JPS60162438A - 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、」二の利用分野 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。

従来レリ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Ａ
ある。

１つは弾性を有する導電材料、例えば銅、ベリリウム銅
、銅・チタン合笠、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等およびそれらの合金）をクラ
ツド化または薄板材、線材の一部にスポット溶接等の手
段によっ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、ムクカーボン、　Ｃｕカーボン、　Ａ
ｇＣｕＣカーボンおよびそれらの材料にＳｉＣ、ＭｏＳ
２　＋　Ｐｂ　ｒエポキシ系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、スポット溶接あ
るいは圧着方式等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撮動し、こ
れによって、コミュテータ摺動部のコミュテーダセグメ
ントに対する接触面に異常な溶着が生じることと、火花
発生に伴なう黒化物（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りあったも
の）と云われる異常現象を促進する異物が生成されるこ
とがしばしは起シ問題となる。

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
込る。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６を介してモータ回転軸ｅ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かくするのみでなく、
各コミュテータ・セグメント４と接触し始める位置およ
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、互いに隣り合うコミュテータ・セグメント４の間の
ギャップ部に溜り、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［）１■記コミユテ一タ摺動部の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。すなわち、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
なるにしたが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Ａｇ０ｕ　、　Ａ
ｇｅｄ　、　ＡｇＣｕＣｄ　、　Ｃｕ　、　Ａｕ合金、
ムｑＰｄ合金、ＡｇＣｕＴｉ合金などであシ、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合金ブラシを使
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、またカーボンブラシを構成する配
合材料中には５ｉｎ２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、すなわ
ちコミュテータ摺動部３に振動減衰対策を何らｈＩケじ
ていないものは、コミュテータ摺動部の振動が大きく、
したが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図すに
示したような、コミュテータ摺動部３に振動防止用ゴム
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９を、
基材１ｏの両面に粘着剤８を塗布した構成の接着材１１
で貼付けたものは、上記第２図すの例と比較すると、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で
きない。

なお、この機器の使用上限温度は、−１０°Ｃ〜＋θＯ
℃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９、コミュテータ・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
・フラッタ−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プラン
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、３級アミンを
含浸させた部材、例えばフェルトを接着剤で固着あるい
は圧着方式等の手段で設置する。この３級アミンはベン
ゼン環を有しないリニアーな炭素結合を有するか、側鎖
を有し、その分子構造中に単数または複数個のＮ　結合
を有する３級アミンであり、１気圧下での、その沸点が
１００℃付近の物質から２５０℃のものを使用状況によ
って適切なものを選定すると特に有効である。この３級
アミンが雰囲気温度により蒸気となりモータケース内は
３級アミンの雰囲気下となるように構成する。なおモー
タ構成をＴｍ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３級アミン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図および第６図は、それぞれ不発り」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シ、１２はブラシ等を
保持するブラケット、１３はモータハウジング、１４は
３級アミンを含浸させたフェルトである。なお、コミュ
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、フェルト１４はブラケット上のコ
ミュテータ摺動部３の近傍に配置されてｈ−ｖ、’ｔた
第４図の実施例では、ブラシ基部２」二に７エルト１４
盆取り１寸けてめる。

また、第６図の実施例では、モータハウジング１３にフ
ェル）１４ｉ装備したものである。なお、第６図におい
て、１５はモータ回転軸６に取付けら扛るＩ！２１転子
獣心、１６は回転子獣心１５に巻装さ！した巻線、１７
はモータハウジング１３の内面に固雉ε７した水入磁石
、１８はモータ回転軸６を支持する軸受でりる。

なお、これらの実施νりは、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図のようにプラン基部２刀）ら回は延設され
たコミュテータ摺動部をゼし、そり摺＃Ｉ都の上にフェ
ルト１４を装置１１シてもよい。

いずｔ−Ｌの場合の犬ｆ巾例も、モータハウジング１３
、ブラケット１２よりなるモータケース内の暮囲気が３
級アミンによる蒸気券囲気になり雰囲気ガスＶこより、
ブラシおよびコミュテータ・セグメント表面に吸着する
ことを目的としたものでろ、ジ２．−ｔ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、吸着したシしている場合である
。

