JPS60162443A - 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づれる小型モータに
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神類
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、リン有銅、洋白の％、ｔＩ板
１１．あるいは線利に、貴金属合金（例えばＡｕ、　Ｐ
ｄ、　Ｐｔ、　Ａｇ、　Ｃｕ等及びそれらの合金）をク
ラッド化し、又は薄板拐、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、あるいは線旧ノ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、Ｇｕカーボ
ン、ムｇｃｕカーボン、及びそれらの材料にＳｉＣ，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ブラ
シ〕を心電性接着剤、スポット溶接、あるいｋＪ’、　
ｌｆＥ　７Ｆｔ方式等の手段によって形成されている７
５′−１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’ｆｌｌｓカニ
不妃・安に振動し、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；’
Ｉ：　’ｍ　Ｉ’ｉが生じることと、火花発生に伴なう
黒化物（カーボン及びブラシとコミュテータ・セグメン
ト間で生ずる活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事がしばしは起
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に支持きれたブラシ
基部２から、折り曲け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（４、プラン基部
２から折り曲け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１−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４０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Ｊ削屑
が、互いに隣り合うコミュテータ・セグメント４０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
性能そのもの捷で低下してし甘うという欠点があった。

なお、１１１１記コミユデ一タ摺動部の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。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−７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プランであり
、コミュテータ・セグメント４の材質は、ｋｑＧｕ、　
ＡｑＧｄ、　ＡｇＣｕＧｄ、　Ｃｕ、　Ａｕ合金、Ａｇ
Ｐｄ合金、　ＡｇＣｕＴｉ　＠企などであり、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
１４’　Ｍであることがら摺動抵抗が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ぜである。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慴動抵抗は小さくなるといえ
ども、擦過１易の危険性はあり、又、カーボンブラシを
構成する配合材料中にはＳ　ｉ　Ｏ２等の不純物が混入
されており、貴金属合金プラン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市、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Ｗｆ４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層重がたい。丑た第２図すに示し
たような、コミ−データ摺動部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、火花の発生をおきえることができるが使用上限温度
の６０”Ｃ近くになると粘着剤の粘性が著しく低下し、
防振コム７の］ｉ−１易部への接着力が減少し、振動吸
収１１１（力が低下して火花の発生が多くなり、寿命の
う１）い、品ηの不安定なものとなってし７まう。

プらに第２図Ｃに示１ッたよりな、コミュテータ摺動部
３Ｖこ振動防止用シート９を、基材１０の両面に粘着剤
８を塗布した構成の接着制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Ｘ↑剤の粘性の
低下が、ある程度小は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２、この機器の使用雰囲気＋！Ｍｌｉは、−１０℃〜
−１−６０’Ｃで使用するものが多い。

発明の］」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
ト表面の擦過損傷によるモータ寿命の短縮を防止し、１
だ、チープレコーグ等の機器等へ組込捷れた場合のワウ
・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
設こ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、例えはブラ
ケット上のコミ−データ摺動部の近傍に、エステルアル
コールを含浸はせた部材、例えばフェルトを接着剤て固
着あるい（・よ圧着方式等の手段で設置する。このエス
テルアルコールは２重結合を有しない。１だベンセン環
を有しないリニアーな炭素結合を有するか、１μｍ１鎖
を有し、その分子構造中に単数又は複数個の一層Ｈ基を
有するエス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２６０″Ｃ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ス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ｔ
：Ｊ、コミュテータ摺動部に前記エステルアルコールを
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図のものと回−名称部
分には同一符号を付してあり、１２はプラン等を保持す
るブラケット、１３はモータハウジンク、１４はエステ
ルアルコー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１３は力・−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はブラケツ１−１２
４二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（ｌこフェル
ト１４を取り付けである。

寸だ、第６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６図におい
て、１５はモータ回転軸６に取（＝１−　’Ｉｆられる
回転子鉄心、１６は回転子−鉄心１５に巻装づれた巻線
、１７はモータハウジング１３の内面に固定きれた水久
磁イー１．１８Ｉ′ｉモ一タ回転１ｉ１ｂ　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
部にコミュテータ摺動部３を１＾ｊ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から曲は延設芒′
Ｉｔたコミュテータ摺動部をイｊし、その摺動部の上に
フェルト１４を装イｌ１ｉｉ　シてもよい。

