JPS607465B2 - リニヤ・モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野） 本発明は「リニヤ・モ−夕に関する。

〔背景技術〕

従来のリニャ・モー外ま、ユニット寸法、電力消費、慣
性、鉄○直径寸法、リアクタンス速度等がさほど重要視
されないような大出力用のものと、電磁ピックアップヘ
ツ日こ用いられる型式のもののようにきわめて小さい出
力用のものとが設計されている。

リニャ・モー夕のこの後者の型式の好適な例としては、
１９７２王９月１８日付公告の米国特許第３，７６０，
２０６号の主題を構成するものがある。この特許のリニ
ャ・モータは、好ましくは、軽量で壁の薄いプラスチッ
ク管の回りに導体コイルを巻いたコイル組立体すなわち
電機子を用いたことによって高い応答速度を有する。こ
の電機子は、安価な軽量のスライドベアリング上の案内
路に沿ってスライド可能である。このように構成上は望
ましい型式をとりながら、この特許の教示に従って設計
されたりニヤ・モータは、かなりの作業を要求する応用
に当てた場合、これを満足させるだけの出力を供給する
ことができない。〔発明の要約〕本発明は、とくに、家
庭用のミシン及びこれに類するものの中に用いられるよ
うに設計されたりニャ・モータを提供するものである。

このリニャ・モータは、高加速度特性を有し、慣性によ
る行き過ぎがほとんど生じないような装置構成を持ち、
電機子の移動は範囲が限定されているが高い正確さで行
われ、最も重要なことは、低慣性であるが制限さたその
機体寸法内において適正な出力を与えることである。梶
閑居的に述べると、本発明によるリニヤ・モー外よ、４
つの、側部において閉ループ形体を持つ金属フレーム構
造を含む。

このフレ−ムの２つの対向する側壁に渡して、断面が非
円形状の１本の磁極片が架けてある。この磁極片の上に
スライド可能なプラスチック部材があり、この都材の外
因に電線コイルを電線の直径の複数倍分の深さまで巻付
けてある。このコイルは、上記の側壁以外の残りの２つ
の側壁内面に磁力によって取り付けられている２つの永
久磁石の作る磁界と相互作用するようになっている。各
永久磁石の４つの側面をぴったりと抱え込むような形を
し、加えて上記閉ループ・フレームと協働するパネルを
形成するとにより上記のコイルを収容する仕切室を完全
に囲みこれでもつて永久磁石の磁界の外部への漏れを最
小にしかつモータの防じんの役を果すそれぞれ専用の非
金属性の保持器によって各永久磁石が適正な方向に向け
られて固定される。本発明は、そのもたらす多くの長所
により非常に低慣性であるが比較的大きな力を取り出す
ことができて、発生出力を等しくみた場合消費電力が低
く、外形寸法が小さく、さらにほぼ防じん構造のリニャ
・モータを提供するものである。

〔発明の実施態様〕

第１図及び第４図を参照して本発明を説明する。

全体的に１０で指示されるリニャ・モータは、横方向に
ジグザグ運動する針とこれと組合わさって装飾パターン
縫いを行うための布送り機構を備えた家庭用のミシンに
おいて、針にジグザグ運動を加えたりあるいは縫製品送
り制御運動を加えたりする用途に通したものである。本
発明のリニャ・モータの利用に適した家庭用ミシンは、
参照文献としてここに含めたフィリップ・ェフ・ミナル
ガ（ｐｈｉｌｉｐＦ．ＭｉＭＩｇａ）による１９７４王
１月８日付出願の米国特許出願第４３１，６４少号中に
示されている。一般に、リニャモータ１０は、対向する
前壁１２と後壁１３及びこれらと一体であって両壁の間
に延びる１つの側壁１４とにより形成されたＵ字形部分
１１を含す４つの側部からなる箱状の強磁性金属フレー
ムを備えている。

