JPS6231346A - 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ー・ビデオテープレコ
ーダーなどのテープを駆動するために使用される小型モ
ータに関するものである。

従来の技術 接点開閉回数の最も多い小型モータの例で説明すると、
一般に小型モータにおけるブラシは、大きくわけて二種
類ある。一つは、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、線材の一部にスポット溶接の手段によって接合し
た構造であり、もう一つは、前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、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，Ｍ。

ｓ、、ｐｂ、エポキシ系樹脂などを添加剤として配合し
たもの）を導電性接着剤、スポット溶接、あるいはカシ
メ方式などの手段によって形成されているが、これらの
ブラシを存する小型モータにおいては、コミュテータ回
転時に、ブラシしゅう動部が不必要に振動し、これによ
ってブラシしゅう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
う黒化物（カーボン及びブラシとコミュテータ・セグメ
ント間で生ずるしゅう動摩耗粉が混じり合ったもの）と
言われる異常現象を促進する異物が生成されることがし
ばしば起こり問題となる。小型モータのブラシの一例と
して、コミュテータ・セグメントにしゅう接するブラシ
しゅう動部が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ュテータ・セグメン
トとの接触状態を第４図に示す。

第４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、折り曲げられたブラシしゅう動部３が伸び
ている。このブラシ基部２、ブラシしゅう動部それ自体
が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とブラシしゅう動部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、整流子基台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。

発明が解決しようとする問題点 このように、しゅう接するコミュテータ・セグメント４
とブラシしゅう動部３からは、整流時及び、接触点の断
続により電気火花が発生し、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・セグメント４、ブラシ
しゅう動部３に消耗や溶着が発生するなど、不都合な状
態が生じる。

例えば、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４図のａ部）に溶着が生じると、
この溶着物がコミュテータ・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屑が
、互いに隣会うコミュテータ・セグメント４の間のギャ
ップ部（第４図のｂ部）に溜まり、そのためにコミュテ
ータ・セグメント相互間が導通され回転不安定になる。

また例えば、消耗によりコミュテータ・セグメント表面
の面粗度が粗くなると、ブラシの振動の原因となり、電
気火花の発生を助長し、更に消耗を進行し、異常摩耗な
どの原因となったり、電気ノイズや整流位置のズレなど
モータの性能そのものを低下してしまう。

なお、前記ブラシしゅう動部３コミユテータ・セグメン
ト４との接触面ａにおいてもっともよく電気火花が発生
する。もちろんしゅう接するコミュテータ・セグメント
４とブラシしゅう動部３には、電気火花を原因としない
機械的な摩耗も生じるのはいうまでもない。

一般に、よく用いられるブラシしゅう動部３の材質は前
記のごとく貴金属合金あるいは焼結カーボンであり、コ
ミュテータ・セグメント４の材質は、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ
等の貴金属合金（例えば、ＡｇＣｕ、ＡｇＣｄ、ＡｇＣ
ｕＣｄ、ＡｇＣｕＴｉなど）からなる。特に貴金属ブラ
シとの組み合わせでは、いずれも、表面エネルギーが高
く両者がほぼ同様の材質であることから、しゅう接面で
擦過傷が発生し易い不利な組み合わせである。また、焼
結カーボンブラシとの組み合わせにおいても、貴金属合
金ブラシと較べてしゅう動抵抗は小さくなるといえども
、ブラシを構成する配合材料中には、Ｓｉｎ、などの不
純物が少なからず混入しており、擦過傷の危険性はあり
、また貴金属合金ブラシの場合と同様に貴金属合金のカ
ーボンの場合は、しゅう接面で擦過傷が発生し易い不利
な組み合わせになる。第５図（ａ）の例は、これらの欠
点の原因となっている電気火花を、抑制する機械的手段
を有していない構造を示す。即ちブラシしゅう動部３に
振動減衰対策を何等講じていないものは、ブラシしゅう
動部の振動が大きく、火花の発生が多くなり、溶着、消
耗が起こり易い。