いづれの場合の実施例も、モータケース内グ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
アルコールによる蒸気雰囲気になり、雰囲気カスにより
、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、’Ｉｔ”ｉ動する部
位の雰囲気か、才たはコミュテータ・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
ミユテ−り・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ｔ：Ｊ１、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ηのカーボンが
出来るためと思われる。

寸だ、不飽第１１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きれ
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
転実験を行なった。この実験で、 ■　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。

■　コミュテータ・セグメントに１０μｑ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
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、ブラケット１２で四重れた内部にエステルアル
コール類を含浸させたフェルト１４を配置したものであ
る。このエス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、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席
・低湿では、エステルアルコー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、側鎖石、イ」するエステルアルコール類
は、その分子構造中へ１１１数又は複数個の一層Ｈ基を
有して分り、−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、２倍以上の力で吸着し
ており、安定な吸着状態と云える。

このエステルアルコール類の吸着で、　Ｐｔ、　Ａｕ　
。

Ｐｄ　、　Ａ（Ｊ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、Ｇｕで
出来たそれ、また焼結カーボンブラシの表向及びそれ以
外の金属表面へも吸着し、表面へ反応性の高いカス（ス
チレンモノマー、トルエン等）が４”３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
トルエンのファン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。寸た、ブラシ、コミュテータ、セ
グメント間のアークで、燃焼が起る場合でも、エステル
アルコール’ＪＪｈ　（ｄｌ、その分子構造中−酸素を
有しており、不完全燃焼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”Ｃ〜＋６ｏ’（’、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
℃イ」近の物質から、２５０’Ｃのものが７時に有効で
あり、エステルアルコールの種類で列記すると、 ■　乳酸エチル　・・・１５４℃（１気圧下での沸点）
■　クリコール酸エチル・・・１６０’Ｃ（１気圧下で
の沸点）■）　２ヒドロキシエチルアセテート・・・１
８８℃（１気圧下での沸点） ［株］）　Ｌ−リンゴ酸ジエチル・・・２５３℃（１気
圧下での沸点） などである。この内、沸点の低い乳酸エチル、グリコー
ル酸エチルなどは、ブラシ、コミュテータを製置した直
後、あるいは、モータとして組立を行なう際、あらかじ
めブラシ、コミュテータの面へ、吸着ζぜておくと一層
効果的である。

ｒ！！Ｉ　述のエステルアルコール類は、フラジ、コミ
ュテータ表面へ吸着し、単分子膜を形成するため、４“
：１ｆ”ｒｔ　（’ｌも極めて向ｌ二し、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
イ」するスチレン七ツマー雰囲気中の整流波形を示（〜
、Ａは６０℃、６係ＲＨテスト前の整流波形−ＢＣ」、
６ｏ″Ｃ１６％ＲＨ１００時間テスト後の整ｂ１し波形
で；【）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１０μｑ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℃、５４ＲＨ３００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ステル
アルコール順算囲気中の確認結果を示し、Ｅは６０℃６
チＲＨテスト前の整流波形、Ｆは６０℃、５係ＲＨ１５
００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は、下記の
効果を奏する。

■　エステルアルコール類のコミュテータ・セクメント
、ブラシ表面へ吸着することにより、潤滑作用が働き、
摺動部の異長摩耗や擦過損傷が防止できる効果がある。

Φ）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
メント表面に吸着したエス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、コミュテー
タ・セグメント間の接触不良を防止出来る。また接触不
良を起芒ないため電気ノイズのｄ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。

■　１ｉｉ＋記■及び■の結果、小型モータの品質が向
上し、人命を大幅に延ばすことが出来る。

４、図面の１７＋’ｉ　’Ｆ−な説明 第１図ｔ：Ｌ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、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がかる小４（
Ｈｇ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・・・・・・ハウシング、１４・・・・・・エス
テルアルコール類ヲ含浸ばせたフェルト。

第３図 ！ 第　４　図　ｌ 第　５　図 第６図 θＶ　□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブラシ機構部とコミュテータをイ］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、側鎖を治
   し、その分子構造中に、単数又ｄ：複数個の−ＯＨＭを
   有するエステルアルコール類の雰囲気を持た（ｔた小型
   モータ。