反対側の側壁１５の対向する両綾は、それぞれ、前壁１
２の突出したそで１７、及び後壁１３とその延長部１９
との接続箇所に形成される肩部１８を受入れるため、１
６において切り込みが作られている。両側壁１４と１５
に渡して、強磁性体の非円形状の金属の磁極片２０をそ
の両端に形成した突起２１を側壁１４と１５とに設けた
関孔２２に鞍め込むことにより架ける。この場合、突起
２１は打込まれるかそうでない場合は側壁１４及び１５
とを突抜けた上で変形させ、この結果、金属フレームの
双方の部分を互に固定する。この磁極片２０を抱え込ん
でこの上をその両端間にわたって自由にスライドできる
導体線コイルは全体的に３０で指示され、好ましくは合
成プラスチック製の巻枠３１上に支持される。この巻枠
３１は第１図に示すようにその上に電線自身の直径の複
数倍分の深さに巻いた電線３０を有する。この巻枠３１
から延長し好ましくはこれと一体に同じ材料で作られ、
フレームの側壁１５に設けられた‘よか孔３３を突抜け
て延びる１対の接続アーム３２がある。接続アーム３２
は、その自由端において、力伝達レバー３５の１本の脚
３４に着座しピボツト・ピン３６によりこの脚３４と接
続している。数枚の導体ストリップ３７が接続アーム３
２の中に組込まれていて、それぞれ電線コイル３０の一
端に接続され、またこの導体ストリップ３７から延びる
リード線３８は接続ブロック４０の接続ピン３９，３９
に接続している。この接続ブロック４０から、分離可能
な接続を容易に、たとえば、上掲の米国特許出願第４３
１，６４ｙ戦こ示されるような装置に行うことができる
。力伝達レバー３５は、リニャ・モータのフレーム後壁
１３の延長部１９中にこれを横切る向きに軸受けされた
軸４１を回転させるために設けられている。

好ましくは、軸４１は、力伝達レバー３５に対し延長部
１９の反対側に配置されているポテンシオメータ４２に
連結している。第２図に示されるように、ポテンシオメ
ータは、綿付ねじ４４によって延長部１９に取り付けら
れたクランプ・ブラケット４３により延長部１９に固定
されている。クランプ・ブラケツトは綿付ねじ４４側で
は、ポテンシオメータを抱える２又のア−ム４５を形成
しまた締付ねの反対側では、接続ブロック４０を押圧し
ているアーム４６を形成する。このように、クランプ・
ブラケツト４３は、フレーム延長部１９上の適当な位置
に、ポテンシオメ−夕と接続ブロックの双方をしっかり
と保持する。電気リード線４７はポテンシオメータから
延びて接続ブロック４０上の各接続ピン４８に達して、
軸４１の角度位置を表示するポテンシオメータからの電
気信号を伝送する。駆動要素を力伝達レバー３５に接続
するための手段、たとえば、減摩接続要素（図には示さ
れていない）に座部を与えるための半球状のくぼみ５０
が設備されている。

とくに第３図及び第４図を参照すると、リニャモータ１
０は、フレーム１１内にその壁１２と１３の各々と磁極
片２０との間に１つずつ配置した２つの永久磁石ブロッ
ク６０を含む。各永久磁石およびこれを位置決めしかつ
保持する機構は、互に同形であるので、一方についての
み詳細に説明する。永久磁石ブロック６０は、好ましく
は、平行６面体形をし、碗結した永久磁化材料で作られ
る。

