JPS6158447A - 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不望モ
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ブラシは、大きくわけて二種
類ある。一つは、弾性を有する心電材料、例えば銅・べ
ＩＪ　ＩＪウム銅・銅チタン合金・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１腺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ＳｉＣ，ＭｏＳ
２．Ｐｂ。

エポキシ系樹脂などを添加剤として配合したカーボンプ
ラン）を導電性接着剤、スポット溶接、あるいは圧着方
式などの手段によって形成されているが、これらのブラ
シを有する不望モータにおいては、コミュテータ回転時
に、コミュテータしゅう動部が不必要に振動し、これて
よってコミュテータレゆ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ρトう黒化物（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メ、〜小’Ｊｆ、ＩＪ
モータのブラシでは、コミュテータ・セグメントにしゅ
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
の蓋などに設けられた支持手段によシ支持されているブ
ラシ基部と一体に成形されたものがある。その種のブラ
シとごミュテータ・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、折り曲げられたコミュテータしゆう動部３
が伸びている。このコミュテータしゅう動部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とコミュテータし
ゅう動部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６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
ミュテータしゆう動部３が、しゅ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、コミュテータしゅう動部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は（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、そのだめにコミュテータ
・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、前期コミュテータしゅう動部の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ゅう動である。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
の発生か促進され、しゅう動面の荒れを招く。荒れが犬
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り、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あるいは焼結カーボンフラジであり
、コミュテータ・セグメント４の材質は、ＡｇＣｕ、Ａ
ｇＣｄ、ＡｇＣｕＣｄ、Ｃｕ、Ａｕ合金、ＡｑＰｄ合金
、ＡｇＣｕＴｉ合金などでるシ、貴金属ブラシを使用し
た場合、これらは、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．○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
した時と較べてしゆう動抵抗は小さくなるといえども、
擦過傷の危険性はあり、またカーボン・プランを構成す
る配合材料中には、５１０２などの不純物が混入されて
おり、貴金属合金ブランと同様に、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。

これらの欠点の原因となっている電気火花を抑中１ｌ−
Ｊ−フ≦ｆＪ’ｗ　色合１４＋　−４＋　−竺？−１−
＼１ｒ二ｌ　Ｊ＝　Ｆ澤Ｃ：ｌｋのもの、即ちコミュテ
ータしゅう動部３に振動減衰対策を何等ｍじていないも
のは、コミュテータしゅう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６図［有］）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
９を粘着剤８で貼り付けたものは、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℃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９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
動防止用ンート１２を基材１０の両面に粘着剤８を塗布
した構成の吸着剤１１で貼り付けたものは、上記第Ｓ図
（ｂ）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：１？、この機
器の使用雰囲気温度は、−１０℃〜＋６０℃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シ、コミュテータ・セ
グメント表ｆ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・７ラソター、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、このプラン基
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しゅう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
ラケット上のコミュテータしゆう動部の近傍に、３メチ
ル・２オキサゾリジノン・・・・・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るる
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リニアーな炭素７帖合を
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℃〜２５０℃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）を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癩例を示
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、１４はプランなどを保持する
ブラケット、１５はモータハウジング、１６は（本発明
の薬品）を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はプラケット１４上のコミュテータし
ゅう動部３の近ｆ３ＶＣ配置されており、また第２図の
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れもブラシ基部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り雰囲気ガスによ
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、これ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。異常の起こシ易い状態は、ブラシ
しゆ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９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だめ、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１次質
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
したコミュテータ・セグメントを用いて長期間の運転実
験を行っ／こ。この実験で （１）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。

（２）　　コミュテータ・セグメントに１０μＩ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がはかれる（
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。）結果が得られた。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１５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を
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シ、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ミュテータ・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
モータケース内に見られる。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言える。

（本発明の薬品）の吸着で、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ。

等で出来だ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で出来だそれ、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）　が付着することを防止する。これは、（本
発明の薬品）が、向見ばスチレンモノマー、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だめである。

本発明の薬品の分子構造と代表特性を示すと、３メチル
・２オキサゾリジノン。

融点。・・・・・・・・・・・・・・・１５℃（７６５
＋ｌＩｍＨｊ９での融点）沸騰点。・・・・・・８７〜
９０℃（１１１ｍＨ，９での沸騰点）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、第３図
ｂ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３０ｍ、高さ２５皿のもので２６ｍＡの電流
がその回路を流れるものである。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は巻線、１９はモータハウジング１５の内面に固定
された永久磁石２０．２１はメタル軸受である。

このモータの内部に設けたボリエ２チルフェルトをポリ
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
ｕ、その繊維の太さとみかけ比重を変えることによって
蒸発スピードのコントロールが可能である。このフェル
トのかわりに連続泡のプラスチ、７りまた１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。

永久磁石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０．３ｇの保持力
があり著しい効果を得ることが出来た。

１だ、同じように、 （１）　　プラスチック裏のプラケット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）巻線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）永久磁石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（
７）第５図に示す防撮ゴム貼付用接着剤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、八、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６０Ｃ，５％ＲＨテスト前の整流波形、Ｂは６０℃、
５％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１０μｇ吸着させた場合の確認結果を示し、
Ｃは６０℃、５％ｋＬＨテスト前の整流波形、Ｄは６０
℃、６％１（Ｈ３００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，５％ＦＬＨテスト前の整流波形
、Ｆは６０℃、６％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。

（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
、しゆう動部の異常摩耗や擦過損傷が防止できる効果が
ある。

（２）　　スチレンモノマーやトルエンナトのベンゼン
環を有する有機ガスがあってもプラン、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１、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・フラッタ−の低減が得られ
る効果がある。

（３）　　前記（１）およびｅ）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（、）〜（Ｃ）はそれぞれ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
した小壓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・・・・・・コミュテー
タしゆう動部、４・・・・・・コミュテータ・セグメン
ト、１４パ。 °・・プラケット、１５・・・・・・モータフ１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　ほか１名第１
図 第　３　図 第４図 第５図 （αン ｌｂ）

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３メチル・２オキ
   サゾリジノンの雰囲気を持たせた小型モータ。