JPS6154845A - 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ー・ビデオテープレコ
ーダーなどのテープを駆動するために使用される小製モ
ータに関するものである。

従来例の構成とその問題点 接点開閉回数の最も多い小型モータの例で説明すると、
一般に小型モータにおけるプランは、大きくわけて二種
類ある。一つは、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ｎ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の手段によって接合し
た構造であり、もう一つは、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、ＡｇＣｕカーボ
ン、及びそれらの材料にＳ　ｉＣ＋　Ｍｏ　Ｓ　２　＋
　Ｐ　ｂ　ｒエポキシ系樹脂など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、お
るいは圧着方式など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製モータにおいては、コミュ
テータ回転時に、コミュテータしゆう動部が不必要に振
動し、これによってコミュテータしゅう動部のコミュテ
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しゆう動摩耗粉が
混じり合ったもの）と言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ば起こり問題となる０小型モ
ータのブラシでは、コミュテータ・セグメイトにしゅう
接するコミュテータしゅう動部が例えばモータケースの
蓋などに設けらｔ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ｎ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４図に示
す。

第４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、折シ曲げらｎたコミュテータしゅう動部３
が伸びている。このコミュテータしゆう動部３は、ブラ
シ基部２から折シ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ｔ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とコミュテータし
ゅう動部３との折９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
ミュテータしゅう動部３が、しゆう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、コミュテータレゆう動部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７（、第４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＠を与え、さらにこの擦過によっ
て生じた切削屑が、互いに隣合うコミュテータ・セグメ
ント４の間のギャップ部に溜まり、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
欠点がおった。なお、前期コミュテータレゆう動部の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しゆう動である。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
の発生が促進さ詐、しゅう動面の荒ｔ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か不可能となシ、起動停
止に至るものがある。

一般に、コミュテータしゅう動部３の材質は前記のごと
く貴金属合金ブラシお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、Ａ
ｇＣｄ、ＡｇＣｕＣｄ、Ｃｕ、Ａｕ合金。

ＡｇＰｄ合金、ＡｇＣｕＴｉ　合金などでちシ、貴金属
ブラシを使用した場合、こｎらは、両者がほぼ同様の材
質であることからしゅう動抵抗が１．０ともなり、しゅ
う動界面で擦過傷が発生し易い不利な組合わせである。

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と較べてしゅう動抵抗は小さくな
るといえども、擦過傷の危険性はあシ、またカーボン・
ブラシを構成する配合材料中には、ＳｉＯ２などの不純
物が混入されており、貴金属合金ブラシと同様に、しゅ
う動界面で擦過傷が発生し易い不利な組合わせになって
いる。

これらの欠点を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６図ａに示した構造のもの、即ちコ
ミュテータレゆう動部３に振動減衰対策を何等講じてい
ないものは、コミュテータレゆう動部の＋畳÷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ｔたものは得がたい。また第６図
すに示したような、コミュテータしゅう動部３に振動防
止用ゴム９ｔ−粘着剤８で貼υ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、振動防止用ゴムｅのしゅう動部への接着力
が減少し、振動吸収能力が低下して火花の発生が多くな
υ、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５図Ｃに示したような、コミュテータしゅう動
部３に振動防止用シート１２を基材１０の両面に粘着剤
８を塗布した構成の接着剤１１で貼り付けたものは、上
記第６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言えず、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、−１ｏ’ｃ〜＋６０″Ｃで使用
するものが多い。

発明の目的 本発明は、コミュテータしゅう動部とコミュテータ・セ
グメントのしゅう動性の改善を図り、コミュテータ・セ
グメント表面の擦過損によるモータ寿命の短縮を防止し
、また、テープレコーダなどの機器へ組み込まれたばあ
いのワウ・フラッタ−１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ｎたコミュテータしゅう動部を有するブラシ全備え
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しゅう動部の近傍に、 ２メチル・２−４ベンタンジオールを主成分とする薬品
・・・・・・以下（本発明の薬品）と略す。