好ましくは、競結氷久磁石は、セラミック７号（＃７）
材料、たとえば、イリノイ州（１１１．）、マレンゴ（
Ｎねｒｅｎｇｏ）にあるアーノルド・エジニアリング会
社、（ＡｒｎｏｌｄＥｎｇｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．）製の
ＡＲＮＯＸ ＃７、を使って作られる。永久磁石ブロッ
ク６０をフレーム１１と磁極片との間にそう入すると、
フロックは、第３図に示されるように、側壁１２あるい
は１３に磁気的に付着する。永久磁石ブロック６０は、
全体的に７０で指示される好ましくはたとえば合成プラ
スチック、硬化ゴムムあるいはこれに類するもののよう
なややフレキシブルな非磁性材料で作られた保持器によ
って、フレーム１１内に位置決めされかつ保持される。
保持器は、互に直角な部分７１と７２とで形成され、こ
のうち部分７２は、モ−夕・フレームの壁１２，１３，
１４及び１５とによって描かれる輪郭とほぼ同じ形状を
し、その自由端に沿って互に間隔を置いて設けた２つの
ノッチ７３，７３を除いて連続的である。部分７１は、
永久磁石ブロック６０を収容できる寸法の方形中央開□
７４を形成する。部分７１の自由端には、部分７２にお
けるノツチ７３，７３と同じ間隔をとった２つの突出部
７５，７５が形成されている。この突出部には；それぞ
れ、横向き片寄り７６が形成されている。部分７１の片
方の側に沿ってこれに垂直に張出しかつ第３図示される
ようにフレームの前壁１２または後壁１３と磁極片２０
との間の間隔に等しい寸法を持ったスベーサ７７が形成
されている。第４図で示されるように、スベーサ７７は
、永久磁石ブロックの片側において張出し、永久磁石ブ
ロックに懸って突出た横向き押え部７８を形成している
。リニヤモータ１０の組立てにおいては、巻枠３１を磁
極片２０の上に置き、突起２１を金属フレームの双方の
部分に打ち込んで両部分を互に継ぎ固定し終った後、そ
れぞれの保持器７０の中に鉄め込まれた各永久磁石ブロ
ック６０を、第４図に示されるように、各保持器の部分
７２が互に反対方向において延出するようにモータ・フ
レーム１１の反対側からそれぞれすべり込ませる。一方
の保持器の突出部７５，７５は、他方の保持器のノツチ
７３，７をとびこえてこれと鉄め合わさり、また各片寄
り７６は、第３図に示されるように、それぞれ相手の部
分７２を過ぎたところで、これに引つかる。かくして、
各保持器は、最終的な組立配置に固定される。スベーサ
７７の存在により、永久磁石ブロック６０をフレーム壁
へ保持し、またいたとえば、リニャモータに衝撃荷重が
加わるような事故があってもブロックがコイルを担う巻
枠３１の方へ移行できないようにすることが確実に行わ
れる。

両保持器の部分７２は、リニヤ・モ−夕の金贈フレーム
の両端を完全に閉じ、この金属フレームの各壁１２，１
３，１４及び１５とともにコイルを担う巻枠３１用の閉
じた仕切室９０を区画し、これによって、リニャ・モー
タの重要な部分にじんあいその他の汚損物が侵入するの
を防止する。保持器７０どうし及び永久磁石ブロック６
０どうしは、互に同形であるから、それだけ部品在庫上
の問題が避けられ、したがって、本発明の構成によって
、簡単で経済的なりニヤ・モータが得られる。永久磁石
ブロック６川まそれぞれフレーム壁１２及び１３に押圧
保持されるので、永久磁石ブロックと磁極片２０との間
にはいくらか空間が得られ、このため巻枠３１上のコイ
ルに電線を複数層にして巻いたものを収容することがで
きる。

このようにして完成されたりニャ・モー外ま、かなりの
量の作業出力を供給することができる。本発明の構成に
より、永久磁石ブロック６０の厚さのェアギャップが４
０％の厚さの磁極片と永久磁石ブロック６０との間に有
効に維持されることが判明した。本発明のリニャ・モー
タは、次のようなサーボ装置と組合わせて、針の歩調運
動や縫製品の送り制御を行う装飾総用ミシンに使用され
るとき、とくに有効である。

