JP3536376B2 - 小型モータ - Google Patents
小型モータInfo
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Description
音響機器等に使用される小型モータに関する。
される小型モータは、金属ブラシにコンミュテータ(整
流子片)をしゅう動接触させ、ロータに巻かれた巻線コ
イルに電流を通電することでモータを回転している。こ
の種のモータは、ブラシレスモータと比較して安価であ
り、OA機器等の低価格化に貢献している。
による火花、あるいはコンミュテータの段差や接触抵抗
によりブラシが大きく振動して、ブラシとコンミュテー
タの接触圧力が大きくなる。このために、ブラシとコン
ミュテータの接触部が異常に磨耗し、ブラシレスモータ
に比べて寿命の点で性能が劣る不都合があった。
ラシの振動を低減し、磨耗を抑えていた。図10はブラ
シに制振材を貼付した状態を示している。
造を成す整流子片であり、32はブラシホルダー33か
らブラシ支持部34を支点に整流子片30に接している
ブラシである。また、制振材60はブラシ32の長手方
向上に制振材60の長さ方向を一致させるように貼付し
てある。また、図では示していないがブラシの先端部は
3〜6本に分岐している。
め、ブラシと整流子の接触部の通電性や、磨耗粉による
制振材とブラシの粘着性の問題を考慮に入れて、制振材
60を図のようにブラシホルダー33付近に貼り、制振
材の構成、あるいは材質を変えることにより振動を抑制
していた。
位置が微妙にずれただけで、制振材を貼付したブラシの
共振周波数が変化し、それに伴いブラシと整流子片の接
触圧力も変化する。そのため、整流子片やブラシの磨耗
が一様ではなく、モータの寿命が製品によってバラツキ
を生じた。また、制振材の割合が増える程ブラシ自体の
振動は抑えられるが、その反面、ブラシが有する共振周
波数が大きくなり、ブラシと整流子の接触圧力が大きく
なった。そのためブラシと整流子に異常な磨耗が生じモ
ータの寿命が低下する事態が生じた。
動モードを解析した結果、図11の様にブラシ支持部3
6と、ブラシ37と整流子38の接触点39との中間点
40が最も変化していることがわかった。ここで、lは
接触点38とブラシ支持点41の長さである。この結果
より中間点40周辺に制振材を貼付したほうが、ブラシ
の振動を抑えられ従来の貼付位置では十分な制振効果を
得られていないことがわかった。
シの制振効果を向上させ、かつブラシの有する共振周波
数を低値で一定に保つことによりブラシと整流子の異常
な磨耗を防止し、ブラシ付小型モータの高寿命化を図る
ものである。
に本発明は上記の解析結果に基づき、ブラシ上にこのブ
ラシの振動を抑える制振材を貼付し、前記制振材の長手
方向の中間点を前記ブラシと整流子の接触点と前記ブラ
シのブラシ支持点との中間点に一致させ、かつ前記制振
材の長さを、前記接触点と前記ブラシ支持点との長さの
17.9〜75.0%の範囲内で貼付し、さらに、前記
ブラシの共振周波数をf0とし、その共振周波数の振動
レベルから3dB下がった振動レベルの周波数幅をΔf
とし、前記Δfを前記f0で除してこれを損失係数ηと
するときに、前記損失係数ηの値が0.1以上であり、
かつ前記f0の周波数が3800Hz以下である構成を
有する。
抑える制振材を、前記ブラシと整流子の接触点と前記ブ
ラシのブラシ支持点との中間点より前記ブラシ支持点側
に、前記接触点と前記ブラシ支持点間との長さの0〜1
0.7%の範囲内で前記制振材の長手方向の中間点を一
致させ、かつ前記制振材の長さを前記接触点と前記ブラ
シ支持点との長さの26.8〜60.7%の範囲内で貼
付し、さらに、前記ブラシの共振周波数をf0とし、そ
の共振周波数の振動レベルから3dB下がった振動レベ
ルの周波数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0で除して
これを損失係数ηとするときに、前記損失係数ηの値が
0.1以上であり、かつ前記f0の周波数が3800H
z以下である構成を有する。
抑える制振材を、前記ブラシと整流子の接触点と前記ブ
ラシのブラシ支持点との中間点より前記接触点側に、前
記接触点と前記ブラシ支持点間の長さの0〜12.5%
の範囲内で前記制振材の長手方向の中間点を一致させ、
