JPH0315412B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型モータの板状ブラシに関するもの
で、特にモータの回転速度の変動を小さくするよ
うに考慮された小型モータの板状ブラシに関する
ものである。

近年、音響機器や精密機器等には小型モータが
非常に多く使用されている。第１図はそのような
小型モータの代表的な例における回転部分とブラ
シとを取り出して図示したものであつて、鉄心に
巻線を施した回転子１およびコミユテータ２がシ
ヤフト３に固定されている。これを、回転子１に
対して磁界を形成するためのマグネツトが内蔵さ
れている図示しないモータケースに挿入し、モー
タケースから突出したシヤフト３の１側を該ケー
スに設けた軸受で支持し、シヤフト３の他側をモ
ータケースの開放端を閉鎖するモータケースカバ
ーに設けた軸受で支持することにより、回転子お
よびコミユテータはモータケース内に回転自在に
支持される。４は板状ブラシであつて、弾性のあ
る導電性板材から打ち出し、折曲部８で折曲げて
基部５、ブラシ部６およびターミナル部７を形成
したものであり、ターミナル部７がモータケース
カバーに設けた孔から突出するようにして基部５
をモータケースカバーに固定し、ブラシ部６がそ
の弾性によりコミユテータ２に弾力的に接触する
ようになつている。なお、図示されていないが、
同様な構成のもう１つの板状ブラシが図示の板状
ブラシに対向して設けられていることはいうまで
もない。

このような小型モータを例えばテープレコーダ
等の如き音響機器や精密機器に用いる場合には、
特に回転速度の変動が少ない安定した性能が強く
要求される。この要求を満たすために、従来から
小型モータの電気的な駆動回路の改善やヒータ構
成部品の改良が行われているが、特にモータの回
転速度の変動に関してはコミユテータとブラシと
の性能が大きな影響を与える。このため従来から
小型モータのコミユテータとブラシの性能を高め
て回転速度の変動を少くするために色々な手段が
講じられてきた。例えば、コミユテータとブラシ
との接触を良好に、摩耗を減少させ、接触抵抗を
小さくするために、コミユテータのブラシ摺動面
をダイヤモンドバイトで切削して鏡面に仕上げる
こと、コミユテータの材質として特に通電性およ
び耐摩耗性のよいものを使用すること、コミユテ
ータの表面をメツキすること、ブラシのコミユテ
ータ摺動面に錫や白金などのメツキを施すこと、
ブラシのコミユテータ摺動部位に貴金属のクラツ
ド材を埋め込むこと、等の手段が講じられてき
た。また、上記接触抵抗の変化を少なくする手段
として、コミユテータ自身の表面に研磨加工によ
つて0.4μ程度の面アラサを与えることが知られて
いる（特公昭53−23004号公報）。しかし、いずれ
の手段も、回転速度の変動防止の点で十分な性能
が得られない、或はコストが高い等の欠点があつ
て、満足し得るものではない。また上記公報開示
の場合では、新しい加工工程を必要とし、しか
も、コミユテータの表面の面アラサが摩耗によつ
て早期に消滅する。

よつて本発明の目的は、回転速度の変動の少な
い安定したモータ性能が得られしかも比較的長寿
命で廉価な小型モータ用板状ブラシを提供するこ
とにある。

従来、小型モータのコミユテータおよびブラシ
は、それら両者間の接触摩擦をできるだけ小さく
し、接触を良好にして接触抵抗を少くするため
に、コミユテータおよびブラシの双方共その接触
面を極力平滑に仕上げ、平滑面同志が接触するよ
うにするのが常識であり、接触面の平滑度を高め
る方向に努力がなされてきた。しかし、その結果
却つて摩耗物や汚れが接触面に強く付着して火花
の発生が導通不良をひき起し、回転速度の変動の
大きな原因になることが本発明の発明者によつて
見出された。そこで本発明は、平滑面同志を接触
させるという従来の常識を打破して板状ブラシの
コミユテータ摺動面を粗面としたところ、ブラシ
のコミユテータ摺動面を平滑面にした従来の条状
ブラシに比べて、モータの回転速度の変動を遥か
に小さくすることに成功した。

