JPS60162448A - 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、Ｐ
ｔ、Ａｇ、Ｃｕ等及びそれらの合金）をクラツド化１、
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、あるいは線材の一部に焼結カーボンブラシ（例えば
Ｃカーボン、　Ａ　ｇカーボｙ、Ｃｕカーボｙ　、　Ａ
ｇＣｕＣカーボン、及びそれらの材料にＳｉＣ，ＭｏＳ
２゜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、スポット溶接あるい
は圧着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
生に伴なう黒化物（カーボン及びブ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りあったもの）
と言われる、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／トに
摺動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プラ
ン基部と一体に成形され／こものがある。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、折り曲げ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け、ブラシ基部２
から折り曲げ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、との押圧力は、プラン基部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って、
必要な値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上に溶着が発生ず
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ａ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１−４の間の
ギャップ部に溜り、そのためにコミ。ケース・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った。

なお、前記コミュテータ摺動部の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、これによって溶着の発
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なり、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１１１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の月質は、ＡｇＣｕ　
、ＡｇＣｄ　、ＡｇＣｕＣｄ　、Ｃｕ　、Ａｕ合金。

ＡｑＰｄ合金ＡｇＣｕＴｆ　合金などであり、貴金属合
金ブラシを使用し／こ場合、これらは、両者がほぼ同様
の利質であることがら摺動抵抗が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、
焼結カーボンプランを使用シフ／へ場合は厩金属合金ブ
ラ／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＃　Ｉｔ中には３１０２等の不純物が混入さ
れており、肘金属合金ブラフと同様に摺動界面で擦過傷
が発生し。

易いｆ利な組合になっている。

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（ｉ’ｌ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？４Ｉがだい。丑だ第２図すに示
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（＝Ｊけだものは、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Ｙの摺動部への接着力が減少し、振動吸収能力
が低下し−Ｃ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。さらに第２図Ｃに示し
だような、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で貼伺けだものは、上記第２図すの例と比較すると
、高温での粘着剤の粘性の低下が、ある程度小さいもの
の充分とは菖えず、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℃〜１６０
℃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ξコミュテ〜り・セグ
メントの摺動性の改善を図り、コミュテータ・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
・フラッタ−１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、モータケース内の一部、例えばブラ
ケット上のコミュテータ摺動部の近傍に、モノアルコー
ルを含浸させた部材、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設置する。このモノアルコー
ルは２重結合を有しない、まだ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
構造中に一層Ｈ基を有するモノ・アルコールであり、１
気圧下での、その沸点が１００℃イ１近の物質から２６
０℃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。このモノアルコールが、雰囲気温度に
よシ蒸気となりモータケース内はモノアルコールの雰囲
気下となるように構成する。なお、モータ構成を簡単に
するだめ、前記ブラシまたはコミュテータ摺動部に前記
モノ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、１２はブラシ等を保持
するブラケット、１３はモータハウジング、１４はモノ
アルコールを含浸させたフェルトである。なお、コミュ
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、まだ第
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図のようにブラフ基部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、モータケース内の雰囲気がモ
ノ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験などで、コミュテータ
摺動部とコミュテータ・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、またはコミュテータ・セグメント自体へ不飽和
環状炭火水素が存在したり、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・
セグメント間で生ずる摺動摩耗粉が混りあったもの）と
言われる、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ュテー
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、
１だ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、異常現象につなか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／こ。この実験で、 ０）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１０μｑ程度の炭化水
素の吸着がある場合、コミュテータ・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ａ（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図の実施例で示したように、モータハウジング
１３と、プラケット１２で囲まれた内部に、モノアルコ
ール類を含浸させたフェルト１４を配置したものである
。このモノアルコール類は、不飽和環状炭化水素とは、
その分子構造の点て最も異なり、そのだめ異常現象の１
っ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。

上記構成において、異常現象の発生ずる確率の高い高温
・低湿では、モノアルコール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２屯結合をイ］し
ない、まだベンゼン環を有しない、リニアーな炭素結合
を有するか、側鎖を有するモノアルコール類は、その分
子構造中へ−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、ファ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、安定な吸着状態と言える。

このモノ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、コミュテータ・セグ
メント及びプランは、勿論のこと、Ｃｕで出来だそれ、
捷だ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）が伺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やト
ルエンのファンデアワールス吸着より強い水素結合吸着
となるためである。まだ、グラブ。

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、モノアルコール類は、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、２６０℃のものが特に有効であり、モノアル
コールの種類で列記すると、■　ｎ−プロビールアルコ
ール　・・・・・９７．２℃（１気圧下での沸点） ■　インブチルアルコール　・・・・・・１０６°〜１
０９℃（１気圧下での沸点） ■　インアミルアルコール　・・・・・１２８°〜１３
２℃（１気圧下での沸点） ■　ジインブチルカルビノール・・・・・・１７６°〜
１８４℃（１気圧下での沸点） ■　ノルマルオフチールアルコール　・・−・・１９３
°〜１９６℃（１気圧下での沸点） などである。この内、沸点の低いｎ−プロビールアルコ
ール、インブチルアルコールなどは、プラ／、コミュテ
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、あらかじめプラン。

コミュテータの血へ、吸着させておくと一層効果的であ
る。

前述のモノアルコール類は、ブラシ、コミョテ〜夕表面
へ吸着し、単分子膜を形成するため、潤滑性も極めて向
」二し、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イｊ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℃、６％ＲＨテスト前の
整流波形、Ｂは６０℃、５係ＲＨ１００時間テスト後夕
整流波形である。又、Ｃ，Ｄは炭化水素（トルエン）ヲ
コミュデータ・セグメント表面に約１０μｑ吸着させた
場合の確認結果を示し、Ｃは６０℃、ｓ％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は本発明にかかるモノアルコール類　囲
気中の確認結果を示し、Ｅは６０℃、６％Ｒ）（テスト
前の整流波形、Ｆは６０℃、６％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。

■　モノアルコール類のコミュテータやセグメント、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、モノ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・フラッタ−の
低減が得られる効果がある。

Ｃｉ）　Ａ１１Ｂｅ（ｆ）ゎＯｏ！’！、”　ｔＪ’−
ｆｌｙ＝＝ｐ。ＡＪｔｙ＞Ｅ　’／ 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
れ従来例のコミュテータ摺動部の構成を示ず図、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−互は従来例及び本
発明の整流波形を示ず図である。 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・・・・・・モノ
アルコール類を含浸させたフェルト。 第１図 第２図 （α） （す 第３図 １ 第　５ｒＲ

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
   、その分子構造中に一層Ｈ基を有するモノアルコール類
   の雰囲気を持たせた小型モータ。