JPH0611175B2

JPH0611175B2 - 小型モ−タ

Info

Publication number: JPH0611175B2
Application number: JP59111132A
Authority: JP
Inventors: 成徳宇田; 寛高尾; 滋近藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS60255040A

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）をクラッド化、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、スポット溶
接、あるいは圧着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
ブラシでは、コミュテータ・セグメントに摺接するコミ
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は、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、この押圧力は、ブラシ基部２とコミュテー
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
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、互いに隣会うコミュテータ・セグメント４の間のギ
ャップ部に溜まり、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、前期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摺動である。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
ミュテータ・セグメント４の材質は、AgCu，AgCd，AgCu
Cd，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、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、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、摺動界面で擦過
傷が発生し易い不利な組合わせになっている。

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に振動減衰対策を何等講じていない
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
すぐれたものは得がたい。また第２図ｂ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
定なものとなってしまう。さらに第２図ｃに示したよう
な、コミュテータ摺動部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、コミュテータ摺動部とコミュテータ・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
・フラッター、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は、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、単数または複数の−ＮＨ₂−結合を有する一級アミン類
の薬品……以下（本発明の薬品）と略す。

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（本発明の薬
品）は、ベンゼン環を有しないリニアーな炭素結合を有
するか、側鎖を有するものであり、一気圧下でのその沸
騰点が１００℃〜２５０℃近辺のものを使用状況によっ
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ュテータ摺
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３図および第４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、１４はブラシなどを保持するブ
ラケット、１５はモータハウジング、１６は（本発明の
薬品）を含浸させたフェルトである。第３図の実施例で
はフェルト１６はブラケット１４上のコミュテータ摺動
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上にフェルト１６を取り付けてある。

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図のようにブラシ基部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１６
を設けてもよい。

いずれの場合と実施例も、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。異常の起こり易い状態は、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ュテ
ータ・セグメント間で生ずる摺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５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
図の実施例で示したように、モータハウジング１５とブ
ラケット１４で囲まれた内部の、コミュテータ摺動部近
傍に（本発明の薬品）類を含浸させたフェルト１６を配
置したものである。この（本発明の薬品）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、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）の蒸気圧にみあった雰囲気が
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）の吸着で、Au，Pd，Pt，Ag等で出来た
触媒作用の強いコミュテータ・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
パラフィン類を除いては、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。Ａ）テスト前
の品、Ｂ）スチレンモノマー雰囲気中でのテスト品、
Ｃ）トルエン雰囲気中でのテスト品、Ｄ）（本発明の薬
品）雰囲気中でのテスト品、の結果を示す。また分子構
造中に（アミノ基）を有しているため金属を腐食から守
る防錆力も有している。したがって、金属部品を長期に
安定に保護する。しかも、−１０℃〜＋６０℃が通常の
使用環境雰囲気となる小型モータでは一気圧下での沸騰
点が１００℃付近のものから２５０℃付近のものまで有
効であり、（本発明の薬品）を列記すると、単数または複数の−ＮＨ₂−結合を有する一級アミン類（例）２オクタンアミン……１６３〜１６４℃（一気圧下での
沸騰点）オクチルアミン……１８８℃（一気圧下での沸騰点）ヘキシルアミン……１３０℃（762mmHgでの沸騰点）１．６ヘキサンジアミン……８１．５℃（10mmHgでの沸
騰点）などである。

前述の（本発明の薬品）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。
（実験の結果を第５図に示す）なお、第５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）をコミュテータ・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６
０℃，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テスト前と整流波形、Ｆ
は６０℃，５％ＲＨ１５００時間テスト後の整流波形で
ある。

また第６図のＡはテスト前の整流子の表面の状態を示
し、Ｂは不飽和環状炭化水素（スチレンモノマー）雰囲
気による１００Ｈｒテスト後の状態を示し、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吸着させた場合の３００Ｈｒテスト後
の状態を示し、Ｄは（本発明の薬品）の雰囲気による１
５００Ｈｒテスト後の状態を示すものである。なお、い
ずれも６０℃，５％ＲＨ雰囲気としている。

発明の効果以上の説明から明らかな如く本発明によれば、下記の効
果を奏する。

１）（本発明の薬品）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、
摺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
する有機ガスがあっても、ブラシ、コミュテータ・セグ
メント表面は、その表面へ吸着した（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
ミュテータ・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、電気ノイズの発生も減少
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、結果的には小型モータが使用される機器のワウ・フ
ラッターの低減が得られる効果がある。

３）前記１）および２）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る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成図、第２図は従来例のコミュテー
タ摺動部の構成を示す図、第３図および第４図はそれぞ
れ本発明の実施例の構成を示す断面図、第５図は比較例
および本発明の整流波形を示す図、第６図は比較例及び
本発明のコミュテータ・セグメント表面の状態を示す説
明図である。３……コミュテータ摺動部、４……コミュテータ・セグ
メント、１４……ブラケット、１５……ハウジング、１
６……（本発明の薬品）を含浸させたフェルト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−255041（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−255894（ＪＰ，Ａ) 特公平５−86005（ＪＰ，Ｂ２) 炭素材料学会偏「電機用ブラシとその使い方」、日刊工業新聞社、第２版昭和52年３月１日発行、Ｐ．149〜150 ＪｏｕｒｎｕｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ．19，Ｎｏ．１Ｐ．１〜10 Ｊａｎ．1948 ＡＭＥＲＩＣＡＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＰＨＹＳＩＣＳ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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摺動する構造の小型直流モータにお
いて、モータケース内にベンゼン環を有しない単数また
は複数の−ＮＨ₂−結合を有する一級アミン類の雰囲気
を持たせた小型モータ。