かつ前記制振材の長さを前記接触点と前記ブラシ支持点
との長さの26.8〜57.1%の範囲内で貼付し、さ
らに、前記ブラシの共振周波数をf0とし、その共振周
波数の振動レベルから3dB下がった振動レベルの周波
数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0で除してこれを損
失係数ηとするときに、前記損失係数ηの値が0.1以
上であり、かつ前記f0の周波数が3800Hz以下で
ある構成を有する。
る制振材を、前記ブラシと整流子の接触点と前記ブラシ
のブラシ支持点との中間点から、前記接触点あるいは前
記ブラシ支持点側に前記接触点と前記ブラシ支持点間と
の長さの7.1%の範囲内で前記制振材の長手方向の中
間点を一致させ、かつ前記制振材の長さを前記接触点と
前記ブラシ支持点との長さの17.9〜64.3%の範
囲内で貼付し、さらに、前記ブラシの共振周波数をf0
とし、その共振周波数の振動レベルから3dB下がった
振動レベルの周波数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0
で除してこれを損失係数ηとするときに、前記損失係数
ηの値が0.1以上であり、かつ前記f0の周波数が3
800Hz以下である構成を有する。また、上記の構成
のいずれかにおいて、制振材として発砲ゴムを用いる小
型モータである。
中間点周辺に制振材を貼付することによりブラシの振動
を最も効率的に抑える。また、同時にブラシが有する共
振周波数も低値で一定に保てる。
ら説明する。
材をブラシの中央部に貼付した状態を示したものであ
る。
かつモータ軸11に備えられた整流子片4に接するよう
に設置してある。制振材5は図に示すようにブラシ1と
整流子片4の接触点7と、ブラシ支持点3との中間点8
(以後、ブラシの中間点8と記す)に制振材5の長手方
向の中間点10(以後、制振材の中間点10と記す)を
一致させるように貼付した。
さを示しており、以後ブラシ長さと記す。また9は制振
材5の長手方向の長さを示し、以後制振材長さと記す。
また、これ以後lは制振材長さの大きさを示す。
ており、13は負荷としてCD−ROMディスクを備え
たモータであり、ブラシの振動状態を測定するためにモ
ータの一部を切り欠いている。またモータ13はDC電
源14に接続されている。15はブラシの振動状態を測
定するレーザドップラ振動計であり、アンプ16で増幅
した測定値をオシロスコープ17で読み取る。
mm、厚さ0.1mmの燐青銅からなるブラシ上に幅0.8mm、長
さ2.8mm、厚さ1.0mmの発泡ゴムからなる制振材5を図1
の様に貼付し、ブラシ長さ12を5.6mmにしたブラシの
中間点8の振動状態を図1の矢印A方向から測定した。
図3(c)は本発明に該当するブラシの中間点8と制振
材の中間点10を一致した場合を示している。
よる制振効果を知るため比較例として上記と同様の方法
で制振材5の貼付位置を図3(a)、(b)、(d)、
(e)の位置に移動して測定した。図3(a)、(e)
は図3(c)を基準に制振材5をブラシ支持点3側、あ
るいは接触点7側に1.0mm移動した場合であり、同図
(b)、(d)は前記両方向に0.5mm移動した比較例で
ある。
してある。ここで、図4(a)は図3(a)におけるブ
ラシの振動測定結果であり、図3(e)も同様の傾向を
示した。また、図4(b)は図3(b)のブラシの振動
測定結果であり、同図(d)も同様の傾向を示した。ま
た、図4(c)は図3(c)のブラシの振動測定結果を
示している。
点10とブラシの中間点8が一致したときが最もブラシ
の振動が抑えられ、その他の図3(a)等に示す様に制
振材の中間点10がブラシの中間点8からはずれる程ブ
ラシの振動は抑えられない。
タが磨耗により停止するまでの時間を測定し、モータの
寿命を調べた。今回は1100〜2000rpmのモータ駆動を繰
り返した。図5が、その結果を示しており、図5(a)
は図3(a)におけるブラシの寿命であり、同図(e)
もほぼ同様の寿命時間であった。図5(b)は図3
(b)のブラシの寿命であり、同図(d)もほぼ同様の
寿命時間であった。また、図5(c)は図3(c)のブ
ラシの寿命を示している。
(c)の位置に制振材を貼付したほうが、モータの寿命
も図3(a)に示す従来のモータの貼付位置に比べて向