すなわち、このサーボ装置では、装飾パターンに応じた
針の位置を表わすアナログパターン信号を使って、これ
を上述のポテンシオメータからの信号と比較した上誤差
信号を発し、この誤差信号をリニヤ・モータに加えて、
その動作を修正する。本発明は、ポテンシオメータの軸
がモータフレームの延長都内に、直接、軸受けされてい
るコンパクトな配置により、リニャ・モータとポテンシ
オメータとの間に設けられるすきまを最小にし、これに
よって、モ−タュニットの応答を所望の正確さに保ち得
る。なおまた、接続アーム３２とポテンシオメータ軸４
１上の力伝達レバー３５とのピボット接続３６によって
巻枠３１の移動行程が影響される構成をとったことが、
本発明の配置を簡単にしコンパクト化することに役立っ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のリニャ・モータの垂直断面図である
。 第２図は、本発明のリニャ・モー夕の背面図である。第
３図は、第１図の線３−３で切った断面図を示す。第４
図は、本発明のリニャ・モータの分解した斜視図を示す
。１０・・・・・・リニャ・モータ、１１・・・・・・
金属フレームのＵ字形部、１３・・・・・・金属フレー
ムの後壁、１４・・・・・・金属フレームの側壁、１５
・…・・金属フレームの側壁、２０・・・…磁極片、３
１・・・・・・巻枠、４１……軸、４２……ポテンシオ
メータ、６０……永久磁石ブロック、７０・・・・・・
保持器。 Ｆｉｇ．ｌＦｉｇ．２ Ｆｉｇ．３ Ｆｉｇ．４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １組の対向する前壁と後壁と及びこれに連結しこれ
   と共に囲いを区画する１組の対向する側壁とを含む強磁
   性金属フレームと、上記囲い内にあって上記１組の対向
   するフレーム壁の間に渡して架けられた非円形状強磁性
   磁極片と、上記囲い内にある上記磁極片上を自由にスラ
   イドできるように配設された非磁化材料で作られた巻枠
   と、上記巻枠上にあるコイル内において電線の直径の複
   数倍の深さに巻き付けられた電線と、上記巻枠に接続さ
   れ上記巻枠から延びて上記モータ・フレーム囲いに設け
   られたばか孔を通り抜けて外へ延びるモータ出力アーム
   と、上記囲い内の上記磁極片と上記モータ・フレームの
   １つの壁との間の空間にすきまを保ってそう入可能な永
   久磁化材料のブロツクと、上記磁極片と上記永久磁化材
   料のブロツクとの間の上記すきまが確保されるように上
   記永久磁化材料のブロツクを上記モータ・フレーム壁に
   押圧させた位置に保持するために上記磁極片と上記モー
   タ・フレーム壁との間の空間内に上記永久磁化材料のブ
   ロツクと共に嵌めこまれた非磁化材料で作られた保持部
   材と、を含むことを特徴としたリニヤ・モータ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のリニヤ・モータにおい
   て、上記永久磁化材料のブロツクはほぼ均一な厚さ寸法
   の平行６面体形状に形成されたセラミツク７号で作られ
   、上記永久磁化材料は上記囲い内の上記フレーム壁と上
   記磁極片との間にその均等な厚さ寸法を延出するように
   配置されると共に、上記磁極片と上記永久磁化材料のブ
   ロツクとの間の上記すきまは上記永久磁化材料のブロツ
   クの厚さ寸法の実質的に４０％に維持されることを特徴
   とした上記のリニヤ・モータ。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のリニヤ・モータにおい
   て、永久磁化材料の２つのブロツクの各々が上記磁極片
   の各一方の側に置かれ、個別の保持部材が永久磁化材料
   の上記２つのブロツクの各々と関連し、上記永久磁化材
   料のブロツクの各各どうしまたこれと関連する保持部材
   どうしは同形で互換可能としたことを特徴とする上記の
   リニヤ・モータ４ 特許請求の範囲第３項記載のリニヤ
   ・モータにおいて、各保持部材は、上記永久磁化材料の
   ブロツクの１つを包囲するように形成された中央開口を
