JPH0568935B2 - - 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、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、Cu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）を道電性
接着剤、スポツト溶接、あるいは圧着方式等の手
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に振動し、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しば起り問
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
つて生じた切削屑が、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、
AgPd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
で貼付けたものは、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
での粘着剤の粘性の低下が、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、ケトンを含浸さ
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。このケトンはベ
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−CO−の極性基を有するケトンであり、
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
が特に有効である。このケトンが雰囲気温度によ
り蒸気となりモータケース内はケトンの雰囲気下
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
部に前記ケトン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、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、１２
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はケトンを含浸させたフエルト
である。なお、コミユテータ摺動部１３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、モータハウジング
１３、ブラケツト１２よりなるモータケース内の
雰囲気が、ケトン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） そこで本発明では、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
た内部にケトン類を含浸させたフエルト１４を配
置したものである。このケトン類は、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、ケトン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
側鎖を有するケトン類は、その分子構造中へ単数
又は複数個の−CO−の極性基を有しており、−
CO−基は、その極性力により、金属表面へ強力
に吸着する。

−CO−基による吸着は、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強力に
吸着しており、安定な吸着状態と云える。このケ
トン類の吸着で、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−CO−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、ケトン類は、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
微妙で、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、ケトンの種類で列記すると、 ２オクタノン……174℃（１気圧下での沸点） ２ノナノン……195℃（１気圧下での沸点） コハク酸ジエチル……218℃（１気圧下での
沸点） ２ウンデカノン……229℃（１気圧下での沸
点） などである。

前述のケトン類は、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は本発明にかかるケトン類雰囲気中の確認
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。

ケトン類のコミユテータ・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、摺動部の異常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ケトン類
の皮膜で保護され、黒化物の生成も微妙とな
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……ケトン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−CO−の極性基を有するケトン類
   の雰囲気を持たせた小型モータ。