JPS60162442A - 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】 産業上の利用分野 本発明１は、例えばテープレコーダ、ビテオテーブレコ
ーダなどのテープを駆動する為に使用きれる小型モータ
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ー４大きくわけて２種
類ある。１つは弾性を有する導電材料、例えば銅、ベリ
リウム銅、銅・チタン合金、リン■銅、洋白の薄板材、
あるいは線利に、貴金属合金（例えばＡｕ、　Ｐｄ、　
Ｐｔ、　Ａｇ、　Ｇｕ等及びそれらの合金ンをクラツド
化、又は薄板劇、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、もつ１つは前記に述べた薄
板材、あるいは線イ」の一部に焼結カーボンプラン（例
ｉｔｘ、ｃカーボン、Ａｑカーボン、　Ｇｕカーボン、
　ＡｇＣｕカーボン、及びそれらの拐料にＳｉｎ、　Ｍ
ｏＳ２．　Ｐｂ、エポキシ系樹脂等を添加剤として配合
したカーボンプラノ）を導’ｊｂ：性接着剤、スポット
溶接、あるいは圧着方式智の手段によって形成これてい
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浴着が生じるこ
とと、火花発生に伴なう黒化物（カーホ゛ン及び）゛ラ
シとコミュテータ嘩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
が生成き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音１（３ｉ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・−夕摺動部３との折り曲げ角を適当に選ぶことに
よって、心安な値にすることができる。甘だ、コミュテ
ータ・セグメン１−４は、絶縁筒６を介してモータ回転
軸６に１司定芒れ、モータの回転とともに回転する。

このよりに、回転するコミ−データ・セグメン１−４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
、谷コミーデータ・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。

この浴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一
ノ削屑が、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寸で低下してしまうという欠点があ
った。なお、１）ＩＪ記コミーテデー摺動部の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、ブラシの
振動で電気火花が頻繁に起こり、これによってｆＪ’Ｍ
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／、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の濁質は、ＡｇＣｕ、　Ａ
ｇＣｄ、　ＡｇＣｖ＋Ｃ；ｄ、　Ｃｕ、　Ａｕ合金、Ａ
ｇＰｄ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イ］
質であることがら摺動抵抗が１．Ｑ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きくなるといえとも、
擦過傷の危険性はあり、又、カーホンプランを構成する
配合利料中には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ら講じていない
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、品個の
すぐれたものはイ（１がだい。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で貼イ・ｊけたものは、常温での振動吸収がよく、
火花の発生をかさえることができるが使用上限温度の６
０°Ｃ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ｆ：ｉ宅
力が低下して火花の発生か多くなり、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１０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ζいものの充分どは云えず、高温での長寿
命、高品質を得ることは出来ない。

なか、この機器の使用雰囲気篇度は、−ｄｏ℃〜＋６ｏ
“°Ｃで使用するものが多い。

発明の１４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因り、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Ｗｌ（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
固設されたコミュテータ摺動ｉ化を有するブラシを備え
た小型モータにおい−Ｃ、モータケース内の一部、例え
ばブラケット」二のコミュテータ摺動部の近傍に、エス
テルを含浸させた部（机例えばフェルトを接着剤で固着
あるいけ圧着方式等の手段で設置する。このエステルは
ベンゼン環を有しない、リニアーな炭素結合を有するか
、側鎖を有し、その分子構造中に単数又は複数個の−Ｃ
ＯＯ−結合金有するエステルであり、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。

このエステルが雰囲気温度により蒸気となりモータケー
ス内はエステ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
はコミュテータ摺動部に前記エステ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
するブラケット、１３はモータハウジング、１４はエス
テル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１２上のコミュテ
ータ摺動部３の近傍に配置されており、捷た第４図の実
施例では、ブラシ基部２上にフェルト１４４・取すイ１
１けである。

捷た、第５図の実施例では、モータハウジング１３にフ
ェルト１４を装備したものである。なお、第５図におい
て、１５Ｖｉモ〜り回転軸６に取イリけられる回転子鉄
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の内面に固定これた永久磁石、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
ｇ（（Ｋコミュテータ摺動部３を同情した構す又になっ
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、その摺動部の土にフェ
ルト１４を装ｆｊｉｉｉ　ｔ、てもよい。

いづれの場合の実施例も、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雰囲気が、エステ
ルによる蒸気芥囲気になり雰囲気ガスにより、ブラシ及
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、これ捷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り２、ブラシ摺
動部とコミュテータ・セグメントが、　ｔＦＪ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。この時、黒化物（カーボン及びブラシとコ
ミ・・テーク・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
ためと思われ十・ 捷た、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、その分そ
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ｔ］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・トグメントヲ用いて長１υＪ間の
運転実験を１１なっ／こ。この実験′Ｃ１ ６、）高温・低湿の場合のコミュテータ・セグメントに
異常摩ＬＬの発生する確率が高い。

