JPS6231975A - 電気接点 - 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型モ
ータをはじめ、上下動接点、スライドスイッチ、リレー
、コネクターなどの電気接点に関するものである。

従来の技術 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、太き（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、Ｃ１１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、カーボン
、Ａｇカーボン、Ｃｕカーボン、ＡｇＣｕカーボン、及
びそれらの材料にＳｉＣ，Ｍ。

３！、Ｐｂ、エポキシ系樹脂などを添加剤として配合し
たもの）を導電性接着剤、スポット溶接、あるいはカシ
メ方式などの手段によって形成されているが、これらの
ブラシを有する小型モータにおいては、コミュテータ回
転時に、ブラシしゅう動部が不必要に振動し、これによ
ってブラシ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されることがし
ばしば起こり問題となる。小型モータのブラシの一例と
して、コミュテータ・セグメントにしゅろ接するブラシ
しゅう動部が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、折り曲げられたブラシしゆう動部３が伸び
ている。このブラシ基部２、ブラシしゅう動部それ自体
が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とブラシしゅう動部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、整流子基台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。

発明が解決しようとする問題点 このように、しゅう接するコミュテータ・セグメント４
とブラシしゅう動部３からは、整流時及び、接触点の断
続により電気火花が発生し、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・セグメント４、ブラシ
しゅう動部３に消耗や溶着が発生するなど、不都合な状
態が生じる。

例えば、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４図のａ部）に溶、着が生じると
、この溶着物がコミュテータ・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屑
が、互いに隣会うコミュテータ・セグメント４の間のギ
ャップ部（第４図のｂ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回転不安定になる
。

又例えば、消耗によりコミュテータ・セグメント表面の
面粗度が粗くなると、ブラシの振動の原因となり、電気
火花の発生を助長し、更に消耗を進・　　行し、異常摩
耗などの原因となったり、電気ノイズや整流位置のズレ
などモータの性能そのものを低下してしまう。

なお、前記ブラシしゅう動部３コミユテータ・セグメン
ト４との接触面ａにおいてもっともよく電気火花が発生
する。もちろんしゅう接するコミュテータ・セグメント
４とブラシしゅう動部３には、電気火花を原因としない
機械的な摩耗も生じるのはいうまでもない。

一般に、よく用いられるブラシしゅう動部３の材質は前
記のごとく貴金属合金あるいは焼結カーボンであり、コ
ミュテータ・セグメント４の材質は、Ａｕ＋　　ｐｃｔ
、Ａｇ等の貴金属合金（例えばＡｇＣｕ、ＡｇＣｄ、Ａ
ｇＣｕＣｄ、ＡｇＣｕＴｉなど）からなる。特に貴金属
ブラシとの組み合わせでは、いずれも、表面エネルギー
が高く両者がほぼ同様の材質であることから、しゅう接
面で擦過傷が発生し易い不利な組み合わせである。また
、焼結カーボンブラシとの組み合わせにおいても、貴金
属合金ブラシと較べてしゅう動抵抗は小さくなるといえ
ども、ブラシを構成する配合材料中には、ＳｉＯ□など
の不純物が少なからず混入しており、擦過傷の危険性は
あり、又貴金属合金ブラシの場合と同様に貴金属合金の
カーボンの場合は、しゅう接面で擦過傷が発生し易い不
利な組み合わせになる。第５図（ａ）の例は、これらの
欠点の原因となっている電気火花を、抑制する機械的手
段を有していない構造を示す。即ちブラシしゅう動部３
に振動減衰対策を何等講じていないものは、ブラシしゅ
う動部の振動が大きく、火花の発生が多くなり、溶着、
消耗が起こり易い。第５図（ｂ）の例は、ブラシしゅう
動部３に振動減衰対策を講じた構成を示す。即ちブラシ
しゅう動部３に、防振ゴム９を粘着剤８で貼り付けたも
のであり、常温においては振動吸収がよく、火花の発生
をおさえることができる。しかし、使用上限温度の６０
℃近くにおいては粘着剤の粘性が著しく低下し、防振ゴ
ム９のしゅう動部３との接着力が減少し、振動吸収能力
が低下して火花の発生が多くなり、寿命の長い品質の優
れたものは得難くなる。さらに第５図（ｃ）は、第５図
（ｂ）と同様にブラシしゅう動部３に振動減衰対策を講
じた構造の別の例を示す。即ちブラシしゅう動部３に防
振シート１２を基材１０の両面に粘着剤８を塗布した構
成の接着材１１で貼り付けたものであり、上記第５図（
ｂ）の例と比較すると、高温での粘着剤の粘性の低下が
、ある程度抑えられるものの不充分であり、高温での長
寿命、高品質を満足することは出来ない。

