である。ブレンダー・カップのベース内で回転可能なプレートに関して本発明を説明したが、この従動要素は種々多様な他の形態をとることも可能であり、液体保持容器である必要すらない。これら磁石及びプレートは同数の極を備えるものとして記載したが、周知のようにこれは本発明の実施に必須の構成ではない。二重磁石集成体３５及び伝導性従動プレート３４の両方に関して、様々な取付及び回転支持構成が可能である。更に、半径方向にスロットを設けたプレート３４を、極３４ａを形成し又このプレートにおける渦電流を制御するものとして説明したが、当業者であれば、極を形成し又渦電流を制御するための他の様々な公知の構成が可能なことは容易に理解するはずである。更に、上述の磁石は金属製ディスクに固着するものとして記載したが、必ずしもこのディスクを用いる必要はない。

図２、８、及び９は、本発明の更なる応用例を示すもので、具体的には、削った氷をブレンダー／削り機１０のブレンダーに供給するための氷削り機集成体である。この氷削り機集成体は、ブレード１４を回転駆動して、削った氷をブレンダー・カップ２２へシュート１６を介して供給する磁気駆動及び歯車集成体３００を含む。磁気駆動及び歯車集成体３００は、その上端で一組の回転ブレード１４に連結された出力軸３０２に結合されている。磁気駆動及び歯車集成体３００は、ブレンダーの磁気駆動装置２６と構造及び動作において類似した磁気駆動装置３０４を含んでいる。この駆動装置の出力は、歯車集成体３０６を介して削り機の出力軸３０２に伝達される。この歯車集成体は、３つの歯車、具体的にはモータ歯車３２８、複合中間歯車３３２、及び出力歯車３３４を含む。

削り機の磁気駆動装置３０４は、氷削り機集成体のモータ・ハウジング３０９に回転可能に取り付けられた概ね円形の駆動プレート３０８と、ステータ・コイル３１２及びロータ３１４を含むブラシレスＤＣモータ３１０とを含む。一方、ロータ３１４は、ロータ・リング磁石３１６と、駆動リング磁石３１８と、磁石３１６と磁石３１８との間に固着された好適には冷間圧延鋼などの磁化可能な材料製のディスク３２０とから好適には作製された二重磁石集成体を含む。

リング磁石３１６及び３１８は、上述のブレンダーの磁気駆動装置のリング磁石３６及び３８の場合と同様に、それぞれ円周方向に配列した、軸方向の極を備えている。従って、リング磁石３１６及び３１８は、上述のブレンダーの磁気駆動装置のリング磁石３６及び３８に類似した様態で構成し配列した極を備えている。プラスチック製ハブ３２１が、リング磁石３１６及び３１８の中心を占め、これら磁石を中心軸３２２に容易に取り付け可能としている。これらリング磁石はディスク３２０に固定されている。ここでは、一方のリング磁石の各極が、他方のリング磁石の異極性の極に覆い被さって、磁石３１６と磁石３１８との間で反発力が発生しないようにするのが好ましい。磁石３１６及び３１８並びにディスク３２０を囲むプラスチック製の被覆層が、磁石集成体を固定するのに役立つ。

ブラシレスＤＣモータ３１０は、ロータ３１４の下方にあるモータ・ハウジング３０９内に取り付けられている。モータ３１０は、上述したブレンダーの磁気駆動装置２６のモータ２８と類似の様態で構成され、動作する。ステータ・コイル３１２は三相コイルで、従来のブラシレスＤＣモータ駆動回路によって通電され、回転電磁場を形成する。その中心に軸３３２が固定されたロータ３１４は、ベアリング３２４内に軸方向に挿入されている。ロータ３１４は、その全周囲にクリアランスを確保した状態でベアリング３２４において回転する。下方のロータ・リング磁石３１６が主として発生する直流磁場は主として下方に向けられ、ステータ・コイル３０が通電された時に発生する回転電磁場と相互作用する。ロータ磁気集成体３１４と相互作用するこの電磁場の回転により、ロータを同様の回転速度で回転させるトルクが発生される。磁石３１６と磁石３１８との間に固着されたディスク３２０は、このトルクを駆動リング磁石３１８に伝達する。

