JPS6151508B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁継手装置の改良に関するもの
で、特に高頻度の運転停止と高応答な可変速特性
を要求される電動機、たとえばミシンを駆動する
電動機に最適な電磁継手装置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42―96222号）に述べられ
ている。

しかしながら、この米国特許第3910211号に示
された電磁継手は、電動機の回転軸に固着したフ
ライホイールの端面にドラム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。

この発明はかかる欠点を除去し、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装置を提供する
ことを目的としたもので、電磁継手の構成要素を
合理的にかつ効果的に配置して、駆動側と従動側
との慣性比を大きくし、かつ渦電流発生板等の発
熱部の冷却を助けるように構成することを目的と
したものである。

この発明は上記目的を達成するため、回転軸に
固着され半径方向部分断面がコ字形の磁極体と、
該磁極体の外周に磁気空隙を置いて同心中状に配
置されその磁極体に固定された第１の磁路形成体
とから磁気回路を形成する電磁継手の駆動体を形
成し、かつ、この駆動体の上記磁気空隙に筒部が
挿入配置された薄肉のカツプ状渦電流発生板と、
この渦電流発生板を出力軸に固着させる熱伝導性
の導電材から形成したボスとで電磁継手の従動体
を形成し、上記ボスの径方向に延びる円盤部には
ボスの回転状態で冷却風を発生させる複数の羽根
を形成した構成にしたものである。

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装置を備えた
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
狭い所定の空隙２１を置いて同心円状に配置さ
れ、非磁性材の支持具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１０、第１
の磁路形成体２３、および支持具２２により部分
断面が〓字形に形成され、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
は円周方向に複数本のリブ２４が配列されてリン
グ状に形成されており、この支持具２２自身が冷
却風を矢印Ｂのように流す羽根の役目を兼ねてい
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に固定される磁路形成体２８は上記磁極
体２０の開口部２９の内側に位置して磁路を形成
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、てし
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（筒部）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３９に連結されており、これら渦電流発生板３
５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。

そして、上記ボス３８の径方向に延びる円盤部
３９には、電磁ブレーキの可動板４５の取付リブ
を兼ね放射状または渦巻状に配置した複数個の羽
根５２を形成し、上記励磁コイル２５、渦電流発
生板３５、可動板４５等で生ずる熱を上記羽根５
２の回転により発生した冷却風Ａにより放散させ
るように構成している。なお円盤部３９には複数
個の穴５３が明けられており、この穴５３は渦電
流発生板３５と部分断面がコ字形の磁極体２０に
囲まれた空間部の熱せられた空気を排出するため
通風孔となるものである。また上記ボス３８は導
電材で形成することにより、渦電流発生板３５の
薄肉による断面積の減少を補い、発生トルクが低
下しないように作用するエンドリング効果の役目
を兼ねさせることができるとともに、導電材たと
えばアルミニウムまたは銅のような良導電材は熱
伝達特性もよく、放熱板としての役目も一緒に兼
ねることになり、上記羽根５２と共に冷却効果を
一層高めている。

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は上記支持具２
２が形成する羽根により生じる冷却風Ｂ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。５
２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は円周方向に通り第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
渦電流が生じ、その電磁力がボス３８を介して出
力軸に伝達し、この出力軸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を動作し、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。

以上の構成からなる実施例の電磁継手装置によ
れば、応答性を良くするためにカツプ状の渦電流
発生板３５が薄肉であるが、導電性のボス３８に
よるエンドリング効果により渦電流発生板３５の
薄肉による断面積の減少を補うことができるの
で、応答性が良くかつ発生トルクの大幅な低下を
招かないようにすることができる。

また、カツプ状の渦電流発生板３５は渦電流に
より発熱するが、この渦電流発生板３５自体薄肉
であり、しかも熱伝導性材料から形成されかつ回
転に伴つて冷却風を発生させる羽根を有したボス
３８に固着されているので、渦電流発生板３５の
熱はボス３８が放熱板の作用を果たし、効率良く
冷却されることになる。

またこのように、渦電流発生板３５が冷却され
ることにより、これに取り付けられた電磁ブレー
キ用の可動板４５の温度上昇も抑制でき、ブレー
キ作動時に摩擦熱が電磁ブレーキ用の可動板４５
に発生してもこれを効率良く放散させることがで
きる。

