JPH0568937B2 - - 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。 従来例の構成とその問題点 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
の一部にスポツト溶接の手段によつて接合した構
造であり、もう一つは、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、AgCu
カーボン、及びそれらの材料にSiC、MoS₂、Pb、
エポキシ系樹脂など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
るいは圧着方式など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、コミユテータしゆ
う動部が不必要に振動し、これによつてコミユテ
ータしゆう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と、火花発
生に伴う黒化物（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しゆう動摩耗粉が混
じり合つたもの）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では、コミユテータ・セ
グメントにしゆう接するコミユテータしゆう動部
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
形されたもがある。その種のブラシとコミユテー
タ・セグメ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、折り曲げられたコミユテー
タしゆう動部３が伸びている。このコミユテータ
しゆう動部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
ータしゆう動部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とコミユテータしゆう動部３が、しゆう接し
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イズや、
コミユテータしゆう動部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４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の間のギヤツプ部に
溜まり、そのためコミユテータ・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、前期コミユテータしゆう動部の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しゆう動である。即
ち、ブラシの振動で電気火花が頻繁に起こり、こ
れによつて溶着の発生が促進され、しゆう動面の
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しゆう動部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、貴金属ブ
ラシを使用した場合、これらは、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
ゆう動界面で擦過傷が発生し易い不利な組合わせ
である。また、焼結カーボンブラシを使用した場
合は、貴金属合金ブラシを使用した時と較べてし
ゆう動抵抗は小さくなるといえども、擦過傷の危
険性はあり、またカーボン・ブラシを構成する配
合材料中には、SiO₂などの不純物が混入されて
おり、貴金属合金ブラシと同様に、しゆう動界面
で擦過傷が発生し易い不利な組合わせになつてい
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５図ａに示した構造
のもの、即ちコミユテータしゆう動部３に振動減
衰対策を何等講じていないものは、コミユテータ
しゆう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５図ｂに示したよう
な、コミユテータしゆう動部３に振動防止用ゴム
９を粘着剤８で貼り付けたものは、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、振動防止用ゴム９のしゆう動部
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５図ｃに示した
ような、コミユテータしゆう動部３に振動防止用
シート１２を基材１０の両面に粘着剤８を塗布し
た構成の接着剤１１で貼り付けたものは、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、ある程度小さいものの充分とは言え
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、コミユテータしゆう動部とコミユテ
ータ・セグメントのしゆう動部の改善を図り、コ
ミユテータ・セグメント表面の擦過損によるモー
タ寿命の短縮を防止し、また、テープレコーダな
どの機器へ組み込まれたばあいのワウ・フラツタ
ー、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、本発明の薄板状あ
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コミユテータしゆ
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、例えばブラケツト上
のコミユテータしゆう動部の近傍に、３メチル・
２オキサゾリジノン…以下（本発明の薬品）と略
す。を含浸させた部材は、例えばフエルトを接着
剤で固着あるいは圧着方式などの手段で着設す
る。この（本発明の薬品）は、ベンセン環を有し
ないリニアーな炭素結合を有するか、側鎖を有す
るものであり気圧１mmHg下でのその沸騰点が87
℃〜90℃近辺のものの中から使用状況によつて適
切なものを選定する。この、（本発明の薬品）が
雰囲気温度により蒸気となりモータケース内は
（本発明の薬品）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
またはコミユテータしゆう動部に前記（本発明の
薬品）を直接塗布する構成を用いてもよい。 実施例の説明 第１図および第２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てあり、１４は
ブラシなどを保持するブラケツト、１５はモータ
ハウジング、１６は（本発明の薬品）を含浸させ
たフエルトである。第１図の実施例ではフエルト
１６はブラケツト１４上のコミユテータしゆう動
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上にフエルト１６取り付けて
ある。 なお、これらの実施例ではいずれもブラシ基部
２の先端部にコミユテータしゆう動部３を固着し
た構成になつているが第４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しゆう動部を
有し、そのしゆう動部の上にフエルト１６を着設
してもよい。 いずれの場合の実施例も、モータケース内の雰
囲気が（本発明の薬品）による蒸気雰囲気になり
雰囲気ガスによりブラシおよびコミユテータ・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
テータしゆう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、ブラシしゆう動部とコミユ
テータ・セグメントがしゆう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。このとき黒化物（カーボンおよび
ブラシとコミユテータ・セグメント間で生ずるし
ゆう動摩耗粉が混じり合つたもの）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ゆう動部