ブレンダーの磁気駆動装置２６のロータ３２の場合と同様に、上述のように、モータ３１４の位置は、モータ・ハウジング３０９内に取り付けた従来の３つのホール効果センサにより検知される。位置信号が、三相ステータ巻線３１２を通電する電子制御及び駆動回路に入力を提供して、起動トルクと、ロータ回転速度の、選択した動作速度への立ち上がりと、負荷が掛かった状態でのこの選択速度における回転維持と、迅速且つ高い信頼性の制動トルクとをもたらす。上述のモータ２８の場合と同様に、モータ３１０の動作は電子的でありプログラム可能である。制動は電子的に実行され、巻線３１２に誘導される制動電流は、ヒートシンクに取り付けた大型の抵抗又は電界効果トランジスタで放散される。

駆動プレート３０８は、上述したブレンダーの磁気駆動装置２６の駆動プレート３４と類似の様態で構成できる。駆動プレート３０８は、駆動軸３２６の下端に回転不能に固定されている。モータ歯車３２８は、モータ歯車軸３２９に回転不能に取り付けられおり、一方、軸３２９は駆動軸３２６の上端に取り付けられている。モータ歯車３２８は、複数のヘリカルギヤ歯３５０を備えたヘリカルギヤとするのが好ましい。駆動軸３２６は、歯車軸３２９内に軸方向に嵌入しており、歯車軸３２９及び歯車３２８に回転不能に固定され、駆動軸３２６と歯車３２８との一致した回転を許容する。従って、駆動プレート３０８からの回転トルクを、駆動軸３２６を介して歯車３２８へと伝達できる。駆動軸３２６及びモータ歯車３２８の歯車軸３２９は、一対のジャーナル・ベアリング３３０ａ及び３３０ａにより回転可能に軸支されている。

複合中間歯車３３２は、モータ歯車３２８及び出力歯車３３４に機械的に結合され、モ―タ歯車３２８からの回転トルクを出力歯車３３４に伝達する。中間歯車３３２は、複数のヘリカルギヤ歯３５２を備えた長尺で円筒状の上方歯車部３３２ａと、概ね円盤状の下方歯車部３３２ｂとを含む。下方歯車部３３２ｂには、モータ歯車３２８のギヤ歯３５０にサイズ及び形状が対応した複数のヘリカルギヤ歯３５４が設けられている。モータ歯車３２８のギヤ歯３５０は、下方歯車部３３２ｂのギヤ歯３５４に係合して、モータ歯車３２８からの回転運動及びトルクを中間歯車３３２に伝達する。複合中間歯車３３２は、歯車軸３５６に回転不能に固定されており、この軸３５６は、一対のジャーナル・ベアリング３３３ａ及び３３３ｂに回転可能に軸支されている。

出力歯車３３４は概ね円筒形で、出力軸３０２に回転不能に取り付けられ、出力軸３０２と共に回転する。具体的には、出力歯車３３４は、出力軸３０２が歯車３３４の中央開口部内に嵌合するように、出力軸３０２周りに軸方向に環装されている。出力歯車３３４には、中間歯車３３２の上方歯車部３３２ａのギヤ歯３５２にサイズ及び形状が対応した複数のヘリカルギヤ歯３３４ａが設けられている。上方歯車部３３２ａのギヤ歯３５２は、出力歯車３３４のギヤ歯３３４ａに係合して、回転運動及びトルクを中間歯車３３２からの出力歯車３３４に伝達する。出力歯車３３４の出力軸３０２は、一対のジャーナル・ベアリング３３６ａ及び３３６ｂにより回転可能に軸支されている。

ロータ歯車３２８、中間歯車３３２、及び出力歯車３３４は、螺旋形状のギヤ歯を備えた軽量の、アセチル又はナイロンなどの高強度のプラスチック材料製のヘリカルギヤとすることが好ましい。しかし、当業者であれば、平歯車、ウォーム歯車、又はそれらの組合せなどの他の種類の歯車や、金属又は複合材料などの他の材料でも本発明の歯車集成体３０６に使用できることは理解するはずである。

本発明の歯車集成体３０６の歯車比を調節して、磁気駆動装置３０４の駆動軸３２６から氷削り機の出力軸３０２に伝達される回転速度及びトルクを増減させることができる。例えば、歯車集成体３０６の歯車比を調節して、駆動軸３２６から出力軸３０２に伝達される回転速度を減少させ、従ってトルクを増大させることができる。反対に、歯車集成体３０６によって伝達される回転速度が増大されるように歯車集成体３０６の歯車比を調節して、伝達されるトルクを減少することも可能である。この歯車比の調節には、本発明の分野で知られているように歯車集成体のギヤ歯の数、歯車の数、及び／又は歯車大きさを変更すればよい。