上することがわかった。
について図6に示すように制振材5を位置Iから位置I
Iまで移動してブラシ1の制振特性を調べた。図におい
て7は接触点、4は整流子、2はブラシ支持部である。
ブラシ18は共振周波数と振動レベルの基準となる基本
信号を発するインピダンスヘッド19上に取付けられて
おり整流子21と接している。インピダンスヘッド19
には加振機20が備えられている。マイクロメータ25
はブラシ18と整流子21の接触圧力を調整する。レー
ザ22はブラシ18の共振周波数と振動レベルを測定
し、2チャンネルの入力を有するフーリエ変換機(FF
T)23により周波数応答関数を得る。なお、24はア
ンプである。
18を振動させ、ブラシ18の共振周波数と振動レベル
をレーザ22により検知し、フーリエ変換機(FFT)
23により周波数応答関数を得る。
より振動しており、図2のように実際のモータ駆動によ
り振動したブラシを測定していないがブラシの振動状態
は同じである。
数応答関数を示している。ここでf0は共振周波数、Δ
fは共振周波数f0の振動レベルから3dB下がった振動レ
ベルの周波数幅である。
8に示す共振周波数f0に対する周波数幅Δfの比をと
った。
(数1)は損失係数ηが大きいほど振動減衰も大きくな
る事を示しており、一般に損失係数ηが0.1以上あれば
制振効果はある。
る損失係数ηと共振周波数f0を示している。図3
(c)に示す制振材の中間点をブラシの中間点に一致さ
せた場合を0として、ブラシ支持点側に制振材を移動し
た相対位置を+とし、逆にブラシと整流子の接触点に移
動した相対位置を−として表した。また、表の(a)〜
(e)は図3における(a)〜(e)の制振材の貼付位
置を示している。
中間点と制振材との中間点が一致している時が、最もブ
ラシの制振効果があることがわかった。また、図3
(c)の場所ではブラシの共振周波数も最小になってい
る。
している時がブラシ自体の振動を最も抑え、かつブラシ
の共振周波数も最小にできる。
伴いブラシの共振周波数が大きくなり、制振材による制
振効果よりも共振周波数が大きくなることによる磨耗の
ほうが影響が大きくなるので適正な制振材の長さを考察
しておく必要がある。
て、図9に示す矢印B方向にブラシの中間点8から左右
均等に制振材26を伸ばしていき、その時の制振特性と
共振周波数を調べた。ここで、測定したブラシ、及び測
定箇所は今までの実施例と同じである。
η、及び共振周波数f0の関係を示している。
るので、表より制振材の長さが1.0mm以上すなわちブラ
シの長さ5.6mmの17.9%以上ならば制振効果はある。
ようにモータを駆動した場合の共振周波数に対するモー
タの寿命は、共振周波数が3500、3800Hzでは約2500時間
とほとんど変化がなかった。これに対し4000Hzでは1000
時間、4300Hzでは800時間となった。
めには共振周波数が3800Hz以下になるように制振材の長
さを4.2mm以下、すなわちブラシの長さ5.6mmの75.0%以
下に抑える必要があった。
の長さの17.9〜75.0%の範囲内でブラシの振動を抑えら
れ、かつブラシの有する共振周波数を磨耗によるモータ
の寿命が低下しない値(以後、適正値と記す)に抑える
ことができる。
ラシの中間点を一致させることが特徴の一つであるが、
実際には、上述したようにブラシが小さいため前記両中
間点を一致させることは容易ではない。そこで、制振材
がブラシからどれだけずれても制振効果があるのか、つ
まり有効な制振効果を生ずる制振材の中間点とブラシの
中間点とのずれの範囲を調べておく必要がある。
から次のことが言える。制振材の中間点がブラシの中間
点から相対位置で±1.4mm以内のずれならば、損失係数
ηは0.10以上あり十分制振効果があるが、前記ずれが相
対位置で+0.6〜−0.7mm以内のずれ、すなわちブラシ長
さ5.6mmの+10.7〜−12.5%の範囲外になると共振周波数
が3800Hzを越えモータの寿命に影響を与える。
間点からブラシ長さの+10.7〜−12.5%以内のずれなら
ば実施例1とほぼ同様の制振効果、共振周波数が得られ
る。
+10.7、及び−12.5%離れた位置から左右均等に制振材
を伸ばしていき、その時のブラシの制振特性と共振周波
数を調べた。
ある。また、測定したブラシ、及び測定箇所は今までの
