JPH0568934B2 - - 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
プレコーダなと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つは弾性を有すで導電材料、
例えば銅、ベリウム銅、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、Pb、エポ
キシ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が、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
で生ずる摺動摩擦粉が混りあつたものつと云われ
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ズルや、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、互いに隣合うコミユテー
タ・セグメント４の間にギヤツプ部に溜り、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、
ブラシに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に示すような、コミユ
テータ摺動部３に振動防止用ゴム７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つてしまう。さら
に第２図ｃに示したように、コミユテータ摺動部
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剤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・フラツターを低減
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、例えばブラケツト状のコミ
ユテータ摺動部の近傍に、エーテルアルコールを
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設置する。このエー
テルアルコールはベンゼン環を有しない、リニア
ーな炭素結合を有するが、側鎖を有し、その分子
構造中に単数又は複数個の−OH基を有するエー
テルアルコールであり、１気圧下での、その沸点
が100℃付近の物質から250℃付近のものを使用状
況によつて適切なものを選定すると特に有効であ
る。このエーテ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エーテルアルコール
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ため、前記ブラ
シまたはコミユテータ摺動部に前記エーテルアル
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５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ツト、１３はモ
ータハウジング、１４はエーテルアルコールを含
浸させたフエルトである。なお、コミユテータ摺
動部３はカーボンブラシで構成している。

第３図の実施例では、フエルト１４はブラケツ
ト１２上のコミユケータ摺動部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１４を取り付けてある。

また、第５図の実施例では、モータハウジング
１３にフエルト１４を装備したものである。な
お、第５図において、１５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１４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、エーテル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擦や導通不
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擦粉が混
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の思われ
る。また、不飽和環状炭化水素以外の炭化水素の
雰囲気、およびコミユテータ・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５図の実施例で示したように、
モータハウジング１３と、ブラケツト１２で囲ま
れた内部にエーテルアルコール類を含浸させたフ
エルト１４を配置したものである。このエーテル
アルコール類は、不飽和環状炭化水素とは、その
分子構造の点で最も異なり、このため異常現象の
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・セグメントと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、エーテルアルコール類の蒸
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２重結合を有しない、またベンゼン環を
有しない、リニアーな炭素結合を有するか、側鎖
を有するエーセルアルコール類は、その分子構造
中へ単数又は複数個の−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、２倍以
上の力で吸着しており、安定な吸着状態と云え
る。このエーテル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
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−OH基の吸着力が、例えばスチレンモ
ノマーやトルエンのフア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。また、ブラ
シ、コミユテータ・セグメント間のアークで、燃
焼が起る場合でもエーテルアルコール類は、その
分子構造中へ酸素を有しており、不完全燃料によ
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、250℃付近のものが特に有効
であり、エーテルアルコールの種類で記すると、 １，３ジメトキシ２プロパノール
……169℃（１気圧下での沸点） などである。

前述のエーテルアルコール類は、ブラシ、コミ
ユテータ表面へ吸着り、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、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は本発明にかかるエーテルアルコール類雰
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。

エーテルアルコール類のコミユテータ・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エーテルア
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、1V〜30V程度の比較
的低電圧用の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，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……コミユテータ摺動部、４……コミユテー
タ・セグメント、１２……ブラケツト、１３……
ハウジング、１４……エーテルアルコール類を含
浸させたフエルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ブラシ機構部とコミユテータを有し、ブラシ
   とコミユテータが接触摺動する構造の小型モータ
   において、モータケース内なリニアーな炭素結合
   を有するか、側鎖を有し、その分子構造中に単数
   又は複数個の−OH基を有するエーテルアルコー
   ル類の雰囲気を持たせた小型モータ。