本発明の氷削り機の好適な実施形態では、氷削り機の出力軸３２６の所望速度は、氷削り機が効果的に動作するため、毎分回転数を概ね５４０としてある。本発明の磁気駆動装置３００は、所望の構成としてブラシレスＤＣモータを使用しており、概ね毎分回転数６０００の回転速度を発生する。従って、歯車集成体３０６の歯車比は、概ね１１．１：１である。

当業者であれば、本発明の磁気駆動装置及び歯車集成体は、上述の氷削り機に加えて、モータの回転出力からの動力を負荷がかかった従動部材（ブレンダー、食物ミキサー、フードプロセッサー、及びジューサーなどの食品処理装置内のものを含む）に伝達することが望ましい、種々多様な応用例で使用可能なことは容易に理解できるはずである。

更に、本発明の氷削り機は、ブレンダーと氷削り機とを組み合わせた機械の構成要素として説明されているが、当業者であれば、この氷削り機は単独形ユニットとしてもよく、すなわち、ブレンダーからは独立したものとしてもよいことは理解するはずである。

更に、当業者であれば、本発明の氷削り機に関連して本明細書に記載した歯車集成体の歯車の種類及び数、歯車のサイズ、ギヤ歯の数は単に例示的であることを理解するはずである。歯車集成体のこれら及び他の特徴を変更して、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の応用例に望ましいように、同一の、類似の、又は異なる歯車比を実現できる。例えば、重量及びサイズ制限などの設計上の考慮点が、所望の歯車比を実現するために用いるギヤ歯の数、歯車の数、種類、及びサイズを決定することがある。

添付図面を参照しつつ上述の明細書を検討した当業者が想定するこれら及び他の修正及び変更は、添付の特許請求の範囲に入るものと意図されている。

図１０は、本発明によるモータの代替実施形態の縦断面分解図である。図１０に示したように、モータ４００は、モータ軸４１０と、モータ軸４１０に取り付けたロータ４２０と、モータ軸４１０周りに設けたステータ４３０とを含むことができる。ロータ４２０は、駆動磁石４４０と、ハブ４５０と、ロータ磁石４６０とを含むことができる。ステータ４３０は、少なくとも１つのステータ・コイル４７０とステータ・ハウジング４８０とを含むことができる。

一実施形態では、ステータ４３０は、上述の方式に従って、ロータ４２０の位置を特定するための少なくとも１つのホール効果センサを含むことができる。

図１０に示したように、駆動磁石４４０及びロータ磁石４６０は、それぞれ第１環状磁石及び第２環状磁石を含むことができる。別法では、駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０は、モータ軸４１０周りに設けた別個の複数の磁石を含むことができる。これら別個の複数磁石は、円弧状磁石を含むことができる。一実施形態では、固着剤を用いて２つ以上のこうした磁石を互いに取り付けできる。この固着剤は、接着剤、従来の注封材料、又は別の種類の固着剤を含むことができる。一実施形態では、駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０は、少なくとも部分的には希土類材料から形成された磁石を含むことができる。例えば、駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０は、少なくとも部分的にはネオジムから形成された磁石を含むことができる。希土類材料から形成された磁石を使うと、モータ４００の重量を軽くできることがあり、モータ４００の動作時に発生する熱、騒音、及び／又は振動を低下できるという利点がもたらされることがある。駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０は、モータ軸４１０周りで概ね中心揃えし、且つ／又は概ね対称に設けることができる。

概して、ハブ４５０は、ステータ４３０から反対方向に面したハブ上面４５２と、ステータ４３０の方に面したハブ下面４５４とを備えることができる。ハブ４５０は、モータ軸４１０周りで概ね中心揃えし且つ／又は概ね対称に設けることができる。駆動磁石４４０はハブ上面４５２に結合でき、ロータ磁石４６０はハブ下面４５４に結合できる。ハブ上面４５２は、駆動磁石４４０を収容するための凹部４５６を含むことができる。ハブ上面４５２が概ね駆動磁石４４０を囲むように凹部４５６を設計できる。別法として、凹部４５６は、駆動磁石４４０の一部がハブ上面４５２から上方に延伸するように設計してもよい。ハブ下面４５４は、ハブ下面４５４から下方に延伸する側壁４５８を含むことができ、ロータ磁石４６０は側壁４５８に結合可能である。側壁４５８は、モータ軸４１０の方向に面した内表面４５９を含むことができ、ロータ磁石４６０は内表面４５９に結合可能である。

