JPS62196041A - 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型モ
ータ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、
−Ｃ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、弾性を有する導電材料、例えば銅・ベ
リリウム銅・銅チタン合金・リン青銅二洋白の薄板材あ
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。

Ｓ　ｚ　ｒ　　Ｐ　ｂ　＋　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
う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ゅう動部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
、互いに隣り合うコミュテータ・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
、　また例えば、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とコミュテータ・セグメ
ント４との接触面ａにおいて最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、Ｐｄ、Ａｇ
等の貴金属合金、例えばＡｇＣｕ、ＡｇＣｄ、ＡｇＣｕ
Ｃｄ、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、Ｓｉｎ、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、ま
た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、火花の発生を抑
えることができる。しかし、使用上限温度の６０℃近（
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、モータのブラシとコミュテータのしゅう動に
より発生するブラシ・コミュテータの消耗、溶着による
擦過損・機械的摩耗によるモータ寿命短縮の防止を図る
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、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れた
ブラシ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
ブラシしゅう動部の近傍に、２−メチル−２，４−ベン
タンジオールと１，４−ブタンジオールを混合したもの
（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。

なお、モータの構成を簡単にするため、前記ブラシまた
はブラシ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。

作用 小型モータの例で説明すると、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・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程度のトルエ
ンなど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。

本発明の薬品を用いると、スチレンモノマーやトルエン
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ことが出来る。

また、異常現象の発生する確率の高い高温・低湿におい
ても本発明の薬品を構成する２つの成分の各々の分圧の
蒸気圧にみあった適当な雰囲気がモータケース内にえら
れることと、本発明の薬品が有する水酸基により金属表
面に強力に吸着するので充分の効果を得ることが出来る
。

また、本発明の薬品を配する小型モータは、空気の流通
の少ないほぼ密閉に近い構造であるか、その小型モータ
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
のものの方が好結果が得ろれる。

本発明の薬品は、Ａｕ、Ｐｄ、ＰＬ、Ａｇ、等及びその
合金の触媒作用の強い材料を用いたコミュテータ・セグ
メントおよびブラシは勿論のこと、Ｃｕなどで出来たブ
ラシ、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、２−メチル−２，４−ベ
ンタンジオール及び１．４−ブタンジオールが、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水素結合を作り強力
に吸着するためである。本発明の薬品の物質名とその性
状は、 分子式；２−メチル−２，４−ベンタンジオール　　　
　　Ｃ１１ｌ　ｌｚ　（０１１）　ｔｌ、４−ブタンジ
オール Ｃ４Ｈ１ｌ　（０１（）　ｚ の２成分の混合物からなる吸水率：８％（４０℃・９０
％ＲＨ・１気圧）のものである。

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。

実施例 第１図、第２図および第３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１３などを保持
するブラケット、１５はモータケース下、１６は本発明
の薬品を含浸させたフェルト、１７はロータコア１８に
巻装したマグネットワイヤー、１９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上にフェルト１６を取り付
けである。なお、第１図、第２図の実施例では、いずれ
もブラシ基部２の先端部にカーボンブラシより成るブラ
シしゅう動部３を固着した構成になっているが、ブラシ
基部２から曲げ延設されたブラシしゅう動部を設け、そ
のしゅう動部上にフェルト１６を着設してもよい。

また、いずれの実施例も、モータケース内の雰囲気が本
発明の薬品の蒸気雰囲気になり、ブラシおよびコミュテ
ータ・セグメント表面に本発明の薬品が吸着する事を目
的としたものである。次に示す比較例と実施例について
テストを行った、比較例１）従来品 比較例２）のスチレンモノマー雰囲気中でのテスト品 比較例３）のトルエン雰囲気中でのテスト品実施例１）
本発明の本発明を１：１で混合したちの雰囲気量でのテ
スト品の結果を示す。