第５図（ｂ）の例は、ブラシしゅろ動部３に振動減衰対
策を講じた構成を示す。即ちブラシしゅう動部３に、防
振ゴム９を粘着剤８で貼り付けたものであり、常温にお
いては振動吸収がよく、火花の発生を抑えることができ
る。しかし、使用上限温度の６０℃近くにおいては粘着
剤の粘性が著しく低下し、防振ゴム９のしゅう動部３と
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、寿命の長い品質の優れたものは得難くなる
。さらに第５図（ｃ）は、第５図（ｂ）と同様にブラシ
しゅう動部３に振動減衰対策を講じた構造の別の例を示
す。即ちブラシしゅう動部３に防振シート１２を基材１
０の両面に粘着剤８を塗布した構成の接着材１１で貼り
付けたものであり、上記第５図（ｂ）の例と比較すると
、高温での粘着剤の粘性の低下が、ある程度抑えられる
ものの不充分であり、高温での長寿命、高品質を満足す
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。

本発明は、モータのブラシとコミュテータのしゅう動に
より発生するブラシ・コミュテータの消耗、溶着による
擦過損・機械的摩耗によるモータ寿命短縮の防止を図る
ものである。

問題点を解決するだめの手段 前記問題点を解決するために、薄板状あるいは線状金属
弾性体からなるブラシ基部および、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
ブラシしゅう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
ブラシしゅろ動部の近傍に、ベンジルアルコールを含浸
させた部材、例えばフェルトを接着剤で固着あるいは圧
着方式などの手段で着設する。

この、ベンジルアルコールが雰囲気温度により蒸気とな
り、モータケース内はベンジルアルコールの雰囲気とな
るように構成する。なお、モータ構成を簡単にするため
、前記ブラシまたはブラシしゅう動部に前記ヘンシルア
ルコールを直接塗布する構成を用いてもよい。

作用 これまでの文献や実験などでブラシしゅう動部とコミュ
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。異常の起こり易い状態は、ブラシしゅう動部とコミ
ュテータ・セグメントがしゅう動する部位の雰囲気が、
またはコミュテータ・セグメント自体に不飽和環状炭化
水素が存在したり、吸着したりしている場合である。こ
のとき黒化物（分解生成物又はメカノケミカル反応で出
来た重合物であるカーボン様のものおよびブラシとコミ
ュテータ・セグメント間で生ずるしゅう動摩耗粉が混じ
り合ったもの）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しゅう動部とコミュ
テータ・セグメント間のアークによって燃焼するとき単
位体積当た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、硬質のカーボンがで
きるためと思われる。

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
たコミュテータ・セグメントを用いて長期間の運転実験
を行った。この実験で、 １）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。

２）コミュテータ・セグメントに１０μｇ程度のトルエ
ンなどの不飽和環状炭化水素の吸着がある場合、コミュ
テータ・セグメントの異常が緩和され、小型モータの長
寿命化がはかれる（ただし、継続的に不飽和環状炭化水
素の補給がない場合のデータである）結果が得られた。

そこで上記現象を考慮した結果、ベンジルアルコールを
用いると、スチレンモノマーやトルエンと異なりその分
子構造の中に酸素を有しているためによく燃焼し、異常
現象の−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
なりブラシしゅう動部とコミュテータ・セグメントのし
ゅう動抵抗を減する。

また、この作用は、例えば異常現象の発生する６１の高
い高温・低湿においてもベンジルアルコールの蒸気圧に
みあった雰囲気がモータケース内にえられることと、ベ
ンジルアルコールが有する極性基により金属表面に強力
に吸着するので充分の効果を得ることが出来る。

また、ベンジルアルコールを配する小型モータは、空気
の流通の少ないほぼ密閉に近い構造であるか、その小型
モータが組み込まれる機器そのものが空気の流通の少な
い構造のものの方がが好結果が得られる。