様々な異なる構成のロータ４２０が可能である。例えば、ハブ上面４５２及び／又はハブ下面４５４は、実質的に平面状としてもよい。又、ハブ上面４５２は、その上面４５２から上方に延伸する側壁を含んでよく、駆動磁石４４０は、ロータ磁石４６０に関連して上述したものと類似の様態でこの側壁に結合させてよい。更に、ハブ下面４５４は、駆動磁石４４０に関連して上述したものと類似の様態でロータ磁石４６０を収容する凹部を含んでもよい。

ハブ４５０は、金属又は磁化可能な材料から形成できる。或いは、ハブ４５０は、プラスチック材料から形成できる。

駆動磁石４４０及びロータ磁石４６０は、円周方向に配列した複数の極を備えてもよい。駆動磁石４４０及びロータ磁石４６０は、図６及びその記載に関して上述した方式に従ってそれらの極が位置合わせされるように配置してもよい。

駆動磁石４４０及びロータ磁石４６０は、駆動磁石４４０と、ロータ磁石４６０と、ハブ４５０とがモータ軸４１０周りを一体回転するようにハブ４５０に結合してよい。駆動磁石４４０及びロータ磁石４６０は、様々な従来の方式を用いてハブ４５０に結合してよい。例えば、駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０のハブ４５０への着脱可能且つ取り替え可能な取り付けは、クリップ、合わせピン、釘、ナットとボルト、ねじ、スパイク、リベット、タック、及び／又は他の従来の機械的留め具などの着脱可能且つ取り替え可能な留め具を使用すればよい。別法では、駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０は、ハブ４５０に圧入してもよい。更に別の方法では、駆動磁石４４０及び／又はロータ磁石４６０は、固着剤、ロウ付け、及び／又は溶接を用いてハブ４５０に結合してよい。

図１１は、組み立て済みモータを示す、図１０に示したモータの実施形態の縦断面図である。駆動磁石４４０は、その下面４４２でハブ上面４５２に固定できる。随意選択で、図１１に示したように、駆動磁石４４０は、駆動磁石の上面４４４でハブ上面４５２に固定してもよい。上述したように、ハブ上面４５２は凹部４５６を含み、凹部４５６は駆動磁石４４０を実質的に囲むことができる。凹部４５６の設計は、第１ギャップ４４６が、ハブ上面４５２の上方範囲と取り付けた駆動磁石４４０の上方範囲との間に形成されるようにできる。第１ギャップ４４６には固着剤を満たして、駆動磁石４４０をハブ４５０により確実に取り付け、ロータの上面４２２が実質的に平面的となるようにしてもよい。一実施形態では、第１ギャップ４４６には従来の注封材料を満たしてもよい。この注封材料は硬化させることができる。硬化した後、余分の注封材料は除去すれば、概ね平面的なロータ上面４２２を提供できる。取り付けた駆動磁石４４０の横方向範囲と、凹部４５６の横方向範囲との間の第２ギャップ４４８内にも注封材料を満たすことができる。取り付けた駆動磁石４４０の一部が、ハブの上面４５２を越えて上方へ延伸するような実施形態で、類似の方式を用いて概ね平面的なロータ上面４２２を形成してもよい。例えば、注封材料をハブ上面４５２に塗布して、ハブ上面４５２から上方に延伸する駆動磁石４４０の部分を囲むようにしてもよい。

図１０に示したように、ステータ４３０は、少なくとも１つのステータ・コイル４７０を備えた従来のステータ４３０を含むことができる。ステータ・コイル４７０はステータ・ハウジング４８０に配置し、ステータ・ハウジング４８０は、モータ軸４１０を収容するための孔４８２を含むことができる。ステータ４３０と、特に少なくとも１つのステータ・コイル４７０とは、モータ軸４１０の周りで概ね中心揃えすることができる。一般に、ステータ４３０は、図３、４、及び７乃至９とその対応する記載に関連して上述した方式で組み付けできる。