なお、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。

本発明は、開閉接点構造の上下動スイッチ、リレー、あ
るいは、モータのブラシ・コミュテータ間、小型モータ
同様しゅう動接点構造を持つスライドスイッチ、コネク
ターなどの電気的接続構造の電気接点寿命の短縮を防止
するものである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するために、本発明は開閉接点構造の
上下動スイッチ、リレー、あるいは、しゅう動接点構造
のスライドスイッチ、コネクターなどの電気的接続構造
の電気接点の接点近傍の雰囲気が７メンタノールの雰囲
気となるよう構成したものである。

作用 これまでの文献や実験などでブラシ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・セグメント自体に不飽和環状炭化
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（分解生成物、又はメカノケミカル反応で
出来た重合物であるカーボン様のもの、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と 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、異常現象にっなからぬ事が
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。

２）コミュテータ・セグメントに１０μｇ程度の不飽和
環状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、継続的に不飽和環状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。

そこで、上記現象を考慮した結果、７メンタノールを用
いると、スチレンモノマーやトルエンなどの不飽和環状
炭化水素と異なりその分子構造の中に酸素を有している
ためによく燃焼し、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ブラシ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。

またこの作用は、例えば異常現象の発生する確率の高い
高温・低湿においても７メンタノールの蒸気圧にみあっ
た雰囲気がケース内にえられることと、７メンタノール
が有する極性基により金属表面に強力に吸着するので充
分な効果を得ることが出来る。

また、７メンタノールを配する電気接点は、空気の流通
の少ないほぼ密閉に近い構造であるか、その電気接点が
組み込まれる機器そのものが空気の流通の少ない構造の
ものが好結果が得られる。

７メンタノールの吸着で、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ２等
及びその合金の触媒作用の強い材料を用いた例えば、コ
ミュテータ・セグメントおよびブラシは勿論のこと、Ｃ
ｕなどで出来たそれ、焼結カーボンブラシの表面、およ
びそれ以外のモータを構成する金属部品の表面へも吸着
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、７メンタ
ノールが、例え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
力に吸着するためである。本発明において有効な薬品の
物質名とその性状を次に示す。

分子式：　Ｃｂ　Ｈ９（ＣＩＬ２０Ｈ）（ｉｃ、Ｈ７）
分子構造： 沸騰点：２３６℃（１気圧） 融点　：　２０℃（１気圧） 吸水率二　　０％（４０℃・９０％ＲＩ−１・１気圧）
前述の７メンタノールは、ブラシ、コミュテータ・セグ
メント表面、開閉接点構造の上下動スイッチ、リレー、
あるいは、しゅう動接点構造のスライドスイッチ、コネ
クターなどの電気的接続構造の電気接点へ吸着し、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。

実施例 第１図、第２図および第３図は、それぞれ本発明を小型
モータに用いた際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であ
る。図において、７は軸受メタル、１３はブラシ、１４
はブラシなどを保持するブラケット、１５はモータケー
ス下、１６は７メンタノールを含浸させたフェルト、１
７はロータコア１８に巻装したマグネットワイヤー、１
９はモータケース２０の内面に固着したフィールドマグ
ネットである。第１図の実施例ではフェルト１６はブラ
ケット１４上のブラシしゅう動部３の近傍に配置されて
おり、また第２図の実施例ではブラシ基部２」二にフェ
ルト１６を取り付けてあり、第３図の実施例ではブラシ
１３から離れたケース２０に装備している。

また・いずれの実施例も・ケース内の雰囲気が　　　　
１７メンタノールによる蒸気雰囲気になりブラシおよび
コミュテータ・セグメント表面に７メンタノールが吸着
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。