を含浸させた部材、例えばフェルトを接着剤で固着ある
いは圧着方式などの手段で着設する。この（本発明の薬
品）は、ベンゼン環を有しないりニア−な炭素結合を有
するか、側鎖を有するものであり１気圧下でのその沸騰
点が１００°Ｃ〜２６０°Ｃ近辺のものを使用状況によ
って適切なものを選定する。この、（本発明の薬品）が
雰囲気温度により蒸気となりモータケース内は（本発明
の薬品）の雰囲気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
しゅう動部に前記（本発明の薬品）１ｚ！：直接塗布す
る構成を用いてもよい。

実施例の説明 第１図および第２図は、それぞれ本発明の一実施例を示
したものである。ここで第４図のものと同一名称部分に
は同一符号を付してあり、また１４はブラシなどを保持
するブラケット、１５はモータハウジング、１６は（本
発明の薬品）′ｆ：含浸させたフェルトである。第１図
の実施例ではフェルト１６はブラケット１４上のコミュ
テータしゅう動部３の近傍に配置さｎており、また第三
回の実施例ではブラシ基部２上にフェルト１６を取り付
けである。

なお、これらの実施例ではいずｎもブラシ基部２の先端
部にコミュテータしゅう動部３を固着した構成になって
いるが第４図のようにブラシ基部２から曲げ延設された
コミュテータしゅう動部を有し、そのしゅう動部の上に
フェルト１６を着設してもよい。

いずれの場合の実施例も、モータケース内の雰囲気が（
本発明の薬品）による蒸気雰囲気になシ雰囲気ガスによ
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′ｎまでの文献や実験などでコミュテータ
しゅう動部とコミュテータ・セグメントのい 溶着しゃホ鋏態、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ｎつつある。異常の起こり易い
状態は、ブラシしゅう動部とコミュテータ・セグメント
がしゅう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。このとき黒化物（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
しゅう動摩耗粉が混じり合ったもの）と言われる異常現
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しゅう動部とコミュ
テータ・セグメント間のアークによって燃焼するとき単
位体積当た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、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ｎている
。こｎ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
を行った。この実験で １）高温囃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 ２）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
が緩和され、小型モータの長寿命化かはかｎる（ただし
、継続的に炭化水素の補給がない場合のデータである。

）結果が得らＣた。実験結果を第６図に示す。

そこで、本発明では上記現象を考慮して、第１図、第２
図の実施例で示したように、モータハウジング１６とブ
ラケット１４で囲まれた内部の、コミュテータしゅう動
部近傍に（本発明の薬品）を含浸させたフェルト１６全
配置したものである。

この（本発明の薬品）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、異常現象の一つ
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
テータしゅう動部とコ、　　駐 くユアータ・セグメントのしゅう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（本発明の薬品）の蒸気圧にみあった雰囲気が
モータケース内にえらｎる。このベンゼン環を有しない
、水素結合を有する（本発明の薬品）は、その極性基に
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シ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言える。

（本発明の薬品）の吸着で、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ等
で出来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、Ｃｕで出来たそれ、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）が付着すること全防止する。こｎは、（本発明
の薬品）が、例、ｔ　ハスチレンモノマー、トルエン等
のファンデアワールスの引力より吸着する有機ガスに比
べて強力に吸着するためである。

本発明の薬品の成分とその割合を示すと、２メチル・２
・４ベンタンジオールを主成分とする薬品 づ。

２メチル・２・４ペンタジオール ・・・・・・・・・８０〜９９．９％ ２１１６メテル・２・４ヘプタンジオール・・・・・・
・・・０．１〜５．０％ インプロビールアルコール ・・・・・・・・・　　０〜　５．０％アセトン　　　
　　・・・・・・・・・　Ｑ〜　６．０％ブテン　　　
　　　・・・・・・−・・　０〜５．０％メチル噂イソ
ブチルケトン ・・・・・・・・・　０〜５．０％ その他不純物　　　・・・・・・・・・　０〜２．０％
である。

