JPS6229972B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁継手を備えた電動機の改良に関
するもので、たとえばミシンを駆動するのに最適
な電動機を提供するものである。

従来からミシンすなわち工業用ミシンの駆動に
は、高頻度の運転停止が可能な摩擦式クラツチお
よびブレーキを有するモートル、いわゆるクラツ
チモートルと呼ばれるものが広く使用されてい
る。

このクラツチモートルにミシン針の定位置停止
機能すなわち位置決め低速駆動機能を付加した自
動停針装置（ニードルポジシヨナー）付クラツチ
モートルは、ミシンの自動糸切り機能の出現と相
まつて急速に普及し、縫製作業の合理化に大きく
貢献している。

しかし、この自動停針装置付クラツチモートル
は、摩擦式クラツチおよびブレーキを制御して、
クラツチのスリツプ具合を変えることにより、可
変速特性を得るものであるため、低速状態におけ
る位置決め速度および糸切り速度の最適値の決定
が困難であるとともに、クラツチの摩擦材の消耗
が激しく短期間に保守点検を必要とする欠点があ
つた。

そこで、この欠点を除去し、さらに良好な可変
速特性と低速特性の両方の機能を簡単な構成で得
られるようにする目的のもとに、ミシンを非接触
式の可変速電動機すなわち電磁継手を備えた電動
機で駆動することが提案され、米国特許第
3910211号（日本特許出願公開；特開昭49―96222
号）に述べられている。

しかしながら、米国特許第3910211号に示され
た電磁継手は、電動機の回転軸に回着したフライ
ホイールの端面にドラムおよび冷却フアンを形成
して電磁継手の駆動体とし、この駆動体の上記ド
ラムの内面に空隙を介して対向する磁極片と、こ
の磁極片を支えるヨーク部とからなる部分断面が
コ字状の磁極を出力軸に固着して電磁継手の従動
体とし、そして上記電動機のハウジングの一部に
固着した励磁コイルを上記従動体のコ字状の磁極
の中に空隙を置いて配置しているものである。

したがつて、この米国特許のものは、電磁継手
を構成するドラムを出力軸に固着し、電磁継手の
誘導子を電動機の回転軸に固着したタイプのもの
と比較すれば、回転軸側の慣性に対して出力軸側
の慣性が小さくなると一応考えられる。しかし、
上記米国特許のように、ドラムを回転軸側に配置
しても、磁極が出力軸に固着されていると、この
磁極は励磁コイルにより誘導される磁束を損失な
く有効に通すための機能を有することから、所定
の磁路断面積を必要とされ、必然的に大きな慣性
体となつてしまう。このため出力軸側の慣性はそ
れほど小さくならず、出力軸の発生トルクと慣性
との比（出力軸のトルク／出力軸の慣性）は小さ
なものとなり、0.1〜0.2秒程度の急激な加速およ
び減速特性を要求される用途、たとえばミシンを
駆動する電動機としては実用にならない欠点があ
る。

また、上記米国特許に示されたものは、ドラム
を兼るフライホイールが磁極とは別個の構成部品
として必要であるため、それだけ余分な材料およ
び工数をともなうものであり、そしてさらに、冷
却フアンがフライホイールに形成され、この冷却
フアンによる風の流れは出力軸の外端側から電動
機の回転軸の外端側に向つているため、この電動
機でミシンを駆動した場合、操作者は電動機の反
負荷側に位置する関係から、冬は冷く、夏は熱く
感じる排気風により、不快感を受けるという欠点
があるものである。

この発明はかかる欠点を全て除去し、高頻度の
運転停止と高応答な可変速特性が要求される用途
に適合する新規な改良された電磁継手付電動機を
提供することを目的としたもので、特に電磁継手
の構成要素を合理的かつ効果的に配置して、電磁
継手の励磁コイルと固定された磁路形成体を除
き、他の全ての磁路形成体を回転される電磁継手
の駆動体とし、この駆動体でフライホイールの役
目を兼ねさせ、かつ、その駆動体の一部に風の流
れが電動機の反負荷側から負荷側に向うようにし
た冷却フアンを形成したことを特徴とするもので
ある。

以下この発明の詳細を図面に従つて説明する。
図面はこの発明による電磁継手付電動機の実施例
を一部断面で表わした正面図である。

図面において、１は電動機のハウジングで、ス
テータ２を支持するフレーム３と、回転子４が固
着された回転軸５の一方の軸受け６を支持する第
１のブラケツト７と、回転軸５の他方の軸受け８
を支持する第２のブラケツト９から構成されてい
る。１０は上記第２のブラケツト９より外方に突
出する上記回転軸５の端部に固着した電磁継手の
回転される駆動体である。

