JPH0568936B2 - - 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、AgCuCカーボン、及びそれ
らの材料にSiC、MoS₂、Pd、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、あるいは圧着方式等の
手段によつて形成されている。しかし、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、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９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９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１２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の提供するもので
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、オキシ単環テルペンを含浸
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着設する。このオキシ単
環テルペ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、側鎖を有するものであり、１
気圧下でその沸点が100℃付近の物質から250℃の
ものを使用状況によつて適切なものを選定する。
このオキシ単環テルペンが、雰囲気温度により蒸
気となり、モータケース内はオキシ単環テルペン
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オキシ単環テ
ルペ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図及び第４図は、それぞれ本発明の一実施
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、また、
１４はブラシ等を保持するブラケツト、１５はモ
ータハウジング、１６はオキシ単環テルペンを含
浸させたフエルトである。

第３図の実施例では、フエルト１６はブラケツ
ト１４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１６を取り付けてある。

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１６を着設しても
よい。いずれの場合の実施例も、モータケース内
の雰囲気が、オキシ単環テルペンによる蒸気雰囲
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５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図の実施例で示したように、モータハウ
ジング１５と、ブラケツト１４で囲まれた内部の
コミユテータ摺動部近傍にオキシ単環テルペン類
を含浸させたフエルト１６を配置したものであ
る。このオキシ単環テルペン類は、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、オキシ単環テルペン類の蒸
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水素結合を有する
オキシ単環テルペン類は極性力により金属表面に
強力に吸着する。この吸着は、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、安全な吸着状態と云える。このオ
キシ単環テルペン類の吸着で、Au、Pd、Pt、
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。

これはオキシ単環テルペンの吸着力が、バラフ
イン類を除いては、例えばスチレンモノマー・ト
ルエン等の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するためであ
る。第６図に実験の結果を示す。なお、第６図は
コミユテータ・セグメント表面の写真で、ａはテ
スト前のコミユテータ・セグメント表面の状態を
示し、ｂは不飽和環状炭化水素（スチレンモノマ
ー）雰囲気中（60℃、５％RH）100時間テスト
後のコミユテータ・セグメント表面の状態を示す
ものである。又、ｃ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60℃、５％RH、300時間テスト後の状
態を示すものである。さらに、ｄは本発明にかか
るオキシ単環テルペン類雰囲気中は（60℃、５％
RH）1500時間テスト後の状態を示すものであ
る。

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℃付近のものまで有効で
あり、オキシ単環テルペンの種類で列記すると、 γターピネオール……114〜115℃ （１気圧下での沸騰点） βターピネオール……209〜210℃ （752mmHgでの沸騰点） αターピネオール……219〜221℃ （１気圧下での沸騰点） １−メントール……216.5℃（１気圧下での昇華） ｄ−シヨウノウ……209℃（１気圧下での昇華） などである。

前述のオキシ単環テルペン類は、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５図に示す。） なお、第５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は本発明にかかるオキシ単環テルペン類雰
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。

オキシ単環テルペ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オキシ単
環テルペン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、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〜Ｆは従来例及び本発明の
整流波形を示す図、第６図ａ〜ｄは従来例及び本
発明のコミユテータ・セグメント表面の状態を示
す説明図である。 ３……コミユテータ摺動部、４……コミユテー
タ・セグメント、１４……ブラケツト、１５……
ハウジング、１６……オキシ単環テルペン類を含
浸させたフエルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ブラシとコミユテータが接触摺動するブラシ
   機構部とコミユテータを内蔵したモータケース内
   に、ベンゼン環を有しないオキシ単環テルペン類
   の雰囲気を持たせた小型モータ。