ベンジルアルコールの吸着で、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ
、等及びその合金の触媒作用の強い材料を用いたコミュ
テータ・セグメントおよびブラシは勿論のこと、Ｃｕな
どで出来たそれ、焼結カーボンブラシの表面、およびそ
れ以外のモータを構成する金属部品の表面へも吸着し、
表面へ反応性の高いガス（スチレンモノマー、トルエン
等）が付着することを防止する。これは、ベンジルアル
コール力、例えばスチレンモノマー、トルエン等のファ
ンデアワールスの引力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。本発明において有効な薬品の
物質名とその性状を示す。

以下余白。

分子式：　Ｃｂ　Ｈ５・ＣＨ２０Ｈ 分子構造：　　　　　ＣＨ２−ＯＨ し 沸騰点：２０５℃（１気圧） 融点　ニー１５℃（１気圧） 吸水率：２％（４０°ｃ・９０％ＲＨ−１気圧）前述の
ベンジルアルコールは、ブラシ、コミュテータ・セグメ
ント表面へ吸着し、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。

実施例 第１図、第２図および第３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４図のものと同一名
称部分には同一符号を付しである。図において、７は軸
受メタル、１３はブラシ、１４はブラシ１３などを保持
するブラケット、１５はモータケース下、１６はベンジ
ルアルコールを含浸させたフェルト、１７はロータコア
１８に巻装したマグネットワイヤー、１９はモータケー
ス２０の内面に固着したフィールドマグネットである。

第１図の実施例ではフェルト１６はブラケット１４上の
ブラシしゅう動部３の近傍に配置されており、また第２
図の実施例ではブラシ基部２上にフェルト１６を取り付
けである。なお、第１図、第２図の実施例では、いずれ
もブラシ基部２の先端部にカーボンブラシより成るブラ
シしゅう動部３を固着した構成になっているが、ブラシ
基部２から曲げ延設されたブラシしゅう動部を設け、そ
のしゅう動部上にフェルト１６を着設してもよい。

また、いずれの実施例も、モータケース内の雰囲気がベ
ンジルアルコールによる蒸気雰囲気になり、ブラシおよ
びコミュテータ・セグメント表面にベンジルアルコール
が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。

第６図に、従来品、比較例１）のスチレンモノマー雰囲
気中でのテスト品、比較例２）のトルエン雰囲気中での
テスト品、本発明のベンジルアルコール雰囲気中でのテ
スト品の結果を示す。

なお、ベンジルアルコールの成分に多少の不純物があっ
ても、ベンジルアルコールは、著しい効果を発揮する。

実施例における第６図の実験の結果を、第３図の゛モー
タで説明する。このモータは直流モータで、外径３０ｍ
ｍ高さ２５ｍｍの大きさで定格出力０、ＩＷ、試験時の
運転条件は、４．２　ＶＤＣ，２５ｍＡである。

このモータの空隙にポリエステルフェルト１６をポリフ
ルオロエチレン液で洗浄し脱脂したものに、ベンジルア
ルコールを含浸させたものを設置したものは、ベンジル
アルコールが徐々に蒸発し著しい効果を得ることが出来
た。前記ポリエステルフェルト１６は、その繊維の太さ
とみがけ比重を変えることによって蒸発スピードのコン
トロールが可能である。前記ポリエステルフェルト１６
のかわりに連続発泡のプラスチックまたはゴムのスポン
ジを用いても著しい効果を得ることが出来た。

また、焼結されたポーラスなフィールドマグネット１９
にベンジルアルコールを含浸させたものは、０．１ない
し０．３ｇの保持力があり著しい効果を得ることが出来
た。また、同じように、プラスチック製のブラケット１
４にブレンドしたもの、プラスチック製の整流子基台５
にブレンドしたもの、マグネットワイヤー１７に含浸さ
せたもの、軸受メタル７のメタルの油にブレンドしたも
の、マグネット１９とモータケース２０のすき間に含浸
させたもの、防振ゴム９にブレンドしたもの、第５図に
示す防振ゴム貼付用接着剤８にブレンドしたもの、また
ポリエチレンなどの気体透過性のフィルムまたはケース
に封入し小型モータ内に設置したものもベンジルアルコ
ールを保持する力があり著しい効果を得ることが出来た
。