（ｇ＋　コミュテ−タ・上ダメントに１０μｑ稈）川の
炭化水素の吸着がある場合、コミュテータ・セグメント
のＷ常現象が緩１１１さ−ＪＬ、小型モータの長ノオ品
化か（Ｊかオｌも。（但（２継続的に炭化水素の補給か
ない場合の戸−夕である。） とのれ−１４４か（ｊｌら）また６、（ヲ−りゆの結果
を第６図に示す） そこで本４１′：明では、上６］シ現象を考陶、して、
第３図、第４図、第５図の実ＭｌｌＩ例で示したように
、七−タハウジング１３と、ブラケット１２Ｔ囲１れ／
こ内部にニスデル類を含浸ネせたフェルｌ−１４ｆ、ｃ
７配置したものである。このエステル類は、不飽第１１
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？Ｊ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１１４成において、異常現象の発生する確率の高い
高１’ｌ’ｌｌ’ｌ・低湿では、エステル類の蒸気圧に
みあった雰囲気が七−タケース内に得られる。このベン
ゼン環をイＪしない、リニアーな炭素結合を有するか、
１１１１１鎖を・イアするエステル類は、その分子構造
中へ単数又−１初数個の−ＣＯＯ−結合を有しており、
−（３００−結合は、その極性力により、金属表面へ強
力Ｖ′Ｃ１敗）ｒｊする。

Ｃ００−−一結合による吸Ｎは、フプンデアワールスの
引力により、吸着する有機カスに比べて、ダ１１力に吸
着しており、安定な吸着状態と云える。

このニスデル類の吸着で、Ｐｔ、　Ａｕ、　Ｐｄ、　Ａ
ｇ等で出来た、触媒作用の強い、コミュテータ・セグメ
ント及びブラシは、勿論のこと、Ｃｕで出来たそれ、１
だ焼結カーボンブラシの表面及びそれ以外の金属表向へ
も吸着１ッ、表面へ反応性の高いカス（メチ１／ンモノ
マー、ｌ−ルエン等）　カ付着ｔ　ｂ゛Ｊ１を１≦ｌｉ
　Ｊ、Ｉする。こｔＬは−ＣＯＯ−結合の吸着力か、例
エバスチレン七ノで−ヤトルエンのファンデアワールス
吸着より強い吸着となるためである。１だ、ブラシ、コ
ミュテータ・セグメント表間のアーク−Ｃ１燃焼か起る
場合でも、エステル類はその分子構造中へ酸素をイｊし
ており、不完全燃焼によるタール類の生成が１・１とん
となく、接触不良となる黒ｆ１−物の生成も微少で、よ
く・忽焼し、接点１髄害を起こすことがない。

しかも、−１０°０〜＋６０’Ｃが通富の使用環境範囲
となる小型モータでは１気圧下でのＩ’Ｊμ点が、１０
０℃イ」近の物質から、２５０”Ｃのものか！ＩＮに有
夕ＪＪてあり、エステルの種類で列記すると、（２）　
コノ・り酸ジメチル・・１９５℃（１気圧「ての沸点）
（２オクタン酸エチル・・２０８℃（１気圧下での沸点
）Ｏ）　フマル酸ジエチル・・・２１４℃（１気圧下で
の沸点）［株］）デカン酸エチル　・・２４２℃（１気
圧下での沸点）■　アジピン酸ジエチル・・・２４５°
Ｃ（１気圧下での沸点） などである。

＋ｊ：Ｊ述のエステル類は、ブラン、コミュテータ表面
へ吸１／Ｉ’ｊ　シ、弔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ａＭ形、Ｂｉｊ、６
０’Ｃ，５％ＦｔＨ１００時間テスト抜の整流波形であ
る。又（、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吸着きぜた場合の確認結果
を示し、Ｃば６０”Ｃ９５％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。

ざらにＥ、Ｆは本発明にかかるエステル類雰囲気中の確
認結果を示し、Ｅば６０’Ｃ，５％ＲＨテス１□　ｉｉ
Ｊの整流波形、Ｆは６０℃、５係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。

■　エステル類のコミュテータ・セグメント、プラン表
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、有機ガスがあってもブラシ及びコミュテータ・セグ
メント間面に吸着したエステ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２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・フシツタ−の低減が得ら
れる効果がある。

■　前記■及び■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
れ従来例のコミュテータ摺動部の構成を示す図２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・・・・・エステ
ル類を含浸させたフェルｌ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 （α） ｔｂ） 第　３　図 １ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、
   その分子構造中に噴散又は複数個の−ＣＯＯ、−結合を
   有するエステル類の雰囲気を持たせた小型モータ。