JPH0568933B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばテープレコーダ、ビデオテー
プレコーダなどのテープを駆動する為に使用され
る小型モータに関するものである。

従来例の構成とその問題点 一般に小型モータにおけるブラシは大きくわけ
て２種類ある。１つは弾性を有する導電材料、例
えば銅、ベリリウム銅、銅・チタン合金、リン青
銅、洋白のの薄板材、あるいは線材に、貴金属合
金（例えばAu、Pd、pt、Ag、Cu等及びそれら
の合金）をクラツド化し、又は薄板材、線材の一
部にスポツト溶接等の手段によつて接合した構造
であり、もう１つは前記に述べた薄板材、あるい
は線材の一部に焼結カーボンブラシ（例えば、Ｃ
カーボン、Agカーボン、Clカーボン、AgCuカー
ボン、及びそれらの材料にSiC、MoS₂、Pb、エ
ポキシ系樹脂等を添加剤として配合したカーボン
ブラシ）を導電性接着剤、スポツト溶接、あるい
圧着方式等の手段によつて形成されているが、こ
れらのブラシを有する小型モータにおいては、コ
ミユテータ回転時にコミユテータ摺動部が不必要
振動し、これによつて、コミユテータ摺動部のコ
ミユテータ・セグメントに対する接触面に異常な
溶着が生じることと、火花発生に伴なう黒化物
（カーボン及びブラシとコミユテータ・セグメン
ト間で生ずる摺動摩耗粉が混りあつたもの）と云
われる。異常現象を促進する異物が生成される事
がしばじば起り問題となる。

小型モータのブラシでは、コミユテータ・セグ
メントに摺接するコミユテータ摺動部が、例えば
モータケースの蓋などに設けられた支持手段によ
り支持されているブラシ基部と一体に成形された
ものがある。その種のブラシとコミユテータ・セ
グメントとの接触状態を第１図に示す。

第１図において、ブラシ支持手段１に支持され
たブラシ基部２から、折り曲げられたコミユテー
タ摺動部３が伸びている。このコミユテータ摺動
部３は、ブラシ基部２から折り曲げられているこ
とによつて弾性を有し、コミユテータ・セグメン
ト４に押圧された状態で接触している。そして、
この押圧力は、ブラシ基部２とコミユテータ摺動
部３との折り曲げ角を適当に選ぶことによつて、
必要な値にすることができる。また、コミユテー
タ・セグメント４は、絶縁筒５を介してモータ回
転軸６に固定され、モータの回転とともに回転す
る。

このように、回転するコミユテータ・セグメン
ト４とコミユテータ摺動部３が摺接していること
から、両者の間で電気火花が発生し易く、この電
気火花の発生に伴つて電気ノイズや、コミユテー
タ摺動部３上に溶着が発生するなど、不都合な状
態が生じることになる。そして、この溶着の発生
はブラシの寿命を短かくするのみでなく、各コミ
ユテータ・セグメント４と接触し始める位置及び
離れる位置（第１図のａ部）に溶着が生じると、
この溶着によつてコミユテータ・セグメント４の
表面を擦過して損傷を与え、さらにこの擦過によ
つて生じた切削層が、互いに隣り合うコミユテー
タ・セグメント４の間のギヤツプ部に溜り、その
ためにコミユテータ・セグメント相互間が導通さ
れるという不都合が発生し、モータの性能そのも
のまで低下してしまうという欠点があつた。な
お、前記コミユテータ摺動部のａ部において電気
火花がよく発生する。

この最大の原因はブラシの振動である。即ち、
ブラシの振動で電気火花が頻繁に起こり、これに
よつて溶着の発生が促進され、摺動面の荒れを招
く。荒れが大きくなるに従つて更に電気火花の発
生が増加し、ついにはモータの要求特性を得るこ
とが不可能となり、起動停止に至るものがある。