第２図は本発明の板状ブラシの構成を概念的に
示したものである。すなわち、板状のブラシ部６
は、図示断面で示す如く、コミユテータ２との摺
動面に多数の微小な凹凸が緻密に形成されてい
る。このような構成にすることによりモータの回
転速度の変動が非常に少くなるのである。

本発明の板状ブラシがそのコミユテータ摺動面
に多数の微小な凹凸を緻密に形成した構成を有す
ることにより、何故モータの回転速度の変動が少
くなるのかその原因は必らずしも明確ではない
が、次のような原因によるものと推測される。す
なわち、ブラシのコミユテータ摺動面に緻密に存
在する多数の微小な凸部がコミユテータの表面と
接触することにより、コミユテータとブラシとの
間に介在する摩耗物などのごみや汚れが積極的に
排除され、これら排除されたごみや汚れがブラシ
のコミユテータ摺動面に緻密に存在する多数の凹
部に吸収されることにより、コミユテータの表面
およびそれと接触するブラシの多数の凸部は清浄
に保たれるという一種のクリーニング作用が生
じ、またブラシがコミユテータの表面と常に多数
の尖鋭な凸部で接触することによりコミユテータ
表面の油膜や酸化被膜を切り破る作用が生じ、如
上の作用の結果、ブラシとコミユテータとの電気
的接触が良好に保たれるためと推測される。

第３図は本発明の板状ブラシの種々な実施例を
示した図である。但し同図イは本発明の実施例で
はなく、本発明の実施例との比較を容易にするた
めに、従来の板状ブラシ４を折曲部８で折曲げる
以前の状態において添示したものであり、符号５
は基部、６はブラシ部、７はターミナル部、８は
折曲部を示す。第３図ロないしヘは夫々一例を示
した図であり、これらの例はいずれも板状ブラシ
のブラシ部のコミユテータ摺動面に多数の微小な
溝を緻密に形成したものである。溝１０は、コミ
ユテータとの摺動方向に対して、同図ロに示す例
では縦方向に、同図ハに示す例では横方向に、同
図ニに示す例では斜め方向に、また同図ホに示す
例では菱形或は格子状に交錯する斜めの２方向
に、形成されている。同図ヘに示す例は、板状ブ
ラシのコミユテータ摺動部位にメツキを施し或は
クラツド材を埋め込む等の処理を行つてなる面９
に多数の微小な溝を緻密に形成したものであり、
勿論溝は図示の如き縦方向に限らず、第３図ロな
いしホに示したのと同様な方向に形成することが
できる。

第４図は本発明の他の実施例を示す図であつ
て、この実施例においては、板状ブラシのフオー
ク状ブラシ部のコミユテータ摺動面に多数の微小
な縦方向の溝が緻密に形成されている。

以上の各例において、多数の微小な溝を緻密に
形成するための方法としては、プレスやロールな
どにより成形する方法、即ち塑性加工により成形
する方法がとられる。このような塑性加工による
成形を行うことによつて、研磨加工によつて成形
される場合に研磨クズが非所望に被着されること
がなくなり、かつこのような塑性加工による成形
手段は溝を成形する上での大量生産技術の面から
も優れている。そして一般には、第３図イ図示の
如くブラシとして打抜く前の板体に上記微小な溝
を予め形成しておいた上で、図示の如く打抜くよ
うにされる。

第５図は本発明の効果を示す実験成積のグラフ
である。このグラフは、板状ブラシのコミユテー
タ摺動面の条件のみ異りその他の構成は同一であ
る３個の小型モータに夫々直流6Vの電圧を印加
し、無負荷で2400rpmの速度で約25分間運転した
ときの各モータの回転速度変動率を時間に対して
プロツトしたものであつて、横軸は時間（１目盛
１分）を表わし、縦軸は回転速度変動率をパーセ
ントで表わしている。本図グラフイは、ブラシの
コミユテータ摺動面に平均深さ12μの多数の微小
な溝を第３図ロの如く縦方向に緻密に形成した板
状ブラシを用いたモータに対するグラフであつ
て、回転速度変動率は0.1％以下であり、安定し
た回転を示している。同図グラフロは、ブラシの
コミユテータ摺動面に平均深さ12μの微小な溝を
第３図ハの如く横方向に緻密に形成した板状ブラ
シを用いたモータに対するグラフであつて、回転
速度変動率は0.3％以下であり、かなり安定した
回転を示している。同図グラフハは、ブラシのコ
ミユテータ摺動面が溝を有せず平滑である従来の
板状ブラシを用いたモータに対するものであつ
て、回転速度変動率は最大2.2％を示しており、
回転速度の変動が大きいことを示している。以上
のグラフから明らかなように、対象とした板状ブ
ラシを用いた場合（グラフイおよびロは）は、従
来の板状ブラシを用いた場合（グラフハ）に比べ
て、モータの回転速度の変動が遥かに小さい。な
お、対象とした板状ブラシにおいても、コミユテ
ータ摺動面に縦方向に多数の溝を施したブラシの
方が、横方向の多数の溝を施したブラシよりも好
結果を与えることが以上のグラフからわかる。

