JPS60162440A - 小型モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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っは弾性を有する導電材料、例えば銅、べＩ
Ｊ　ＩＪウム鋼、鋼・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　、　ＰＣ、Ａｇ、　Ｃｕ等及びそれらの合金）を
クラツド化、又は、薄板材、線材の一部にスポット溶接
等の手段によって接合した構造であり、もう１つは前記
に述べた薄板材、あるいは線部の一部に焼結カーボンブ
ラシ（例えば、Ｃカーボア、Ａｇカーボン、Ｇｕカーボ
ｙ　、　Ａｇａｕｃカーボン、及びそれらの材料にＳｉ
Ｃ、ＭＯ８２、Ｐｂ　。

エポキシ糸樹脂等を添加剤として配合したカーボンブラ
シ）全導電性接着剤、スポット溶接、あるいは圧冶方式
等の手段によっ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、コミュテータ回転時にコ
ミュテータ摺動部が不必要に振動し、これによって、コ
ミュテータ摺動部のコミュテータ・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９勿（カーボン及び）゛ラシとコミュテータ・セグ
メント間で生ずる摺動摩耗粉が混シあったもの）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、コミュテータ・セグメントに
摺接するコミュテータ摺動部が、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はれたものがある。その種のブラシ
とコミュテータ・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、折り曲けられたコミュテータ摺動部３が伸
びている。このコミュテータ摺動部３は、ブラシ基部２
から折り曲けられていることによって弾性を有し、コミ
ュテータ・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とコミュテー
タ摺動ｔ４１Ｘ３との折り曲げ角を適当に選ぶことによ
って、心安な櫃にすることができる。また、コミュテー
タ・セグメント４は、絶縁筒６を介してモータ回転軸６
に固定さオｔ、モータの回転とともに回転する。

このように、回転するコミュテータ・セグメント４とコ
ミュテータ摺動部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って
電気ノイズや、コミュテータ摺動部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全知かくするのみでなく、
各コミュテータ・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４部）に溶着が生じると、この溶
着によってコミュテータ・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って生じた切削屑が
、互いに隣り合うコミュテータ・セグメント４の間のキ
ャップ部に溜り、そのためにコミュテータ・セグメント
相互間が導通さｔｉ、るという不都合が発生し、モータ
の性能そのもの寸で低下してしまうという欠点があった
。なお、前記コミュテータ摺動部の４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、これによって溶層の発
生が促進され、摺動面の荒れを招く。荒れが大きくなる
に従っ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カリ、起動停止に至る
ものがある。

一般に、コミュテータ摺動部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プランであり、
コミュテータ・セグメント４の材質は、ムｇＧｕ　、　
Ａｇｅｄ　、　ＡｇＣｕＣｄ　、　Ｃｕ　、　Ａｕ合金
。

Ａｇｐａ合金、　ＡｇＣｕＴｉ合金などであシ、負金属
合金プランを使＋１１１．た場合、これらは、両者がほ
ぼ同様の材質であることがら摺動抵抗が１９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。才
た、焼結カーボンプランを使用した場合は負金属合金ブ
ラシを使用した時に比べて摺動也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ば５ｉ０２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っている。

これらの欠点の原因となっている′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、
即ちコミュテータ摺動部３に振動減衰対策を何ら講じて
いないものは、コミュテータ摺動部の振動が大きく、従
っ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イＥｊかたい。また第２図（ｂ）
に示したような、コミュテータ摺動部３に振動防止用ゴ
ム７を粘着剤８で貼イリけたものは、常温での振動吸収
がよく、火花の発生音おさえることができるが使用上限
温度の６０°Ｃ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ってしまう。

をらに第２図（Ｃ）に示したような、コミュテータ摺動
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ｔｉｔ、
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け云えず、
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’Ｃ〜」−
６０°Ｃで使用するものが多い。

発明の目的 本発明は、コミュテータ摺動部と、コミュテータ・セグ
メントの摺動部の改善を図り、コミユテータ・セグメン
ト表面の擦過損傷にょ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寸れた場合のワウ
・フラッタ−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、薄機状あるいは
線状、金属弾性体からなるプラン基部及び、このブラシ
基部から蝙設され、あるいは、このブラシ基部の一部に
固設されたコミュ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−ス内の一部、例えばブ
ラケット」二のコミュテータ摺動部の近傍に、アルキル
アミドを含浸させた部材、例えばフェルトを接着剤で固
着あるいは圧着方式等の手段で着設する。このアルキル
アミドはベンゼン環を有しない、リニアーな炭素結合を
イイするか、側鎖を有し、その分子構造中に単数又は複
数個の一層〇ＮＨ−結合を有する、アルキルアミドであ
り、１気圧下での、その沸点が１００°Ｃ（＝Ｊ近の物
質から２６０°Ｃのものを使用状況によって適切なもの
を選定すると特に有効である。このアルキルアミドが雰
囲気温度にょシ蒸気となりモータケース内はアルキルア
ミド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ュテータ摺
動部に前記アルキルアミド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６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、１２ｉＪブラシ等を保
持するブラケット、１３は、モータハウジング、１４は
アルキルアミドを含浸させたフェルトである。なお、コ
ミュテータ摺動ｒＸｌｉ　３　ｉ、１カーボンブラシで
構成している。第３図の実施例では、フェルト１４はブ
ラケット１２上のコミュテータ摺動部３の近傍に配置さ
れており、址た第４図の実施例では、ブラシ基部２上に
フェルト１４を取り付けである。