この時、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りあったもの）
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
体積洛シ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、凭の分子構
造に起因するものであるが、生成する力＝ボンは軟質の
ものとなり、異常机板につながらぬことが解明されてい
る。これらの現象金もとにして、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
転実験を行なった。この実験で、 ■　薗温・低湿の場合のコミュテータ・セグメントＶ（
−角常摩耗の発生する確率が高い。

■　コミュテータ・セグメントに１０μｑ程度のＤ＜１
シ、’水素の吸着がある場合、コミュテータ・セグメン
トの異常机板が緩和され、小型モータの処寿命化がはか
れる（但し継続的に炭化水素のｆｕｉ給がない場合のデ
ータである）。

との結果が缶られた（実験の結果全第６図に示す）。

そこで本発明では、上記現象金力１Φ、して、第３図、
第４１岡、第６図の実）Ｊ出側で示したように、モータ
ハウジング１３と、ブラケット１２で囲まれた内部（〆
（二３級アミンｍｆ含浸草せたフェルト１４を自己匿し
たものである。この３級アミン類は、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
の摺動抵抗を減するものである。

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、３級アミン類の蒸気圧にみあった雰囲気が
モータケース内に得られる。この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３級ア
ミン類は、その極性力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９、安定な吸着
状態と云える。この３級アミン類の吸着で、Ｐｔ。

Ａｕ　、　ｐｄ　、　Ａｇ等でできた触媒作用の強い、
コミュテータ・セグメントおよびブラシは勿論のこと、
Ｇｕでできたそれ、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、表面ヘヘ応性の高い
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Ｎ　結合の吸着力が、例えばスチレンモノマー−
９トルエンのファンデアワールス吸着、！：す強い吸着
となるためである。まだ分子構造中にＮ　基を有してい
るため、このものは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。

しかく１、−ｄｏ℃〜＋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”Ｃ付
近の物質から、２５０℃のものが特に有効であり、３級
アミンの種類で列記すると、■トリプロプルアミン・・
・・・１６７″Ｇ（１気圧下での沸点）■トリブチルア
ミン　・・・・・２１２℃　（１気圧下での沸点）など
である。

前述の３級アミン類は、ブラシ、コミュテータ表面へ吸
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、人
は６０℃、　６　％　ＲＨテスト前の整流波形、Ｂは６
０℃、５％ＲＨ１００時間テスト後の整流波形である。

また、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１０μｑ吸着させた場合の確認結果
を示し、Ｃは６０″Ｑ、６チＲＨテス［・前の整流波形
、Ｄは６０℃、５４ＲＨ３００時間テスト後の整流波形
である。さらに、３Ｆは本発明にかかる３級アミン類雰
囲気中の確認結果を示し、Ｅは６０℃。

６ｆ、ＲＨテスト前の整流波形、Ｆは６０℃、６係ＲＨ
１ｅｉＯＯ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（／ｃよれば、下
記の効果を奏する。

■　３級アミン類のコミュテータ・セグメント。

ブラシ表面へ吸着することによシ、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
る有機ガスがあってもブラシおよびコミュテータ・セグ
メント表面に吸着した３級アミン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
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・フラッタ−の低減が
得られる効果がある。

■　前記■および■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る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成図、第２図ａ　％　ａはそれぞれ
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図、第６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
の縦断面図および横断面図、第６図Ａ−Ｆは従来例およ
び本発明の整流波形を示す図である。 ３・・・・・・コミュテータ摺動部、４・・・・・・コ
ミュテータ・セグメント、１２・・・・・・ブラケット
、１３・・・・・・ハウジング、１４・・・・・・３級
アミンを含浸させたフェルト。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名ｎ　
３　図 第５図 第６図 ０Ｖ−−□□□　− ０Ｖ−□　−−−□−□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブラシ機溝部とコミュテータを有し、ブラシとコミ、テ
   ークが接触摺動する構造の小型モータにおいて、モータ
   ケース内にリニアーな炭素結合を有するか、側鎖を有し
   、その圧子構造中に単数または複数個のＮ結合を有する
   ３級アミン類の雰囲気を持たせた小型モータ。