第６図は本発明の効果を示す更に他の実験結果
を表わした図である。この図は、板状ブラシのコ
ミユテータ摺動面の条件を同じくする或る多数個
数のモータを同一運転条件下で運転したときに
0.5％以上の回転速度変動率を示したモータの出
現した割合を求めるという実験を、板状ブラシの
コミユテータ摺動面の条件を種々に変えて（勿論
他の除件は変えないで）行ない、それら各条件に
おいて求めた値を柱状グラフで示したものであつ
て、横軸はブラシのコミユテータ摺動面の条件を
表わし、縦軸は回転速度変動率0.5％以上のモー
タが出現した割合（以下単に出現率と略称する）
をパーセントで表わす。図中イは、ブラシのコミ
ユテータ摺動面が溝を有せず平滑である場合の出
現率を示す。ロ，ハ，ニ，ホおよびヘは、それぞ
れブラシのコミユテータ摺動面に平均深さが夫々
3μ、12μ、30μ、40μおよび60μの多数の微小な溝
を緻密に形成した場合である。これら各場合にお
いて、左側の値は溝を第３図ロのように縦方向に
形成した場合の出現率を、また右側の値は溝を第
３図ハのように横方向に形成した場合の出現率を
示す。図からわかるとおり、対象とした板状ブラ
シを用いた場合ロないしヘにおいては、コミユテ
ータ摺動面が平滑な従来の板状ブラシを用いた場
合イに比べて、出現率が遥かに低くなつている。
従つて対象とした板状ブラシは、コミユテータ摺
動面が平滑である従来の板状ブラシに比べて、モ
ータの回転速度の変動を小さくするのに有効であ
ることは明らかである。なお、この図から、本発
明の中でも、縦方向に溝を形成したブラシの方
が、横方向に溝を形成したブラシに比べて、モー
タの回転速度の変動を小さくする効果が大きいこ
と、また該効果は溝が深いほど大きいことがわか
り、本発明においては、縦方向の溝であつて、溝
の平均深さが12μ以上であることが必要とされ
る。

以上説明したように、本発明によれば、板状ブ
ラシのコミユテータ摺動面に多数の微小な凹凸を
緻密に設けるという簡単で廉価になし得る手段に
より、モータの回転速度を変動を小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は小型モータの回転部分およびブラシを
とり出して示した斜視図、第２図は本発明の板状
ブラシの構成を概念的に示す概念図、第３図は本
発明の板状ブラシの実施例を示す断片的平面図
（但し同図イは従来のブラシを比較のために示し
たものである）、第４図は本発明の板状ブラシの
他の実施例を示す断片的平面図、第５図は本発明
の効果を示す実験成績図、第６図は本発明の効果
を示す更に他の実験成績図である。 図中、１は回転子、２はコミユテータ、３はシ
ヤフト、４は板状ブラシ、５は基部、６はブラシ
部、７はターミナル部、８は折曲部、１０は溝を
表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コミユテータに直接接触するコミユテータ摺
   動面が導電性板状の金属体で構成される板状ブラ
   シを有する小型モータにおいて、板状ブラシのコ
   ミユテータ摺動面にその平均深さが12μ以上で
   60μ以下の多数の微小な溝であつてかつ縦方向に
   形成された溝が塑性加工によつて緻密に形成され
   ていることを特徴とする小型モータの板状ブラ
   シ。