JPS60162446A - 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 ゛　本発明は例えばチープレ°コーダ、ビデオテープレ
コーダなどのテープを駆動する為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 一般に小型モータにおける□ブラシは大きくわけて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、線材の一部にスポット溶接等の手段
によって接合した構造であシ、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、Ａｑカーボン。

Ｃｕカーボン、ＡｇＣｕＣカーボン、及びそれらの材料
にＳ　ｉ　Ｃ９Ｍ　ｏ　Ｓ　２　、Ｐ　ｂ　、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五デー
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事がしばしば起シ問題とな
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。その種のフ゛ラ
シとコミュテータ拳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、折り曲けられたコミーデータ摺動部３が伸
びているＯ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。まだ、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、と
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−Ｃ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、前記コミーデータ摺動部の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、摺動部の荒れを招く。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　、　ＡｇＣｕＣｄ　、　Ｃｕ　、　Ａｕ合金
ＡｇＰｄ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、両者がほぼ同様の月
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、又、カーボンブラシを
構成する配合材料中にはＳｉＯ２等の不純物が混入され
ておシ、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°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、デミ
ーデータ摺動部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出来ない。

なお、この機器の使用雰囲気温度は一１０°Ｃ〜＋６゜
°Ｃで使用するものが多い０ 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シ、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
ラケット上のコミーデータ摺動部の近傍に、環状エーテ
ルを含浸させた部材、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。この環状エーテル
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、側鎖を有する環状エーテルであり１気圧下での、そ
の沸点が１００°Ｃ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。この環状エーテルが雰囲気温度により蒸気となりモ
ータケース内は環状エー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環状エーテルを直接塗布する
構成を用いてもよい０ 実施例の説明 第３図、第４図及び第６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は環状
エー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はカーポンプ２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
ーデータ摺動部３の近傍に配置されておシ、また第４図
の実施例では、ブラシ基部２上にフェルト１４を取り付
けである。

また、第６図の実施例では、モータハウジング°　１３
にフェルト１４を装備したものである。なお、第５図に
おいて、１６Ｆｉモ一タ回転軸６に取付けられる回転子
鉄心、１６は回転子鉄心１６に巻装された巻線、１７は
モータＩ・ウジング１３の内面に固定された永久磁石、
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
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１
４を装備してもよい。

いづれの場合の実施例も、モータケース内の雰囲気が、
環状エーテルによる蒸気雰囲気になり雰囲気ガスによシ
、プラク及びコミュテータ・セグメント表面に吸着する
事を目的としたものであり、その手段はこの限シではな
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シ易い状態が
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シ、吸着したシしている場合で
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
ためと思われる０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−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
常摩耗の発生ずる確率が高い。

■　コミュテータ・セグメントに１０１１ｇ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で囲すれた内部に環状エー
テル類を含浸させたフェルト１４を配置したものである
。この環状エーテル類は、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、そのだめ異常現象の１つ
である硬負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。

」二記構成において、異常現象の発生する確率の高い高
温・低湿では、環状ニーデル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、側鎖を有する環状
エーテル類は、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、強力に吸着しており、安定
な吸着状態と云える。この環状エーテル類の吸着で、Ｐ
ｔ。

Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ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、勿論のととＣｕで出
来だそれ、また焼結カーボンブラシの表面及びそれ以外
の金属表面へも吸着し、表面へ反応性の高いガス（スチ
レンモノマー、トルエン等）がイ」着する事を防止する
。これは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Ｍより強い吸着となるだめである。また、
ブラシ、コミュテータｅセグメント間のアークで、燃焼
が起る場合でも、環状エーテル類はその分子構造中へ酸
素を有しており、不完全燃焼によるタール類の生成がｈ
とんどなく、接触不良となる黒化物の生成も微少で、Ｊ
、＜燃焼し７、接点障害を起こすことがない。

し７かも、−１０°Ｃ〜＋６０°Ｃ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
（す近の物質から２５０’Ｃのものが特に有効であり、
環状エーテルの種類で記すると、 シクロへ、ブタノン　１８σＣ（１気圧下での沸点）な
どである。

前述の環状ニーデル類は、ブラシ、コミュテータ表面へ
吸着し、単分子膜を形成するだめ、潤滑性も極めて向ト
１７、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９図において、Ａ、Ｂは不飽和環状炭化水素を
有するスチし・ンモノマー雰囲気中の整流波形を示し、
Ａは６０’Ｃ，５％ＲＨテスト前の整流波形、Ｂけ６０
°ｃ、６％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１０μｑ吸着させた場合の確認結果を
示し、Ｃは６０°Ｃ＋　ｓ饅ＲＨデスＩ−１３ｆＪの整
３ｉｊ波形、Ｄは６０’Ｃ，５％ＲＨ３００時間テスＩ
・後の整流波形である。さらに、Ｅ、Ｆは本発明にかか
る環状エーテル順算囲気中の確認結果を示し、Ｅは６０
″Ｃ，６％ＲＨテスト前の整流波形、Ｆは６０’（’：
、５’Ｊｌ、ＲＨ１５００時間テスト後の整流波形であ
る。

発明の効果 以−に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。

■　環状エーテル類のコミュテータ・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イ」
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環状エー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、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■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、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
タ自セグメント、１２・・・−プラケット、１３−・−
ハウジング、１４・・・・環状エーテル類を含浸させた
フェルト。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 ！ 第４図 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□り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
   す環状エーテルの雰囲気を持たせた小型モータ。