なお、第６図において、（ａ）は６０℃、５％ＲＨ雰囲
気中での従来品のテスト前の整流波形、３００時間テス
ト後の整流波形を示し、（ｂ）は不飽和環状炭化水素ス
チレンモノマー雰囲気中での６０℃、５％ＲＨ雰囲気テ
スト前の整流波形及び１００時間テスト後の比較例１の
整流波形を示し、（ｃ）は不飽和環状炭化水素（トルエ
ン）をコミュテータ・セグメント表面に約１０μｇ吸着
させた場合における６０℃、５％ＲＨ雰囲気テスト前の
整流波形及び３００時間テスト後の比較例２の整流波形
を示し、さらに（ｄ）は本発明のベンジルアルコール雰
囲気における６０℃、５％雰囲気テスト前の整流波形及
び１５００時間テスト後の整流波形をそれぞれ示す。

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。

１）ベンジルアルコールがブラシ、コミュテータ・セグ
メント表面へ吸着することにより、潤滑作用がはたらき
、しゅう接面の異常摩耗や溶着とそれによる擦過損傷を
防止できる効果がある。第１表にその結果の一例を示す
。

２）スチレンモノマーやトルエンなどのベンゼン環を有
する有機ガスがあってもブラシ、コミュテータ・セグメ
ント表面へ吸着したベンジルアルコールの皮膜で保護さ
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の発生を防止できる。また接
触不良を起こさないため、電気ノイズの発生も減少し、
小型モータの速度の安定化も図られ、結果的には、１〜
３０Ｖ程度の比較的低電圧用の小型モータが使用される
機器のワウ・フラッタ−を低減する。第１表にその結果
の一例を示す。

３）ベンジルアルコールの潤滑作用により一般によく用
いられる動作電圧：ｌ〜３０Ｖ、電流値：１００ｍＡ前
後のマイクロモータをベンジルアルコールの雰囲気で運
転すると、電流値が５〜１０％減少し、省エネルギー化
がはかれる。第１表にその結果の一例を示す。

４）ベンジルアルコールがブラシとコミュテータのしゅ
う動により発生する振動を押さえるダンピング効果を有
し、１〜１０％の機械雑音の減少を可能とする。即ちブ
ラシに通常張りつける防振ゴムと殆ど同程度の消音効果
を有する。第１表にその結果の一例を示す。

５）ベンジルアルコールの吸湿性は、親水性ヲ有する一
〇Ｈ基と疎水性を有する一Ｃ−Ｃ−（炭素結合部）のバ
ランスが理想的であり、４０℃・湿度９０％ＲＨの雰囲
気中でも吸水率は、２０％以下となり金属を腐食するほ
ど湿潤することなく潤滑効果の大きいものとなる。

前記１）〜５）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できた。

以下余白。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例の構成図
、第３図は本発明の実施例のモータの半断面図、第４図
は一般的なブラシ、コミュテータの構成を示す図、第５
図（、ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来例のブラシしゅう動
部の代表的構成を示す図、第６図（ａ）〜（ｄ）は従来
例、比較例、本発明の実施例における小型モータの整流
波形を示す図である。 ３・・・・・・コミュテータしゅう動部、４・・・・・
・コミュテータ・セグメント、１４・・・・・・プラケ
ット、１６・・・・・・フェルト、２０・・・・・・モ
ータケース。

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
   ータがしゅう動する構造の小型モータにおいて、モータ
   ケース内に、ベンジルアルコールの雰囲気を持たせたこ
   とを特徴とする小型モータ。