また渦電流発生板３５はカツプ状であり、その
筒部が駆動体１０の狭い空隙２１内に挿入設置さ
れているため、渦電流発生板３５の外径寸法を大
きくしなくとも渦電流発生面積を広くとることが
でき、小径であつても大きなトルクを発生させる
ことができる。

なお、上記実施例ではボス３８の羽根５２が電
磁ブレーキ用の可動板４５の取付用リブとなつて
いたためボス３８の一面に放射状又は渦巻状に突
出して設けられていたが、上記羽根５２の形態は
必ずしもこの実施例のようでなくとも良く、要す
るにボス３８が回転しているときに冷却風を発生
させることができれば良いものである。

この発明は以上に述べたように、電磁継手の構
成要素を合理的にかつ効果的に配置して、回転側
に固着されたフライホイールを兼ねる電磁継手の
駆動体は磁気回路を構成する磁極体および磁路形
成体とし、そして上記駆動体の磁気空隙に配置さ
れる薄肉のカツプ状の渦電流発生板と、これを出
力軸に固着させるボスとで電磁継手の従動体を構
成しているとともに、上記ボスには冷却風を発生
させる羽根を形成しているから、とくに渦電流発
生板で発生する熱をすみやかに放散させ冷却効果
を高める事ができるとともに、羽根は渦電流発生
板の取付リブを兼ねているのでこの部分の慣性を
小さくしており、これらのことから駆動側と従動
側との慣性比が大きく、しかも従動側の発生トル
クと慣性との比も大きくでき、急激に高頻度に加
わる伝達トルクや負荷トルクに耐え、回転軸の速
度低下を防止できる継手が得られるものである。

さらにこの発明によれば、カツプ状の渦電流発
生板が薄肉であるが、この渦電流発生板を出力軸
に支持させるためのボスが導電性を有しているた
め、このボスのエンドリング効果によつて渦電流
発生板の薄肉化に伴う断面積の減少を補うことが
でき、発生するトルクの大幅な低下を防止でき
る。

また渦電流発生板はカツプ状であり、その筒部
が駆動体の狭い空隙内に挿入設置されているた
め、渦電流発生板の外径寸法を大きくしなくとも
渦電流発生面積を広くとることができ、従来の平
板状の渦電流発生板のものに比べて、直径（外
径）に対する発生トルクの割合を大きくすること
ができる。

従つて、以上の理由からこの発明によれば、特
に高頻度の運転停止と高応答な可変速特性を要求
される電動機、たとえばミシンを駆動する電動機
に最適な電磁継手装置を提供できるものである。

なお実施例で説明したように、上記ボスに電磁
ブレーキのヨークと対向する可動板を装着すれ
ば、電磁ブレーキの可動板を取付けるための別部
品を省略でき、軸方向寸法の短縮化が可能になる
とともに、ボスはブレーキ作動時に発生する摩擦
熱を可動板から放散させる放熱板の作用を果た
し、もつて可動板の摩耗寿命を長くすることも可
能になるものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明による電磁継手装置を備えた電動
機の実施例を一部断面で表わした正面図である。 図中、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、２０は磁極体、２
３，２８は磁路形成体、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、４１は電磁ブレーキ、４５は可動板、５２は
羽根、５３は穴である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸に固着され半径方向部分断面がコ字形
   の磁極体と、該磁極体の外周に磁気空隙を置いて
   同心円状に配置されその磁極体に固定された第１
   の磁路形成体とから磁気回路を形成する電磁継手
   の駆動体を形成し、かつ、この駆動体の上記磁気
   空隙に筒部が挿入配置された薄肉のカツプ状渦電
   流発生板と、この渦電流発生板を出力軸に固着さ
   せる熱伝導性の導電材から形成したボスとで電磁
   継手の従動体を形成し、上記ボスの径方向に延び
   る円盤部にはボスの回転状態で冷却風を発生させ
   る複数の羽根を形成した電磁継手装置。 ２ ボスは電磁ブレーキのヨークに対向する可動
   板を装着するように形成した特許請求の範囲第１
   項記載の電磁継手装置。 ３ ボスはアルミニウムまたは銅で形成した特許
   請求の範囲第１項記載の電磁継手装置。