前述の（本発明の薬品）は、ブラシ、コミュテータ・セ
グメント表面へ吸着し、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。）実験の結果を示す実施
例を、第３図のモータで説明すると、４．２■で運転す
るこの直流モータは外径３０騙高さ２５賜のもので２５
ｍ、Ａの電流がその回路を流ｎるものである。なお、第
３図の構成においては、モータハウジング１５にフェル
ト１６を装備したものである。第３図において、１７は
回転子鉄心、１８はマグネットワイヤー、１９はモータ
ハウジング１５の内面に固定さｎたマグネット、２０．
２１はメタル軸受である。

このモータの内部に設けたポリエステルフェルトをポリ
フルオロエチレン液で洗浄し脱脂したものに、（本発明
の薬品）を含浸させたものは、（本発明の薬品）が徐々
に蒸発し著しい効果を得ることが出来た。このフェルト
は、その繊維の太さとみかけ比重を変えることによって
蒸発スピードノコントロールが可能である。このフェル
トのかわりに連続発泡のプラスチックまたはゴムのスポ
ンジを用いても著しい効果を得ることが出来た。

マグネット１９に含浸させたものは、フェライトマグネ
ットがポーラスであるため０．１ないし０．３９の保持
力があり著しい効果を得ることが出来た。また、同じよ
うに、 （１）　　プラスチック製のプラケット４にブレンドし
たもの （２）　　プラスチック製の整流子基台にブレンドした
もの （３）　　マグネットワイヤー１８に含浸させたもの（
４）　　メタル軸受２０．２１の油にブレンドしたもの （５）　　マグネット１９とモータハウジング１５の間
に含浸させたもの （６）第５図に示す防振ゴム９にブレンドしたもの （７）第６図に示す防振ゴム貼付用接着剤８にブレンド
したもの も（本発明の薬品）を保持する力があり著しい効果を得
ることが出来た。

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ｅｏ’ｃ、ｓ％ＲＨテスト前の整流波形、Ｂは６０°
Ｃ＋　５　％　ＲＨ１００時間テ、１後の整流波形でお
る０又、Ｃ，Ｉ）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１０μｇ吸着させた場合の確認
結果を示し、Ｃは６０“Ｃ，５％ＲＨテスト前の整流波
形、Ｄは６０°Ｃ１５％ＲＨ３００時間テスト後の整流
波形である。さらに、Ｅ、Ｆは（本発明の薬品）雰囲気
中の確認結果を示し、Ｅは６０°Ｃ，ｃｓ％ＲＨテスト
前の整流波形、Ｆはｅｏ”ｃ、ｓ％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６ば、下記の
効果を奏する。

１）（本発明の薬品）のブラシ、コミュテータ・セグメ
ント表面へ吸着することにより、潤滑作用がはたらき、
しゅう動部の異常摩耗や擦過損傷が防止できる効果がお
る。

２）スチレンモノマーやトルエンなどのぺ／ゼン環を有
する有機ガスがあってもブラシ、コミュテータ・セグメ
ント表面へ吸着した（本発明の薬品）の皮膜で保護さｎ
１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
こさないため、電気ノイズの発生も減少し、接触不安定
に伴う小型モータの速度の安定化も図られ、結果的には
、１〜３０Ｖ程度の比較的低電圧用の小型モータが使用
される機器のワウ−７ラツターの低減が得られる効果が
ある。

３）前記１）および２）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図およ・び第２図はそれぞれ本発明の実施例にかか
る小型モータの構成図、第３図は本発明の他の実施例に
かかる小型モータの断面図、第４図は従来例の構成図、
第５図ａ　−Ｃはそれぞ汎従来例のコミュテータしゅう
動部の構成を示す図、第６図は本発明の効果を確認した
小型モータの整流波形の結果をあられす図である。 ２・・・・・・ブラシ基部、３・・印・コミュテータし
ゅう動部、４・・・・・・コミュテータ拳セグメント、
１４・・・・・・プラケット、１６・・・山モータハウ
ジング、１６・・・・・・（本発明の薬品）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名第１
図 第３図 第４図 第５図 （α） （Ａ）

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
   ータがしゅう動する構造の小型直流モータにおいて、モ
   ータケース内にベンゼン環を有しない２メチル・２・４
   ペンタンジオールを主成分とする薬品の雰囲気を持たせ
   た小型モータ。