テストの結果は次表の通りであった。

以下余白 なお、本発明の薬品の成分に多少の不純物があっても、
本発明の薬品は、著しい効果を発揮するテストに用いた
モータを第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０．１Ｗ、試験時の運転条件は、４．２ＶＤＣ１２５
ｍＡ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、本発明の薬
品を含浸させたものを設置したものは、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。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
に本発明の薬品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、同じように、プラスチック製のブラケット１４にブ
レンドしたもの、プラスチック製の整流子基台５にブレ
ンドしたもの、マグネットワイヤー１７に含浸させたも
の、軸受メタル７のメタルの油にブレンドしたもの、マ
グネット１９とモータケース２０のすき間に含浸させた
もの、防振ゴム９にブレンドしたもの、第５図に示す防
振ゴム貼付用接着剤８にブレンドしたもの、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。

また本発明の薬品は、 （１）２−メチル−２，４−ベンタンジオールが蒸発速
度が速いこと。

（２）１．４−ブタンジオールは蒸発速度が遅いが吸湿
性が大であるという欠点を補い合う。そこでモータの使
用される条件に応じて１：４〜７：１までの混合比で用
いるとすぐれた物性をしめす、１：４は吸湿性の限界を
示し、７：１は持続性の限界を示す。次にその蒸発速度
を第６図に示す条件は、雰囲気温度６０℃湿度５％。試
料は１００ＣＣビーカー中へ１０ｇｒ入れて行う。また
ビーカーにはモータ使用条件に見合った開口率の蓋をす
る。図中の（１）〜（５）は（２−メチル−２，４−ベ
ンタンジオール）：　　（１，４−ブタンジオール）の
混合比を示し、 （１）　　　　Ｏ：１００ （２）　　　　ｌ：　　　４ （３）　　　　ｌ：　　　１ （４）　　　　Ｔ：　　　１ （５）１００：　　　Ｏである。

第７図に本発明の小型モータの整流波形を示す（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時間テスト後の比較例１の整流波形 （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１
００時間テスト後の比較例２の整流波形 （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３０
０時間テスト後の比較例３の整流波形 （ｄ）は本発明の薬品雰囲気における６０℃、５％雰囲
気テスト前の整流波形及び１５００時間テスト後の実施
例１の整流波形を示す。

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）本発明の薬品がブラシ、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。

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、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・フラッグ−を低減する。

３）本発明の薬品の潤滑作用により一般によ（用いられ
る動作電圧：１〜３０Ｖ、電流値：１００ｍＡ前後のマ
イクロモータを本発明の薬品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。

４）本発明の薬品がブラシとコミュテータのしゅう動に
より発生する振動を押さ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。即ちブラシに
通常張りつける防振ゴムと殆ど同程度の消音効果を有す
る。

５）本発明の薬品の吸湿性は、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。

６）本発明の薬品の吸湿性は、親水性を有する一ＯＨ基
と疎水性を有する一〇−Ｃ−（炭素結合部）のバランス
が理想的であり、蒸発スピードの早い２−メチル−２，
４−ベンタンジオールが先ず効果を発揮し次に蒸発スピ
ードの遅い１．４−ブタンジオールが効果を発揮するた
め効果持続時間の長い優れたものとなる。

【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図は本発明に用いる薬品の
蒸発速度をしめず特性図、第７図は本発明による小型モ
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、１４・・・・・・ブラケ
ット、１６・・・・・・フェルト、２ｏ・・・・・・モ
ータケース。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名３−−−プ
ラクＶすうｗＪ音ｐ ７ＪＪｚ　　図 １く 第３図 第５図 第６図 １００Ｈｒ　　ｚθＯＨｒ　　３００Ｈｒ第７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
   ータがしゅう動する構造の小型モータにおいて、モータ
   ケース内を、２−メチル−２，４−ペンタンジオールと
   １，４−ブタンジオールを混合したものの蒸気の雰囲気
   としたことを特徴とする小型モータ。