図１１に示したように、上述したものと類似の方式を用いて、モータ軸４１０はステータ・ハウジング４８０の孔４８２内にジャーナル軸支でき、ロータ４２０はモータ軸４１０に回転可能に取り付け可能である。少なくとも１つのステータ・コイル４７０は、モータ軸４１０から反対方向に面したステータ外表面４７２を含むことができ、ロータ磁石４６０は、モータ軸４１０の方に面したロータ磁石内表面４６２を含むことができる。概して、モータ４００は、ロータ磁石内表面４６２がステータ外表面４７２に少なくとも部分的には面するように組み付けることができる。モータ４００の構成は、それぞれ図４及び８に示したモータ２８及び３１０の代替構成となる。

上述のように、一実施形態では、ロータ磁石４６０は、モータ軸４１０周りに配置した複数のロータ磁石を含んでもよい。こうした実施形態では、複数のロータ磁石４６０の少なくとも１つが、ステータ外表面４７２に少なくとも部分的に面するロータ磁石内表面４６２を含むことができる。

様々な異なる構成のモータ４００が可能である。例えば、ロータ磁石４６０は、少なくとも１つのステータ・コイル４７０の内部に配置してもよい。こうした実施形態では、ロータ磁石４６０は、モータ軸４１０から反対方向に面したロータ磁石外表面を備えることができ、少なくとも１つのステータ・コイル４７０は、モータ軸４１０の方を面したステータ内表面を含むことができる。こうすれば、モータ４００は、ステータ内表面がロータ磁石外表面に少なくとも部分的には面するように組み付けることができる。

図１２は、モータベースを示す、図１０に示したモータの縦断面組立図である。モータ４００は、例えばねじ５１０、５２０などの従来の機械的留め具を用いてモータベース５００に結合できる。一般に、モータ４００は、図１乃至９とその対応する記載に関連して上述した食品加工装置及び磁気駆動装置に結合できる。例えば、モータ４００は、食品加工装置の駆動プレートに伝達されるトルクを発生できる。こうした実施形態では、駆動磁石４４０は駆動プレートに磁気的に結合でき、ステータ４３０を通電して、ロータ磁石４６０と相互作用してロータ磁石４６０を回転させる電磁場を発生させる。駆動磁石４４０はロータ磁石４６０と一体回転でき、更に、トルクをモータ４００から駆動プレートに伝達するため、駆動プレートに向けられた磁場を誘導できる。

図１３Ａ及び１３Ｂは、図１０乃至１２に示したモータ４００のハブの代替実施形態を示す図である。図１３Ａ及び１３Ｂに示したように、一実施形態では、ハブ６５０は、ハブ上面６５２からハブ下面６５４に向かって下方に延伸する複数チャンネル６０５を含むことができる。チャンネル６０５は、通常の方式に従ってハブ上面４５２に形成できる。例えば、チャンネル６０５は、ハブ上面６５２にドリルで穴開けすればよい。チャンネル６０５は種々多様な形状としてよく、ハブ上面６５２の様々な位置に設けることができる。一実施形態では、駆動磁石４４０は、チャンネル６０５に配置するために寸法決め且つ成形した複数の別々の磁石を含むことができる。これら複数の別々の磁石は、上述の方式に従ってチャンネル内に配置できる。上述のように、これら複数の磁石は、少なくとも部分的には希土類から作製してよい。こうした実施形態は、モータ４００の重量を軽くできることがあり、モータ４００の動作時に発生する熱、騒音、及び／又は振動を低下できるという利点もたらすことがある。

図１４は、本発明に従ってモータを制御するためのシステムの実施形態のブロック図である。図１４に示したように、システム７００は、制御ユニット７１０と、アクチュエータ７３０と、モータ７４０と、センサ７５０と、入出力装置７６０とを含むことができる。概して、制御ユニット７１０は、モータ７４０に与える電流及び／又は電圧を、入出力装置７６０からの入力信号７６２及び／又はセンサ７５０からの信号に基づいて制御できる。

図１４に示したように、モータ７４０は、モータ７４０が発生した逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定可能なセンサ７５０に接続されている。センサ７５０及び／又は制御ユニット７１０は、測定した逆ＥＭＦに基づいてモータ７４０のロータの速度及び／又は位置を特定できる。通常の技能を備えた当業者であれば理解できるように、ロータの速度は、逆ＥＭＦの大きさに基づいて特定でき、ロータの位置は逆ＥＭＦのゼロ交差の位置に基づくことができる。センサ７５０は、ロータの位置及び／又は速度のような測定した逆ＥＭＦ及び／又は他のデータを含む信号７５２を、制御ユニット７１０に与えることができる。