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
起因するものがであるが、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つ
た。この実験で (1) 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。 (2) 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。実験結果を第６図に示す。 そこで、本発明では上記現象を考慮して、第１
図、第２図の実施例で示したように、モータハウ
ジング１５とブラケツト１４で囲まれた内部の、
コミユテータしゆう動部近傍に（本発明の薬品）
を含浸させたフエルト１６を配置したものであ
る。この（本発明の薬品）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、異常現象の一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しゆう動
部とコミユテータ・セグメントのしゆう動抵抗を
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（本発明の薬品）の蒸気圧にみ
あつた雰囲気がモータケース内にえられる。この
ベンゼン環を有しない、水素結合を有する（本発
明の薬品）は、その極性基により金属表面に強力
に吸着する。この吸着は、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強力に吸着
しており安定な吸着状態と言える。 （本発明の薬品）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が好結果が得られる。 （本発明の薬品）の吸着で、Au、Pd、Pt、
Ag等で出来た触媒作用の強いコミユテータ・セ
グメントおよ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の表面およびそ
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
することを防止する。これは、（本発明の薬品）
が、例えばスチレンモノマー、トルエン等のフア
ンデアワールスの引力により吸着する有機ガスに
比べて強力に吸着するためである。 本発明の薬品の分子構造と代表特性を示すと、

【化】 ３メチル・２オキサゾリジノン。 融点。……15℃（765mmHgでの融点） 沸騰点。……87〜90℃（１mmHgでの沸騰点） である。 前述の（本発明の薬品）は、ブラシ、コミユテ
ータ・セグメント表面へ吸着し、単分子膜を形成
するため、潤滑剤も極めて向上し、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。） 実験の結果を、第３図のモータで説明すると、
4.2Vで運転するこの直流モータは外径30mm高さ
25mmのもので25ｍＡの電流がその回路を流れるも
のである。なお、第３図の構成においては、モー
タハウジング１５にフエルト１６を装備したもの
である。第３図において、１７は回転子鉄心、１
８は巻線、１９はモータハウジング１５の内面に
固定された永久磁石２０，２１はメタル軸受であ
る。 このモータの内部に設けたポリエステルフエル
トをポリフルオロエチレン液で洗浄し脱脂したも
のに、（本発明の薬品）を含浸させたものは、（本
発明の薬品）が徐々に蒸発し著しい効果を得るこ
とが出来た。このフエルトは、その繊維の太さと
みかけ比重を変えることによつて蒸発スピードの
コントロールが可能である。このフエルトのかわ
りに連続泡のプラスチツ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。 永久磁石１９に含浸させたものは、フエライト
マグネツトがポーラスであるため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、 (1) プラスチツク製のブラケツト４にブレンドし
たもの (2) プラスチツク製の整流子基台にブレンドした
もの (3) 巻線１８に含浸させたもの (4) メタル軸受２０，２１の油にブレンドしたも
の (5) 永久磁石１９とモータハウシング１５の間に
含浸させたもの (6) 第５図に示す防振ゴム９にブレンドしたもの (7) 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 も（本発明の薬品）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，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（本発明の薬品）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。 (1) （本発明の薬品）のブラシ、コミユテータ・
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、しゆう動部の異常摩耗や擦過損
傷が防止できる効果がある。 (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つてもブラシ、コミユ
テータ・セグメント表面へ吸着した（本発明の
薬品）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
接触不良を防止できる。また接触不良を起こさ
ないため、電気ノイズの発明も減少し、接触不
安定に伴う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
ツターの低減が得られる効果がある。 (3) （本発明の薬品）の沸騰点は、気圧１mmHg
下でのその沸騰点が87℃〜90℃の範囲にあり、
使用条件−10℃〜＋60℃の雰囲気内でモータを
使用する場合、モータ内の（本発明の薬品）が
接点に吸着し潤滑膜を生成する限界濃度の
0.1ppm以上となり効果の大きいものとなる。 (4) （本発明の薬品）の吸湿性は、親水性を有す
る≡Ｎ基等と疎水性を有する−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30％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。 (5) （本発明の薬品）の吸湿性が良好であること
から絶縁抵抗も充分であり漏洩電流も少なく省
エネルギーのモータが得られる。 動作電圧：4.2V 電流値：100ｍＡの従来の
マイクロモータを（本発明の薬品）の雰囲気で
運転したものは、電流値が５〜10％少ないすぐ
れたマイクロモータとなつた。 (6) ブラシが整流子と接触するときや離れると
き、（本発明の薬品）がダンピング効果を発揮
し、１〜10％の機械雑音の減少を可能とした。
すなわちブラシに通常張りつける防振ゴムとほ
とんど同程度の消音効果を有するものである。 (7) （本発明の薬品）は、その分子構造に起因す
るものであるがマグネツトワイヤー１８のポリ
ウレタン被覆や防振ゴム９を膨潤させることも
なくモータの特性を損なうことのない効果の大
きいものである。 (8) 前記(1)〜(7)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。

【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
にかかる小型モータの構成図、第３図は本発明の
他の実施例にかかる小型モータの断面図、第４図
は従来例の構成図、第５図ａ〜ｃはそれぞれ従来
例のコミユテータしゆう動部の構成を示す図、第
６図は本発明の効果を確認した小型モータの整流
波形の結果をあらわす図である。 ２……ブラシ基部、３……コミユテータしゆう
動部、４……コミユテータ・セグメント、１４…
…ブラケツト、１５……モータハウジング、１６
……（本発明の薬品）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
   とコミユテータがしゆう動する構造の小型モータ
   において、モータケース内に３メチル・２オキサ
   ゾリジノンの雰囲気を持たせたことを特徴とする
   小型モータ。