第６図に、従来品、比較例１）のスチレンモノマー雰囲
気中でのテスト品、比較例２）のトルエン雰囲気中での
テスト品、本発明の７メンタノール雰囲気中でのテスト
品の結果を示す。

なお、７メンタノールの成分に多少の不純物があっても
、７メンタノールは、著しい効果を発揮する。

実施例における第６図の実験の結果を、第３図のモータ
で説明する。このモータは直流モータで、外径３０ｍｍ
高さ２５ｍｍの大きさで定格出力０、ＩＷ、試験時の運
転条件は、４．２ＶＤＣ１２５ｍＡである。

このモータの空隙にポリエステルフェルト１６をポリフ
ルオロエチレン液で洗浄し脱脂したものに、７メンタノ
ールを含浸させたものを設置したものは、７メンタノー
ルが徐々に蒸発し著しい効果を得ることが出来た。前記
ポリエステルフェルト１６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のコントロール
が可能である。前記ポリエステルフェルト１６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。

また焼結されたポーラスなフィールドマグネット１９に
７メンタノールを含浸させたものは、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。

また、ポリエチレンなどの気体透過性のフィルムまたは
ケースに封入し小型モータ内に設置したものも７メンタ
ノール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）は６０℃、５％ＲＨ雰囲
気中での従来品のテスト前の整流波形、３００時間テス
ト後の整流波形を示し、（ｂ）は不飽和環状炭化水素ス
チレンモノマー雰囲気中での６０℃、５％ＲＨ雰囲気テ
スト前の整流波形及び１００時間テスト後の比較例１の
整流波形を示しくＣ）は不飽和環状炭化水素（トルエン
）をコミュテータ・セグメント表面に約１０μｇ吸着さ
せた場合における６０℃、５％ＲＨ雰囲気テスト前の整
流波形及び３００時間テスト後の比較例２の整流波形を
示し、さらに（ｄ）は本発明の７メンタノール雰囲気に
おける６０°ｃ、５％雰囲気テスト前の整流波形及び１
５００時間テスト後の整流波形をそれぞれ示す。

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）７メンタノールがしゅう動部表面へ吸着することに
より、潤滑作用がはたらき、しゅう接面の異常摩耗や溶
着とそれによる擦過損傷を防止できる効果がある。第１
表にその結果の一例を示ず２）スチレンモノマーやトル
エンなどのベンゼン環を有する有機ガスがあっても、し
ゅう動部表面へ吸着した７メンタノールの皮膜で保護さ
れ、黒化物の生成も微少となり接点間の接触不良の発生
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、例えば小型モータに用いた際には
速度の安定化も図られ、結果的には、１〜３０■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−を低減する。第１表にその結果の一例を示す
。

３）７メンタノールの潤滑作用により、例えば動作電圧
：１〜３０■、電流値：１００ｍＡ前後のマイクロモー
タを７メンタノールの雰囲気で運転すると、電流値が５
〜１０％減少し、省エネルギー化がはかれる。第１表に
その結果の一例を示ず。

４）７メンタノールがしゅう動により発生する振動を抑
えるダンピング効果を有し、１〜１０％の機械雑音の減
少を可能とする。第１表にその結果の一例を示す。

５）７メンタノールの吸湿性は、親水性を有する−ＯＨ
基と疎水性を有する一Ｃ−Ｃ−（炭素結合部）のバラン
スが理想的であり４０℃・湿度９０％ＲＨの雰囲気中で
も吸水率は、２０％以下となり金属を腐食するほど湿潤
することなく潤滑効　　　　！果の大きいものとなる。

前記１）〜５）の結果、電気接点の品質が向上し寿命を
大幅に延ばすことができた。

【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を小型モータに用
いた際の実施例の構成図、第３図は本発明の実施例のモ
ータの半断面図、第４図は一般的なブラシ、コミュテー
タの構成を示す図、第５図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従
来例のブラシしゅう動部の代表的構成を示す図、第６図
（ａ）〜（ｄ）は本発明の効果を確認した小型モータの
整流波形を示す図である。 ３・・・・・・コミュテータしゅう動部、４・・・・・
・コミュテータ・セグメント、１６・・・・・・フェル
ト、２０・・・・・・モータケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 接点を内臓したケース内に７メンタノールの雰囲気を持
   たせたことを特徴とする電気接点。