一般に、コミユテータ摺動部３の材質は前記の
ごとく貴金属合金ブラシ、あるいは焼結カーボン
ブラシであり、コミユテータ・セグメント４の材
質は、AgCu、AgCd、AgCuCd、Cu、Au合金、
AdPd合金、AgCuTi合金などであり、貴金属合
金ブラシを使用した場合、これらは、両者がほぼ
同様の材質であることから摺動抵抗が1.0ともな
り、摺動界面で擦過傷が発生し易い不利な組合せ
である。また、焼結カーボンブラシを使用した場
合は貴金属合金ブラシを使用した時に比べて摺動
抵抗は小さくなるといえども、擦過傷の危険性は
あり、又、カーボンブラシを構成する配合材料中
にはSiO₂等の不純物が混入されており、貴金属
合金ブラシと同様に摺動界面で擦過傷が発生し易
い不利な組合せになつている。

これらの欠点の原因となつている電気火花を抑
制する手段を有していない第２図ａに示した構造
のもの、即ちコミユテータ摺動部３に振動減衰対
策を何ら講じていないものは、コミユテータ摺動
部の振動が大きく、従つて常温の使用でも溶着が
容易に発生し、寿命の長い、品質のすぐれたもの
は得がたい。また第２図ｂに示したような、コミ
ユテータ摺動部３に振動防止用ゴム７を粘着剤８
で貼付けたもので、常温での振動吸収がよく、火
花の発生をおさえることができるが使用上限温度
の60℃近くになると粘着剤の粘性が著しく低下
し、防振ゴム７の摺動部への接着力が減少し、振
動吸収能力が低下して火花の発生が多くなり、寿
命の短い、品質の不安定なものとなつてしまう。
さらに第２図ｃに示したような、コミユテータ摺
動部３に振動防止用シート９を、基材１０の両面
に粘着剤８を塗布した構成の接着材１１で貼付け
たものは、上記第２図ｂの例と比較すると、高温
での粘着材の粘性の低下が、ある程度小さいもの
の充分とは云えず、高温での長寿命、高品質を得
ることは出来ない。

なお、この機器の使用雰囲気温度は、−10℃〜
＋60℃で使用するものが多い。

発明の目的 本発明は、コミユテータ摺動部と、コミユテー
タ・セグメントの摺動性の改善を図り、コミユテ
ータ・セグメント表面の擦過損傷によるモータ寿
命の短縮を防止し、また、テープレコーダ等の機
器等へ組込まれた場合のワウ・フラツターの低減
が得られる高性能の小型モータを提供するもので
ある。

発明の構成 前記目的を達成するために、本発明は、薄板状
あるいは線状、金属弾性体からなるブラシ基部及
び、このブラシ基部から延設され、あるいはこの
ブラシ基部の一部に固設されたコミユテータ摺動
部を有するブラシを備えた小型モータにおいて、
モータケース内の一部、例えばブラケツト上のコ
ミユテータ摺動部の近傍に、エステルアルコール
を含浸させた部材、例えばフエルトを接着剤で固
着あるいは圧着方式等の手段で設置する。このエ
ステルアルコールはベンゼン環を有しないリニア
ーな炭素結合を有するか、側鎖を有し、その分子
構造中に単数又は複数個の−OH基を有するエス
テルアルコールであり、１気圧下での、その沸点
が100℃付近の物質から250℃付近のものを使用状
況によつて適切なものを選定すると特に有効であ
る。このエステルアルコールが、雰囲気温度によ
り蒸気となりモータケース内はエステルアルコー
ルの雰囲気下となるように構成する。

なお、モータ構成を簡単にするため、前記ブラ
シまたはコミユテータ摺動部に前記エステルアル
コールを直接塗布する構成を用いてもよい。

実施例の説明 第３図、第４図及び第５図はそれぞれ本発明の
実施例を示したものである。ここで、第１図のも
のと同一名称部分には同一符号を付してあり、１
２はブラシ等を保持するブラケツト、１３はモー
タハウジング、１４はエステルアルコールを含浸
させたフエルトである。なお、コミユテータ摺動
部３はカーボンブラシで構成している。

第３図の実施例では、フエルト１４はブラケツ
ト１２上のコミユテータ摺動部３の近傍に配置さ
れており、また第４図の実施例では、ブラシ基部
２上にフエルト１４を取り付けてある。

また、第５図の実施例では、モータハウジング
１３にフエルト１４を装備したものである。な
お、第５図において、１５はモータ回転軸６に取
付けられる回転子鉄心、１６は回転子鉄心１５に
巻装された巻線、１７はモータハウジング１３の
内面に固定された永久磁石、１８はモータ回転軸
６を支持する軸受である。