   構成する第１部分と、実質的に連続で、上記モータ・フ
   レーム囲いの前壁、後壁及び側壁によって描かれる輪郭
   と実質的に同じ形状をしかつ小さくともこの輪郭の形状
   と同じ大きさの第２部分とを含む互に直交する部分と、
   上記モータ・フレーム囲い内に配置される上記永久磁化
   材料の関連ブロツクをそれぞれ有する上記２つの保持部
   材を相互に嵌め合わせて固定させるために上記２つの互
   に直交する保持部材部分の自由端縁上に形成したインタ
   ーロツキング装置とを備えることを特徴とした上記のリ
   ニヤ・モータ。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のリニヤ・モータにおい
   て、上記保持部材の上記第１部分は実質的に均等な厚さ
   寸法を有し上記開口内に抱えられた上記永久磁化材料の
   ブロツクの均等な厚さ寸法方向と平行に延びるように配
   置された実質的に均等な厚さ寸法に形成されかつ上記保
   持部材は上記開口の脇の上記保持部材の上記第１部分か
   ら張出したスペーサであって、上記モータ・フレーム壁
   と上記磁極片との間の距離と実質的に等しい距離だけ上
   記開口に垂直に上記保持部材とともに延出した上記スペ
   ーサと、上記スペーサの自由端面上に形成された上記開
   口内へ向けて突き出た押え部であって、上記磁極片と上
   記永久磁化材料のブロツクとの間の上記すきまと実質的
   に等しい厚さを有する上記押え部とを備えることを特徴
   とした上記のリニヤ・モータ。６ １組の対向する前壁
   と後壁と及びこれに連結し、これと共に囲いを区画する
   １組の対向する側壁とを含む強磁性金属フレームと、上
   記囲い内にあって上記１組の対向するフレーム壁の間に
   渡して架けられた非円形状強磁性磁極片と、上記囲い内
   にある上記磁極片上を自由にスライドできるように配設
   された非金属材料で作られた巻枠と、上記巻枠上にある
   コイル内において電線の直径の複数倍の深さに巻き付け
   られた電線と、上記巻枠に接続され上記巻枠から延びて
   上記モータ・フレーム囲いに設けられたばか孔を通り抜
   けて外へ延びるモータ出力アームと、上記囲い内の上記
   磁極片と上記モータ・フレームの１つの壁との間の空間
   にすきまを保ってそう入可能な実質的に均等な厚さ寸法
   を持った平行６面体形状の永久磁化材料のブロツクであ
   って、該均等な厚さ寸法が上記フレーム壁と上記磁極片
   との間に延出するように配置される上記平行６面体形状
   の永久磁化材料のブロツクと、上記磁極片と上記永久磁
   化材料のブロツクとの間に上記すきまが確保されるよう
   に上記永久磁化材料のブロツクを上記モータ・フレーム
   壁に押圧させた位置に保持する非磁化材料で作られた保
   持装置と、を含むことを特徴としたリニヤ・モータ。 ７ 特許請求の範囲第６項記載のリニヤ・モータであっ
   て、サーボ装置と関連させてジグザグ運動ミシンの針の
   歩調運動を動作させるように適合され、上記磁極片に実
   質的に平行な上記モータ・フレームの１つの壁は上記モ
   ータ出力アームのために形成された上記ばか孔を持つ上
   記モータ・フレームの壁を越えて外側に延張し、上記モ
   ータ。 フレームにおいて上記磁極片に実質的に垂直に軸受けさ
   れた軸と、上記軸の回転角位置を伝達表示するために上
   記軸によって保持される位置検出装置と、上記軸に保持
   されかつ上記モータ出力アームにピポツト接続したレバ
   ーとを備えることを特徴とした上記のリニヤ・モータ。
   ８ 特許請求の範囲第６項記載のリニヤ・モータにおい
   て、揺動軸を含む検出装置を備えており、上記揺動軸を
   支持する支持装置は上記モータ出力アーム用に形成され
   た上記ばか孔が貫通する上記モータ・フレームの壁の外
   側に取付けられており、また上記軸とともに揺動可能な
   手段が上記モータ出力アームに接続され該アームの移動
   量を上記検出装置に伝達することを特徴とした上記のリ
   ニヤ・モータ。