図１４に示したように、制御ユニット７１０は、入出力装置７６０から信号７６２を受け取ることができる。入出力装置７６０は、ユーザと対話するためのインターフェースを含んでもよい。一実施形態では、入出力装置７６０は、モータ７４０の動作パラメータを制御ユニット７１０とユーザとの間で通信できる。例えば、入出力装置７６０は、モータ７４０のユーザ所望動作速度を制御ユニット７１０に通信できる。更に、入出力装置７６０は、モータ７４０の実際の動作速度もユーザに通信できる。

図１４に示したように、制御ユニット７１０は、制御信号７１２をアクチュエータ７３０に与えることができる。アクチュエータ７３０は、制御ユニット７１０からの制御信号７１２に基づいて、モータ７４０の動作又は駆動信号７３２を発生できる。一実施形態では、アクチュエータ７３０は増幅器を含むことができる。例えば、アクチュエータ７３０は、反転動作増幅器（原語：inverting
operational amplifier）を含むことができる。

図１４に示したように、アクチュエータ７３０は、フィードバック信号７３４を制御ユニット７１０に与えることができる。一実施形態では、フィードバック信号７３４は、モータ７４０に流される電流に基づくことができ、制御ユニット７１０はフィードバック信号７３４を監視できる。制御ユニット７１０は、フィードバック信号７３４に基づいて、すなわちモータ７４０に流された電流に基づいてモータ７４０に流す電流を調節できる。一実施形態では、制御ユニット７１０の設計によって、モータ７４０に流す電流を、フィードバック信号７３４が所定値を超過したことに基づいて調節できる。例えば、制御ユニット７１０の設計によって、モータ７４０に流す電流を、フィードバック信号７３４がモータ７４０の安全な動作に関連した所定値を超過したことに基づいて調節できる。

制御ユニット７１０は、通常の技能を備えた当業者には周知の、特定用途向けプロセッサ（ＡＰＳ）を少なくとも１つ含むことができる。一実施形態では、制御ユニット７１０はデジタル信号プロセッサ（ＤＰＳ）を含むことができ、このＤＳＰは、少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）及び／又は通常の技能を備えた当業者には周知の他の処理要素を含むことができる。

制御システム７００の代表的動作は、次の様態となることが理解できる。入出力装置７６０から受信したデータ７６２に基づいて、制御ユニット７１０は、モータ７４０の動作パラメータを特定できる。例えば、制御ユニット７１０は、モータ７４０のロータの動作速度を特定できる。制御ユニット７１０は、対応する制御信号７１２をアクチュエータ７３０に提供でき、この制御信号７１２に基づいて、アクチュエータ７３０は、モータ７４０を所望の動作パラメータまで動作させうる動作信号７３２をモータ７４０に提供できる。制御ユニット７１０は、センサ７５０により測定された動作パラメータを監視し、所望の動作パラメータと測定された動作パラメータとの差に基づいて、アクチュエータ７３０に提供する制御信号７１２を調節できる。又、制御ユニット７１０は、アクチュエータ７３０が提供するフィードバック信号７３４も監視できる。

概して、制御ユニット７１０は、モータ７４０及び／又はモータ７４０に関連付けられた構成要素（例えば、ブレンダー、フードプロセッサー、及び氷削り機などの本発明で既に説明した構成要素など）に流される電流を制御できる。例えば、制御システム７００は、ブレンダー及び／又はこのブレンダーに接続された氷削り機に流される電流を制御できる。制御システム７００は、モータ７４０の速度及び／又はモータ４００に関連付けられた構成要素の速度を制御できる。ブラシレス・モータ及び３相ブラシレス・モータを含む、本明細書で上述したものと類似のモータを制御するように制御システム７００を設計してもよい。

本明細書に開示した食品加工装置及び磁気駆動装置を、代表的な実施形態を参照しつつ具体的に示し且つ説明してきたが、通常の技能を備えた当業者であれば、その形式及び細部は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更できることは理解するはずである。通常の技能を備えた当業者であれば、通常の実験を行うだけで、本明細書に具体的に記載された代表的な実施形態の多くの同等物を認め、それらを特定できるはずである。こうした同等物は、本開示及び添付の特許請求の範囲に包含されるものと意図されている。