実施例と同じである。
に対する制振特性、及び共振周波数の関係を示してい
る。
数ηを0.1以上、共振周波数を3800(Hz)以下になるよう
にする。
つまりブラシの長さ5.6mmの26.8%以上ならば、損失係数
ηは0.10以上あり十分な制振効果が得られる。
ち、ブラシの長さ5.6mmの57.1%以下であれば共振周波数
が3800(Hz)以下に抑えられる。しかし、制振材の長さが
3.2mmを越えると共振周波数は急激に大きくなる。
シの長さの26.8〜57.1%の範囲内でブラシの制振効果が
あり、かつブラシの有する共振周波数を適正値に抑える
ことができる。
4に示す。表より制振材の長さ1.5mm〜3.4mmの範囲、つ
まりブラシ長さの26.8〜60.7%の範囲内でブラシの制振
効果があり、かつブラシの有する共振周波数を適正値に
抑えることができる。
中間点から相対位置で±0.4mm以内のずれ、すなわちブ
ラシ長さ5.6mmの±7.1%以内のずれならば、損失係数は
0.18以上あり、実施例1で述べた中心位置が一致したと
きの損失係数の値0.20の9割以上の減衰効果がある。
あり、共振周波数の変化も小さい。このことから上記±
7.1%以内のずれの範囲では、より効果的な制振効果が得
られる。
材を左右均等に伸ばしていき、ブラシの制振効果と共振
周波数を上記実施例と同じ方法で測定した結果を表5に
示す。
支持点側にずらした場合も同様の傾向を示した。
ちブラシ長さの17.9〜64.3%の範囲で制振効果があり、
かつ共振周波数を適正値にでき、モータの高寿命化が図
れる。なお、上記各実施例について制振材の幅を0.4mm
まで減少させ上記一連の測定を行ったが損失係数、共振
周波数はほとんど変化がなかった。従って制振材の幅に
は、ほとんど影響を受けないことがわかる。しかし、実
際にはここまでブラシを小さくすると作業に困難をきた
してしまう。
泡ゴムを用いたが、ウレタンゴム等の一般粘弾性体(弾
性定数ヤング率が0.1〜30GPa)なら同様の効果を生じる
ことは言うまでもない。
囲に制振材を貼付することによりブラシ自体の振動を抑
え、かつブラシの有する共振周波数を適正値に保つこと
ができ、その結果ブラシと整流子の接触部の異常な磨耗
を防ぎ、モータの高寿命化が図れる。
た状態を示す図
装置の全体構成図
図
す図
の全体構成図
図
解析結果を示す図
の中間点 9 制振材長さ 10 制振材の長手方向の中間点 11 モータ軸 12 ブラシ長さ
Claims (5)
- 【請求項1】 ブラシ上にこのブラシの振動を抑える制
振材を貼付した小型モータにおいて、前記制振材の長手
方向の中間点を、前記ブラシと整流子の接触点と前記ブ
ラシのブラシ支持点との中間点に一致させ、かつ前記制
振材の長さを前記接触点と前記ブラシ支持点との間の長
さの17.9〜75.0%にし、さらに、前記ブラシの共振周波数をf0とし、その共振
周波数の振動レベルから3dB下がった振動レベルの周
波数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0で除してこれを
損失係数ηとするときに、前記損失係数ηの値が0.1
以上であり、かつ前記f0の周波数が3800Hz以下
である構成を有する 小型モータ。 - 【請求項2】 ブラシ上にこのブラシの振動を抑える制
振材を貼付した小型モータにおいて、前記ブラシと前記
整流子の接触点と、前記ブラシのブラシ支持点との中間
点から、前記ブラシ支持点側に前記接触点と前記ブラシ
支持点間との長さの0〜10.7%の範囲内で前記制振
材の長手方向の中間点を一致させ、かつ前記制振材の長
さを前記接触点とブラシ支持点との長さの26.8〜6
0.7%の範囲内になるように前記制振材を前記ブラシ
上に貼付し、 さらに、前記ブラシの共振周波数をf0とし、その共振
周波数の振動レベルから3dB下がった振動レベルの周
波数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0で除してこれを
損失係数ηとするときに、前記損失係数ηの値が0.1
以上であり、かつ前記f0の周波数が3800Hz以下
である構成を有する 小型モータ。 - 【請求項3】 ブラシ上にこのブラシの振動を抑える制
振材を貼付した小型モータにおいて、前記ブラシと前記