なお、これらの実施例は、いずれもブラシ基部
２の先端部にコミユテータ摺動部３を固着した構
成になつているが、第１図のようにブラシ基部２
から曲げ延設されたコミユテータ摺動部を有し、
その摺動部の上にフエルト１４を装備してもよ
い。いづれの場合の実施例も、モータケーシング
１３、ブラケツト１２よりなるモータケース内の
雰囲気がエステルアルコールによる蒸気雰囲気に
なり、雰囲気ガスにより、ブラシ及びコミユテー
タ・セグメント表面に吸着する事を目的としたも
のであり、その手段はこの限りではない。

ところで、これまでの文献や実験などで、コミ
ユテータ摺動部とコミユテータ・セグメントの溶
着し易い状態、あるいは溶着や異常摩耗や導通不
良の起こり易い状態が解明されつつある。異常の
起り易い状態は、ブラシ摺動部とコミユテータ・
セグメントが、摺動する部位の雰囲気か、または
コミユテータ・セグメント自体へ不飽和環状炭化
水素が存在したり、吸着したりしている場合であ
る。この時、黒化物（カーボン及びブラシとコミ
ユテータ・セグメント間で生ずる摺動摩耗粉が混
りあつたもの）と云われる、異常現象を促進する
異物が生成する。

この異物は、不飽和環状炭化水素が摺動部とコ
ミユテータ・セグメント間のアークによつて燃焼
するとき、単位体積当りのカーボン量が多く、不
完全燃焼することと、またその分子構造に起因す
るものであるが、生成カーボンの結合状態が密と
なるため、硬質のカーボンが出来るためと思われ
る。

また、不飽和環状炭化水素以外の炭化水素の雰
囲気、およびコミユテータ・セグメントへの吸着
では、その分子構造に起因するものであるが、生
成するカーボンは軟質のものとなり、異常現象に
つながらぬ事が解明されている。これらの現象を
もとにして、微量の炭化水素の吸着したコミユテ
ータ・セグメントを用いて長期間の運転実験を行
なつた。この実験で、 高温、低湿の場合のコミユテータ・セグメン
トに異常摩耗の発生する確率が高い。

コミユテータ・セグメントに10μｇ程度の炭
化水素の吸着がある場合、コミユテータ・セグ
メントの異常現象が緩和され、小型モータの長
寿命化がはかれる。（但し継続的に炭化水素の
補給がない場合のデータである。） との結果が得られた。（実験の結果を第６図に示
す）。

そこで本発明は、上記現象を考慮して、第３
図、第４図、第５図の実施例で示したように、モ
ータハウジング１３と、ブラケツト１２で囲まれ
た内部にエスルアルコール類を含浸させたフエル
ト１４を配置したものである。このエステルアル
コール類は、不飽和環状炭化水素とは、その分子
構造の点で最も異なり、そのため異常現象の１つ
である硬質の黒化物生成に対して最も遠い存在と
なり、カーボン生成があつても極めて軟質のもの
となり、コミユテータ摺動部とコミユテータ・セ
グメントの摺動抵抗を減ずるものである。

上記構成において、異常現象の発生する確率の
高い高温・低湿では、エステルアルコール類の蒸
気圧にみあつた雰囲気がモータケース内に得られ
る。この２重結合を有しない、またベンゼン環を
有しない、リニアーな炭素結合を有するか、側鎖
を有するエステルアルコール類は、その分子構造
中へ単数又は複数個の−OH基を有しており、−
OH基は、その極性力により、金属表面へ、水素
結合による吸着力を有する。

水素結合による吸着は、フアンデアワールスの
引力により、吸着する有機ガスに比べて、２倍以
上の力で吸着しており、安定な吸着状態と云え
る。このエステルアルコール類の吸着で、Pt、
Au、Pd、Ag等で出来た、触媒作用の強い、コミ
ユテータ・セグメント及びブラシは、勿論のこ
と、Cuで出来たそれ、また焼結カーボンブラシ
の表面及びそれ以外の金属表面へも吸着し、表面
へ反応性の高いガス（スチレンモノマー、トルエ
ン等）が付着する事を防止する。

