JPS60162447A - 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 −Ｈ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、ベリリウム鋼
、銅牟チタン合金、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、あを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、
　Ａｇ　Ｃｕ　Ｃカーボン１及びそれらの材料にＳｉＣ
，ＭｏＳ２．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（カーボン及びプランとコミ
ュテータ・セグメント間で生ス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
びてい乙。このコミュテータ摺動部３は、プラン基部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。寸だ、コミュテータ・セ
グメント４は、絶縁筒５を介してモータ回ノ 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（・４と
コミ、ケース摺動部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／ζめにコミュテータ・セグメ
ント相互間が導通さｌＬ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ｔ「拝能となり、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の材質し１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、ケース・セグメント４の材質は、八ｇＣｕ、Ａ
ｇＣｄ、ＡｇＣｕＣｄ、Ｃｕ、Ａｕ合金、へｇｐｃｉ合
金、ＡｇＣｕＴｉ合金などであり、貴金属金属ブラフを
使用した場合、これらは１両者がほぼ同１采の材質であ
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ＳｉＣ２等の不純物が混入されており、占金属
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図山）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」二限温度の６
０″Ｃ吐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、寿命の知い、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′
ｆ：、基材１０の両面に粘着剤８を塗布した構成の接着
材１１で貼付けだものは、」二記第２図（ｂｌ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、−１０°Ｃ〜＋６
０°Ｃ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
ト表面の擦過損傷にょるモータ寿命の短縮を防止し、ま
だ、テープレコーダ等の機器等へ組込まれた場合のワウ
・７ラツターの低減が得られる高性能のｌ］５・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だめに、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、このプラノ基部の一部に固
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１例えばプラ
ケット上のコミュテータ摺動部の近傍に、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
有し、その分子構造中に単数又は複数個の−Ｃ−〇−結
合を有するエーテルであり、１気圧下での、その沸点が
ｉｏｏ″Ｃ付近の物質から２５０″Ｃのものを使用状況
−にょって適切なものを選定すると特に有効である。こ
の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エー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はプラン等を保持
するプラケット、１３はモータハウジング、１４はエー
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、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。

一部た、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６図において、１６はモータ回転軸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はモータハウジング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７エルト１
４を装備してもよへいづれの場合の実施例も、モータケ
ース内の雰囲気が、エルチルによる蒸気雰囲気になシ雰
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シ、その手段は
この限りではない。

す゛ 七ころで、これまでの文献や実験ぎどで、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。異常の起シ易い状態は、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
んこの時、黒化物（カーボン及びブラシとコミュテ〜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、硬質のカーボンが出来る
だめと思われへまだ、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１−
るカーボンは軟質のものとなり、異常現象につなからぬ
事が解明されて因る。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１ｏｔｔｐ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。）古の結果が得られた。（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り 図、第４図、第６図の実施例で示したよ噴に、モータハ
ウジング１３と、ブラケット１２で囲まれた内部にエー
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シ、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、エーテ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、側鎖を有するエーテル
類は、その分子構造中へ単数又は複数個の一層−０−結
合を有しておシ、−Ｃ−０−結合は、その極性力により
、金属表面へ強力に吸着する。

一層−０−結合による吸着は、ファンデアヮールスの引
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。このエーテル類の吸着
で、Ｐｔ、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、勿論のこ
と、Ｃｕで出来たそれ、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）が付着する事
を防止する。

これは−Ｃ−〇−結合の吸着力が、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吸着
となるためである。また、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、エーテル類
は、その分子構造中へ酸素を有Ｌ７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（＝Ｊ近の物質から２５０°Ｃのものが特に有効であ
り、エーテルの種類で記すると、 オルト炭・浚エチル・・・・・１６８°Ｃ（１気圧下で
の沸点）などである。

前述のエーテル類は、ブラシ、コミュテータ表面へ吸着
し５、単分子膜を形成するため、潤滑性も極めて向とし
、接触部分の摩耗も著しく減少する。（実験の結果を１
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°Ｃ，５％ＲＨテスト前の整流波形、Ｂは６０″
Ｃｔ　ｓ％ＲＨ１００時間テスト後の整流波形である。

父、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１０μ７吸着させメこ場合の確認結果
を示し、Ｃは６０℃、５％ＲＨテスト前の整流波形、Ｄ
は６０’Ｃ，６％ＲＨ３００１時１１ｊＪ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ーテ
ル類雰囲気中の確認結果を示し、Ｅは６ｏ″Ｃ、５％Ｒ
Ｈテスト前の整流波形、Ｆけ６０’Ｃ，５％Ｒｆ（１５
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ば、下記の
効果を奏する。

■　エーテル類のコミュテータ・セグメンＩ・。

ブラシ表面へ吸着すること・にょシ、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。

■　スチレンモノマーヤ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・フラノターの低減が得
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毛艶　
３　因 ！ 第４図 第５図 ズ ＜ｂ）１５ 第　６　図 ＯＶ−一一一−−−−−−−−−−−−−−−−−□−
〜−□−□□０Ｖ−−−□−一−−一−−−−−−−−
−□−−−−−−−□□０Ｖ−−−−−−−−− ＯＶ−一一一一一−−一一一−−一

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
   の分子構造中に単数又は複数個の−Ｃ−〇−結合を有す
   るエーテル類の雰囲気を持たせた小型モータ。