整流子の接触点と、前記ブラシのブラシ支持点との中間
点から、前記接触点側に前記接触点と前記ブラシ支持点
間との長さの0〜12.5%の範囲内で前記制振材の長
手方向の中間点を一致させ、かつ前記制振材の長さを前
記接触点とブラシ支持点との長さの26.8〜57.1
%の範囲内になるように前記制振材を前記ブラシ上に貼
付し、 さらに、前記ブラシの共振周波数をf0とし、その共振
周波数の振動レベルから3dB下がった振動レベルの周
波数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0で除してこれを
損失係数ηとするときに、前記損失係数ηの値が0.1
以上であり、かつ前記f0の周波数が3800Hz以下
である構成を有する 小型モータ。 - 【請求項4】 ブラシ上にこのブラシの振動を抑える制
振材を貼付した小型モータにおいて、前記ブラシと前記
整流子の接触点と、前記ブラシのブラシ支持点との中間
点から、前記接触点側あるいは前記ブラシ支持点側に前
記接触点と前記ブラシ支持点間との長さの7.1%の範
囲内で前記制振材の長手方向の中間点を一致させ、かつ
前記制振材の長さを前記接触点とブラシ支持点との長さ
の17.9〜64.3%の範囲内になるように前記制振
材を前記ブラシ上に貼付し、 さらに、前記ブラシの共振周波数をf0とし、その共振
周波数の振動レベルから3dB下がった振動レベルの周
波数幅をΔfとし、前記Δfを前記f0で除してこれを
損失係数ηとするときに、前記損失係数ηの値が0.1
以上であり、かつ前記f0の周波数が3800Hz以下
である構成のブラシ 小型モータ。 - 【請求項5】 制振材として発砲ゴムを用いた請求項1
〜4のいずれかに記載の小型モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24279894A JP3536376B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | 小型モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24279894A JP3536376B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | 小型モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08107655A JPH08107655A (ja) | 1996-04-23 |
JP3536376B2 true JP3536376B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=17094451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24279894A Expired - Fee Related JP3536376B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | 小型モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (4)
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JP2008220040A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシ装置及び整流子電動機 |
JP6425254B2 (ja) | 2016-09-02 | 2018-11-21 | ミネベアミツミ株式会社 | モータ |
JP6457987B2 (ja) | 2016-09-02 | 2019-01-23 | ミネベアミツミ株式会社 | モータ、そのモータを備える回転装置及びその回転装置を備えた空調システムを備える車両 |
-
1994
- 1994-10-06 JP JP24279894A patent/JP3536376B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH08107655A (ja) | 1996-04-23 |
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