これは−OH基の吸着力が、例えばスチレンモ
ノマーやトルエンのフアンデアワールス吸着より
強い水素係合吸着となるためである。また、ブラ
シ、コミユテータ、セグメント間のアークで、燃
焼が起る場合でも、エステルアルコール類は、そ
の分子構造中へ酸素を有しており、不完全燃焼に
よるタール類の生成がほとんどなく、接触不良と
なる黒化物の生成も微少で、よく燃焼し、接点障
害を起こすことがない。

しかも、−10℃〜＋60℃が通常の使用環境範囲
となる小型モータでは１気圧下での沸点が、100
℃付近の物質から、250℃付近のものが特に有効
であり、エステルアルコールの種類で列記する
と、 乳酸エチル……154℃（１気圧下での沸点） グリコール酸エチル……160℃（１気圧下で
の沸点） ２ヒドロキシエチルアセテート……188℃
（１気圧下での沸点） Ｌ−リンゴ酸ジエチル……253℃（１気圧下
での沸点） などである。この内、沸点の低い乳酸エチル、グ
リコール酸エチルなどは、ブラシ、コミユテータ
を製造した直後、あるいは、モータとして組立を
行なう際、あらかじめブラシ、コミユテータの面
へ、吸着させておくと一層効果的である。

前述のエステルアルコール類は、ブラシ、コミ
ユテータ表面へ吸着し、単分子膜を形成するた
め、潤滑性も極めて向上し、接触部分の摩耗も著
しく減少する。（実験の結果を第６図に示す。） なお、第６図において、Ａ，Ｂは不飽和環状炭
化水素を有するスチレンモノマー雰囲気中の整流
波形を示し、Ａは60℃、５％RHテスト前の整流
波形、Ｂは60℃、５％RH100時間テスト後の整
流波形である。又、Ｃ，Ｄは炭化水素（トルエ
ン）をコミユテータ・セグメント表面に約10μｇ
吸着させた場合の確認結果を示し、Ｃは60℃、５
％RHテスト前の整流波形、Ｄは60℃、５％
RH300時間テスト後の整流波形である。さらに
Ｅ，Ｆは本発明にかかるエステルアルコール類雰
囲気中の確認結果を示し、Ｅは60℃、５％RHテ
スト前の整流波形、Ｆは60℃、５％RH1500時間
テスト後の整流波形である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、下記の効果を奏する。

エステルアルコール類のコミユテータ・セグ
メント、ブラシ表面へ吸着することにより、潤
滑作用が働き、摺動部の異是摩耗や擦過損傷が
防止できる効果がある。

スチレンモノマーやトルエン等のベンゼン環
を有する、有機ガスがあつてもブラシ及びコミ
ユテータ・セグメント表面に吸着したエステル
アルコール類の皮膜で保護され黒化物の生成も
微少となり、ブラシ、コミユテータ・セグメン
ト間の接触不良を防止出来る。また接触不良を
起さないため電気ノイズの発生も減少し、接触
不安定に伴なう小型モータの速度の安定化も図
られ、結果的には小型モータが使用される機器
のワウ・フラツターの低減が得られる効果があ
る。

前記及びの結果、1V〜30V程度の比較
的低電圧用の小型モータの品質が向上し、寿命
を大幅に延ばすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成図、第２図ａ〜ｃは、そ
れぞれ従来例のコミユテータ摺動部の構成を示す
図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の実施例
の構成図、第５図ａ，ｂは本発明のさらに他の実
施例にかかる小型モータの縦断面図及び横断面
図、第６図Ａ〜Ｆは従来例及び本発明の整流波形
を示す図である。 ３……コミユテータ摺動部、４……コミユテー
タ・セグメント、１２……ブラケツト、１３……
ハウジング、１４……エステルアルコール類を含
浸させたフエルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ブラシ機構部とコミユテータを有し、ブラシ
   とコミユテータが接触摺動する構造の小型モータ
   において、モータケース内にリニアーな炭素結合
   を有するか、側鎖を有し、その分子構造中に、単
   数又は複数個の−OH基を有するエステルアルコ
   ール類の雰囲気を持たせた小型モータ。