本発明の上記及びその他の特徴及び目的は、添付の図面を参照して検討すべき次の詳細な説明からより深く理解されるであろう。
添付の図面では、類似した参照番号は様々な全ての図において類似部材を示す。これら図面は、本明細書に開示した本発明の原理を表すが、縮尺は一定ではなく、相対的寸法を示す。
本発明に従って作製されたブレンダー／削り機の斜視図である。 図１のブレンダー／削り機の縦断面図である。 図１及び２に示したブレンダー・カップの分解斜視図である。 ブレンダー・カップのベースに取り付けたかき混ぜ羽根に動力を提供するのに用いる、図２に示した本発明の磁気駆動装置の詳細な縦断面図である。 本発明による磁気駆動装置のモータ集成体の取付状態を示す、図１及び２に示したブレンダー／削り機のベースの分解斜視図である。 図４の二重磁気集成体の斜視図である。 本発明によるブレンダー・カップの代替実施形態の縦断面図である。 本発明のブレンダー／削り機の氷削り機部分のための磁気駆動及び歯車集成体の縦断面図である。 図８の磁気駆動及び歯車集成体の線Ｆ−Ｆに付いての縦断面図である。 図１０は、本発明によるモータの代替実施形態の縦断面分解図である。 組み立て済みモータを示す、図１０に示したモータの実施形態の縦断面図である。 モータベースを示す、図１０に示したモータの縦断面組立図である。 （Ａ）図１０乃至１２に示したハブの代替実施形態の平面図である。 （Ｂ）図１３Ａに示したハブの線Ａ−Ａ’に付いての縦断面図である。 本発明に従ってモータを制御するためのシステムの実施形態を示すブロック図である。

Claims (28)