この駆動体１０は中心部に上記回転軸５が挿入
されてキー溝１１およびボルト１２による止め座
１３等で固着される取付部１４を含む水平部１５
と、この水平部１５の外端から径方向に突出した
鉛直部１６と、この鉛直部１６の先端から円周方
向に沿つて軸方向に爪形に突出した第１の磁極片
１７と、この第１の磁極片１７に空隙を置いて交
互にかみ合うように配置され、非磁性材のリング
１８により上記第１の磁極片１７と一体的に固着
した第２の磁極片１９とで形成されている部分断
面がコ字形の磁極体２０を有している。また、上
記駆動体１０は上記磁極片１７，１９の外周に狭
に所定の空隙２１を置いて同心円状に配置され、
非磁性材料から形成されたリング状の支持具２２
により上記第２の磁極片１９に固着した第１の磁
路形成体２３を有している。

従つて、駆動体１０はこれら磁極体２０、第１
の磁路形成体２３、および支持具２２により部分
断面が〓字形に構成され、後述する極く一部の磁
路形成体を除く他の全ての磁路形成体を備える結
果、上記回転軸５のフライホイールの十分な役目
を兼ねている。そして上記非磁性材の支持具２２
には円周方向に複数本のリブ２４が相互に所定の
空間をおいて配列されており、この支持具２２の
リブ２４自身が冷却風を図中矢印のように流す羽
根の役目を兼ねている。さらに支持具２２のリブ
２４相互間、即ち前記空間に対応した位置にはさ
らに前記空〓２１を外部へ連通させる透孔６０が
形成されている。従つて駆動体１０が回転したと
きには、上記リブ２４によつて電動機の反負荷
側、つまり回転軸５側から負荷側、即ち後述する
出力軸３０側へ図中矢印で示すような冷却風を発
生させることができ、駆動体１０をその外周から
冷却することができるとともに、上記冷却風の流
れにともなつて上記空〓２１内の空気を透孔６０
から導き出すことができ、空〓２１内に配置され
る後述する渦電流発生板３５の冷却を行なうこと
ができる。

２５は上記磁極体２０の中の空間部２６に所定
の空隙を置いて設けた励磁コイルで、コイル枠２
７および第２の磁路形成体２８を介して上記ブラ
ケツト９に固着されている。なお、上記ブラケツ
ト９に固定される磁路形成体２８は上記磁極体２
０の開口部２９の内側に位置して磁路を閉成する
もので、回転される上記駆動体１０の磁路と比較
すれば極く一部の限られたものであり、そして、
上記ブラケツト９の一部を突出させ、この突出部
で固定の磁路を形成すれば省略することもできる
ものである。

３０は出力軸であり、その一方は上記ハウジン
グ１に連結している第３のブラケツト３１に軸受
け３２を介して支承され、他方は上記磁極体２０
の水平部１５で囲まれる筒穴３３に取付けた軸受
け３４により支承されている。３５は薄肉の導電
材をプレス等によりカツプ状に絞り加工して形成
した渦電流発生板で、その周側部の水平部３６
は、上記磁極片１７，１９と磁路形成体２３の間
の空隙２１に配置され、底部の鉛直部３７は上記
軸受け３２と３４の間に位置する上記出力軸３０
に固着されたボス３８の径方向に延びる円盤部３
９に連結されており、これら渦電流発生板３５と
ボス３８により部分断面がコ字形の電磁継手の従
動体４０を構成している。なお、上記ボス３８は
例えばアルミニウムのような良熱伝導材で形成す
ることにより、この部分の発生熱を放散する放熱
板としての役目を兼ねさせることができる。

４１は電磁ブレーキであり、その励磁コイル４
２は上記ブラケツト３１に固着された部分断面が
コ字形のヨーク４３の内部に収納されている。４
４は上記ヨーク４３の開口部を塞ぐように取付け
たブレーキライニング、４５はこのブレーキライ
ニング４４と対向するように配置され、上記ボス
３８の円盤部３９に薄い板状のバネ４６を介して
取付けられた磁性材の可動板である。上記電磁ブ
レーキ４１は励磁コイル４２が付勢され、その磁
束がヨーク４３を通つて磁性材の可動板４５に流
れると、可動板４５がバネ４６の力に抗してヨー
ク４３に吸引されることにより、制動力を発生す
るようになつている。なお、ヨーク４３はブラケ
ツト３１と別に設けないで、ブラケツト３１に直
接的に形成することは可能である。

４７，４８，４９，５０，５１は上記駆動体１
０の一部、たとえば上記支持具２２が形成する羽
根により生じる冷却風を矢印のように電動機の反
負荷側から負荷側に流すための通風孔で、電動機
のステータ２の部分、電磁継手の部分、および電
磁ブレーキ４１の部分を冷却するように、ハウジ
ング１を構成するフレーム３とブラケツト７，
９，３１の適所に設けている。５２は電動機を取
付けるための取付脚である。

以上の構成において、いま電動機の回転軸５が
フライホイールを兼ねる電磁継手の駆動体１０を
伴つて回転しているものとする。この状態で操作
者の指令により電磁継手の励磁コイル２５に電流
を流すと、駆動体１０の第１の磁極片１７から第
１の磁路形成体２３を円周方向に通り第２の磁極
片１９に至る破線で示す磁路に沿つて磁束が発生
し、従動体４０の渦電流発生板３５が上記磁束を
切ることになる。このため渦電流発生板３５には
過電流が生じ、その電磁力がボス３８を介して出
力軸３０に伝達し、この出力軸３０に連結される
負荷たとえばミシンを短時間のうちに急加速して
駆動する。