また、第６図の実施例では、モータハウジング１３にフ
ェルト１４を装備したものである。なお、第６図におい
て、１６はモータ回転軸６に取付けらハ、る回転子鉄心
、１６は回転子鉄心１６に巻装されり巻線、１７はモー
タハウジング１３の内面に固定ちれた永久磁石、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の先躊
部にコミュテータ摺動部３を固着した構成になっている
が、第１図のようにプラン基部２から曲げ延設されたコ
ミュテータ摺動部を有し、その摺動部の上にフェルト１
４を装備してもよい。

いづれの場合の実施例も、モータ・・ウジング１３゜ブ
ラク−りｌ・１２よりなるモータケース内の雰囲気が、
アルキルアミドによる蒸気雰囲気になり雰囲気カスによ
り、ブラシ及びコミュテータ・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装などで、コミュテータ
摺動部とコミュテータ・セグメントノ溶着し易い状態、
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
部とコミュテータ・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ュテー
タ・七グメント間で生ずる摺動摩耗粉が混りあったもの
）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って燃焼するとき、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、
捷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グ〔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−Ｉｎ！
気、およびコミュテータ・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芒
れている。これらの現象をもとにして、微量の炭化水素
の吸着したコミュテータ・セグメントを用いて長期間の
運転実験を行なった。この実験で、 ■　高温・低湿の場合のコミュテータ・セグメントに異
常摩耗の発生する確率が高い。

■　コミュテータ・セグメントに１０μｇ程度の炭化水
素の吸着がある場合、コミ１．アーク・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６図の実施列で示したように、モータハウジング
１３と、ブラケツト１２で囲まれた内部にアルキルアミ
ド類を含浸させたフェルト１４を配置したものである。

このアルキルアミド類は、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、
カーボン生成があっても極めて軟質のものとなり、コミ
ュテータ摺動部とコミュテータ・セグメントの摺動抵抗
を減するものである。

」二記構成において、異常現象の発生する確率の高い高
温・低湿では、アルキルアミド類の蒸気圧にみあった雰
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、側鎖を有するアルキルアミド類は、その分子構造
中・＼単数又は複数個の一層〇ＮＨ−結合を有しており
、−０ＯＮＨ−結合は、その極性力により、金属表面へ
強力に吸着する。

−ＧＯＮＨ−結合による吸着は、フ１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。

このアルキルアミド類の吸着で、Ｐｔ、ムｕ、Ｐｄ。

ｋｇ等で出来た、触媒作用の強い、コミュテータ・セグ
メント及びブラシは、勿論のこと、ＣＵで出来たそれ、
捷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）カ付着スる事を防止する。

これは−〇〇ＮＨ−結合の吸着力が、例えばスチレンモ
ノマーやトルエンのファンデアワールレス吸着より強い
吸着となるためである。また、ブラシ、コミュテータ・
セグメント間のアークで、燃焼が起る場合でも、アルキ
ルアミド類は、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°Ｃ〜＋６０°Ｃ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°Ｃ
付近の物質から、２５０°Ｃのものが特に有効であり、
アルキルアミドの種類で記すると、ｎ−エチルアセトア
ミド・・・・・・・・・２０５°Ｃ（１気圧下での沸点
） などである。

前述のアルキルアミド類は、ブラシ、コミュテータ表面
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、Ｋ）　、　
（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°Ｃ１ｓ％Ｒ
）１テスト前の整流波形、（Ｂ）は６０°Ｃ１ｓ％ＲＨ
１００時間テスト後の整流波形である。又、（Ｃ１、（
Ｄ）は炭化水素（トルエン）をコミュテータ・セグメン
ト表面に約１０〃ｇ吸着させた場合の確認結果を示し、
（Ｃ＞は６０°Ｃ１ｓ％ＲＨテスト前の整流波形、（Ｄ
）は６０°Ｃ１ｓ％ＲＨ３００時間テスト後の整流波形
である。さらに、（Ｅｌ　、　（Ｆ）は本発明にかかる
アルキルアミド類雰囲気中の確認結果を示し、α）は６
０°Ｃ１ｓ％ＲＨテスト前の整流波形、ア）は６０°Ｃ
１ｓ％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。

■　アルキルアミド類のコミュテータ・士グメント、プ
ラン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。

■　スチレンモノマーヤトルエン等のベンゼン環を有す
る、有機カスがあってもブラシ及びコミュテータ・セグ
メント表面に吸着したアルキルアミド類の皮膜で保護さ
才Ｌ、黒化物の生成も微少となり、ブラシ、コミュテー
タ・セグメント間の接触不良を防止出来る。また接触不
良奮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ｒｌｌ、結
果的には小型モータが使用される機器のワウ・フラクタ
ーの低減か得られる効果がある。

（２）前記■及び■の結果、小型モータの品質が向上１
〜、寿命を大幅に延ばすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

、＠１図は従来汐りの構成図、第２図ｔａ）〜（Ｃ）は
そわ。 ぞれ従来例のコミュ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６
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・・・・・・コミュテータ摺動部、４・・・・・・
コミュテータ・セグメント、１２・・・・・・ブラケッ
ト、１３・・・・・・ハウジング、１４・・・・・・ア
ルキルアミド類全含浸芒ぜたフェルト。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名ｆ（
ｊ 第３図 第　５　顯 第６図 ＯＶ□ θｙ□□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブラシ機構部とコミュテータを有し、ブラシとコミュテ
   ータが接触摺動する構造の小型モータにあ・いて、モー
   タケース内にリニア〜を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−Ｃ０ＮＨ−結
   合を有するアルキルアミド類の雰囲気を持たせた小型モ
   ータ。