1. 食品加工装置であって、
   駆動軸と
   加工対象の食品を収容するための容器であって、前記駆動軸に結合された回転可能要素を含む容器と、
   磁化可能な材料製の駆動プレートであって、前記駆動軸に一体回転可能に結合された駆動プレートと、
   前記駆動プレートに近接して配置したモータであって、
   モータ軸と、
   前記モータ軸に回転可能に取り付けられると共にロータ磁石を備えたロータで、該ロータ磁石が、前記モータ軸の方向に面したロータ磁石内表面を含むロータと、
   前記ロータ磁石と相互作用して前記ロータ磁石を回転させる電磁場を発生するステータで、前記モータ軸から反対方向に面したステータ外表面を含むステータとを含み、
   前記ロータ磁石内表面が、前記ステータ外表面に少なくとも部分的には面している、モータと、
   前記ロータ磁石と一体回転するよう前記ロータ磁石に結合した駆動磁石であって、前記回転可能要素を用いて食品加工を行うため、トルクを前記モータから前記駆動プレートに伝達するための前記駆動プレートに向けられた磁場を誘導する駆動磁石とを含む、食品加工装置。
2. 前記食品加工装置が、ブレンダー、食品ミキサー、フードプロセッサー、及びジューサーの何れかを含む、請求項１に記載の食品加工装置。
3. 前記食品加工装置がブレンダーを含み、
   前記容器がブレンダー・カップを含み、
   前記回転可能要素がブレードを含む、請求項２に記載の食品加工装置。
4. 前記ロータ磁石が環状磁石を含む、請求項１に記載の食品加工装置。
5. 前記ロータ磁石が複数の磁石を含み、前記複数磁石の少なくとも１つが、前記モータ軸の方向に面した内表面を含む、請求項１に記載の食品加工装置。
6. 前記ロータ磁石及び前記ステータが、前記モータ軸の周りに概ね中心揃えされている、請求項１に記載の食品加工装置。
7. 前記モータ軸に回転可能に取り付けられたプラスチック材料製のハブを更に含み、前記駆動磁石及び前記ロータ磁石が該ハブに結合されている、請求項１に記載の食品加工装置。
8. 前記ハブが、
   前記ステータから反対方向に面すると共に、前記駆動磁石が固定されたハブ上面と、
   前記ステータの方向に面すると共に、前記ロータ磁石が固定されたハブ下面とを含む、請求項７に記載の食品加工装置。
9. 前記ハブ上面が、
   前記駆動磁石を収容するための凹部を含む、請求項８に記載の食品加工装置。
10. 前記ハブ下面が、
    前記ハブ下面から下方に延伸すると共に、前記ロータ磁石が固定された下方側壁を含む、請求項８に記載の食品加工装置。
11. 前記下方側壁が、
    前記モータ軸の方向に面する内表面を備え、前記ロータ磁石が該内表面に固定されている、請求項１０に記載の食品加工装置。
12. 従動部材のための駆動装置であって、
    駆動プレートと、
    前記駆動プレートに近接して配置したモータであって、
    軸と
    前記軸に回転可能に取り付けられると共にロータ磁石を備えたロータで、該ロータ磁石が、前記軸の方向に面したロータ磁石内表面を含むロータと、
    前記ロータ磁石と相互作用して前記ロータ磁石を回転させる電磁場を発生するステータで、前記軸から反対方向に面したステータ外表面を含むステータとを含み、
    前記ロータ磁石内表面が、前記ステータ外表面に少なくとも部分的には面している、モータと、
    前記駆動プレートに磁気的に結合されると共に前記ロータ磁石に磁気的に結合された駆動磁石であって、前記モータから前記駆動プレートにトルクを伝達する駆動磁石とを含む、駆動装置。
13. 前記ロータ磁石が環状磁石を含む、請求項１２に記載の駆動装置。
14. 前記ロータ磁石が複数の磁石を含み、前記複数磁石の少なくとも１つが、前記モータ軸の方向に面した内表面を含む、請求項１２に記載の駆動装置。
15. 前記ロータ磁石及び前記ステータが、前記軸の周りに概ね中心揃えされている、請求項１２に記載の駆動装置。
16. 前記モータ軸に回転可能に取り付けられたプラスチック材料製のハブを更に含み、前記駆動磁石及び前記ロータ磁石が該ハブに結合されている、請求項１２に記載の駆動装置。
17. 前記ハブが、
    前記ステータから反対方向に面すると共に、前記駆動磁石が結合されたハブ上面と、
    前記ステータの方向に面すると共に、前記ロータ磁石が結合されたハブ下面とを含む、請求項１６に記載の駆動装置。
18. 前記ハブ上面が、
    前記駆動磁石を収容するための凹部を含む、請求項１７に記載の駆動装置。
19. 前記ハブ下面が、
    前記ハブ下面から下方に延伸すると共に、前記ロータ磁石が固定された下方側壁を含む、請求項１７に記載の駆動装置。
20. 前記下方側壁が、
    前記軸の方向に面する内表面を備え、前記ロータ磁石が該内表面に固定されている、請求項１９に記載の駆動装置。
21. 従動部材のための駆動装置であって、
    駆動プレートと、
    前記駆動プレートに近接して配置したモータであって、
    軸と
    前記軸に回転可能に取り付けられると共にロータ磁石を備えたロータで、該ロータ磁石が、前記軸の方向に面したロータ磁石内表面を含むロータと、
    前記ロータ磁石と相互作用して前記ロータ磁石を回転させる電磁場を発生するステータで、前記軸から反対方向に面したステータ外表面を含むステータとを含み、
    前記ロータ磁石内表面が、前記ステータ外表面に少なくとも部分的には面している、モータと、
    前記駆動プレートに磁気的に結合されると共に前記ロータ磁石に磁気的に結合された駆動磁石であって、前記モータから前記駆動プレートにトルクを伝達する駆動磁石と、
    前記軸に回転可能に取り付けられたプラスチック材料製のハブとを含み、前記駆動磁石及び前記ロータ磁石が該ハブに結合されている、駆動装置。
22. 前記ロータ磁石が環状磁石を含む、請求項２１に記載の駆動装置。
23. 前記ロータ磁石が複数の磁石を含み、前記複数磁石の少なくとも１つが、前記モータ軸の方向に面した内表面を含む、請求項２１に記載の駆動装置。
24. 前記ロータ磁石及び前記ステータが、前記モータ軸の周りに概ね中心揃えされている、請求項２１に記載の駆動装置。
25. 前記ハブが、
    前記ステータから反対方向に面すると共に、前記駆動磁石が固定されたハブ上面と、
    前記ステータの方向に面すると共に、前記ロータ磁石が固定されたハブ下面とを含む、請求項２１に記載の駆動工装置。
26. 前記ハブ上面が、
    前記駆動磁石を収容するための凹部を含む、請求項２５に記載の駆動装置。
27. 前記ハブ下面が、
    前記ハブ下面から下方に延伸すると共に、前記ロータ磁石が固定された下方側壁を含む、請求項２５に記載の駆動装置。
28. 前記下方側壁が、
    前記モータ軸の方向に面する内表面を備え、前記ロータ磁石が該内表面に固定されている、請求項２５に記載の駆動装置。
    

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