そして、操作者の指令による信号で上記励磁コ
イル２５の電流を加減することにより、従動体４
０に発生するトルクが調節され、任意の所定速度
で運転できる。

また、上記励磁コイル２５に流れる電流を断つ
と従動体４０への伝達力が消滅し、このときに電
磁ブレーキ４１を作動し、上記したように可動板
４５をブレーキライニング４４に吸着させると制
動力が発生して、出力軸３０の回転を急速に減じ
停止する。

なお、出力軸３０に連結される負荷の制御は、
負荷の種類によつて変わり、この発明と直接的に
関係しないので、説明を省略するが、たとえば、
負荷がミシンの場合には、上記した米国特許第
3910211号に示されているように制御すればよい
ものである。

この発明による電磁継手付電動機は以上に述べ
たように、非磁性材のリング１８を介して第１お
よび第２の磁極片１７，１９を有する磁極体２０
と、これに非磁性材の支持具２２で連結される磁
路形成体２３とで構成され、かつ電動機の回転軸
５に固着された電磁継手の回転される駆動体１０
は、固定された電磁継手の励磁コイルおよび磁路
形成体を除き、他の磁路形成用の部材が備えられ
るため、これをフライホイールの役目に兼ねさせ
ることができるだけでなく、出力軸側の電磁継手
の従動体には磁路を形成する部材が含まれないの
で、それだけ慣性を小さくでき、したがつて高頻
度の運転停止と高応答な可変速特性の要求を満た
すことになり、しかも駆動体１０に形成された冷
却フアンは、風の流れを電動機の反負荷側から負
荷側に流すため、反負荷側に位置する操作者に対
して、排気風による不快感を与えないものであ
る。しかも上記冷却風を発生させるための部材と
して、磁極体に磁路形成体を支持させるリング状
の支持部材を利用しているので、特別な専用のフ
アンを設けなくとも簡単な構成で冷却風を発生さ
せることができ、さらにそのリング状の支持部材
には渦電流発生板が挿入された環状の空〓内の空
気を導出できるよう透孔を設け、上記冷却風の流
れにより空〓内の空気を移動させて過電流発生板
に発生する過電流による熱を放散させるようにし
ているから、過電流発生板の過熱を防止し、過熱
に伴なう抵抗値の上昇により過電流の減少を起こ
して電磁力が弱まるという不具合を防止でき、も
つて電磁継手の連結トルクの低下を招くことが未
然に防止できる。

また、この発明においては、出力軸に固着され
た電磁継手の従動体を構成するボスをアルミニウ
ムのような熱伝導材で形成することにより、渦電
流発生板および電磁ブレーキの可動板等で生じる
熱を放散する放熱板の作用を果し、駆動体の冷却
フアンと協働して効果的に排熱できるものであ
る。

なお、冷却フアンは電動機の回転軸側の駆動体
に形成されているため、電磁継手を遮断した無負
荷運転時あるいは電磁継手の励磁電流を減じた出
力軸の低速運転時においても、常に一定の風量で
冷却できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明による電磁継手付電動機の実施例
を一部断面で表わした正面図である。 図中１は電動機のハウジング、５は電動機の回
転軸、１０は電磁継手の駆動体、１７，１９は磁
極片、１８は非磁性材のリング、２０は磁極体、
２１は空〓、２２は非磁性材の支持具、２３，２
８は磁路形成体、２４は支持具２２のリブ、２５
は励磁コイル、３０は出力軸、３５は渦電流発生
板、３８はボス、４０は電磁継手の従動体、６０
は透孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非磁性材のリングで保持されて円周方向に交
   互にかみ合うよう配置した第１および第２の磁極
   片を有する磁極体と、この磁極体に非磁性材のリ
   ング状の支持具で連結されて上記磁極片と所定の
   環状空〓を置いて対向する磁路形成体とで形成さ
   れ、かつ電動機の回転軸に固着された電磁継手の
   駆動体、この駆動体の上記空〓に渦電流を発生す
   るように渦電流発生板を挿入配置し、かつ出力軸
   に固着された電磁継手の従動体を備え、上記駆動
   体の支持具には、回転時に上記電動機の回転軸側
   よりその駆動体の周囲を経由して上記出力軸側に
   冷却風を流すためのフアンを兼ねた複数本のリブ
   を相互に所定の空間を置いて形成するとともに、
   そのリブ相互の空間には上記環状の空〓を外部に
   連通させる透孔を形成してなる電磁継手付電動
   機。 ２ 電磁継手の従動体は導電材の渦電流発生板と
   熱伝導材のボスで形成した特許請求の範囲第１項
   記載の電磁継手付電動機。