(57)【要約】【課題】高振動減衰性を付与することができる制振材および低振動性のモータ用ブラシを提供することを目的とする。【解決手段】拘束層と粘弾性層とを備え、該拘束層は繊維基材に含浸剤が含浸されてなる制振材による。含浸剤は樹脂類を含有してなるものが好ましく、樹脂類としては不飽和ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の両方または何れか一方を好適に使用し得る。さらに、充填剤が添加されてなる含浸剤が好ましく、該充填剤の密度は１．０ｇ／ｃｍ３以上が好適である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拘束層と粘弾性層とを備え、該拘束層は繊維基材に含浸剤が含浸されてなることを特徴とする制振材。
【請求項２】
前記含浸剤が樹脂類を含有してなることを特徴とする請求項１記載の制振材。
【請求項３】
前記樹脂類が不飽和ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の少なくとも何れか一方を含むことを特徴とする請求項２記載の制振材。
【請求項４】
前記含浸剤には、充填剤が添加されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の制振材。
【請求項５】
前記充填剤の密度が１．０ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項４記載の制振材。
【請求項６】
前記粘弾性層に、密度が１．０ｇ／ｃｍ３以上の充填剤が添加されてなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の制振材。
【請求項７】
前記拘束層のヤング率が５×１０７〜１×１０９Ｎ／ｍ２であり、且つ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の制振材。
【請求項８】
前記拘束層が２層構造であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の制振材。
【請求項９】
モータ用のブラシに装着されることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の制振材。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れかに記載の制振材が設けられてなることを特徴とするモータ用ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高振動減衰能力を付与するために用いる制振材に関し、特にモータのブラシに設けた場合に高振動減衰能力を発揮し得る制振材に関し、さらに、該制振材が設けられたモータ用ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型直流モータは、整流性を付与すべく整流子にブラシが圧接された状態で構成されている。該小型直流モータが駆動する時には、整流子はモータの回転とともに回転するため、ブラシが整流子間の段差を乗り越えることによってブラシに振動が発生することとなる。この振動は、モータから発せられる騒音の原因となるだけでなく、特に高回転数においてブラシと整流子とを乖離させて通電を妨げ、必要な回転数が得られない原因となる。
【０００３】
このようなブラシの振動を抑制する目的で、従来、粘着層と拘束層とからなる制振材をブラシに装着する方法が知られている。（特許文献１、特許文献２）
【０００４】
【特許文献１】
実公昭５０−２４９６１号公報
【特許文献２】
特開平８−１８２２６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該小型モータ等に於いてブラシの振動をより一層低減することが要求される場合には、従来の制振材による振動減衰性では不十分であり、さらに高性能な制振材の開発が望まれている。
また、モータ以外の種々の用途においても、より優れた振動減衰性を有する制振材が要求されることが多い。
【０００６】
そこで本発明は、高振動減衰性を付与することができる制振材であって、特にモータにおいて好適に使用し得る制振材を提供することを一の目的とする。
また、本発明は、低振動性のモータ用ブラシを提供することを他の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、拘束層と粘弾性層とを備え、該拘束層は繊維基材に含浸剤が含浸されてなることを特徴とする制振材を提供する。
好ましくは、前記含浸剤は樹脂類を含有してなり、樹脂類としては不飽和ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の両方または何れか一方を好適に使用し得る。
好ましくは、前記含浸剤には充填剤が添加され、該充填剤の密度は１．０ｇ／ｃｍ３以上が好適である。
また、好ましくは、前記粘弾性層に、密度が１．０ｇ／ｃｍ３以上の充填剤が添加されてなる。
さらに好ましくは、前記拘束層のヤング率を５×１０７〜１×１０９Ｎ／ｍ２とし、且つ密度を１．０ｇ／ｃｍ３以上とする。
斯かる制振材は、モータ用ブラシに好適に装着され得る。
【０００８】
さらに、本発明は、前述のような制振材が設けられてなることを特徴とするモータ用ブラシを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を示した断面図である。図１に示す如く、本実施形態における制振材１は、粘弾性層２と拘束層３との２層構造よりなる。該制振材１は、粘弾性層２の粘性によってモータ用ブラシ４に装着されている。
また、モータ用ブラシ４は、起端側が固定され、先端側の一面が整流子５と接触するようにしてモータの一部を構成するものであるが、本実施形態のモータ用ブラシ４には、整流子５が接する面とは反対側の面に、前記制振材１が接着されてなる。
【００１１】
拘束層３は、繊維基材に含浸剤が含浸してなるものである。
繊維基材を構成する繊維の種類については特に限定されず、綿、羊毛、パルプ等の天然繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ビスコースレーヨン繊維、キュプラレーヨン繊維等の合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維のうち、１種又２種以上を組み合わせて使用することができる。また、該繊維基材の構造についても限定されず、織布、不織布等の任意の構造とすることができる。
【００１２】
含浸剤は、樹脂類を含有するものを好適に使用できる。
斯かる樹脂類としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂の少なくとも１種を用いることができ、特にエポキシ樹脂と不飽和ポリエステル樹脂とを架橋剤によって架橋させてなる樹脂を好適に使用でき、高振動減衰性に加えて柔軟性と耐熱性とを兼ね備えた制振材とすることができる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、レゾルシン型、テトラヒドロキシフェニルメタン型、ノボラック型、ポリアルコール型、ポリグリコール型、ポリオレフィン型等を用いることができる。また、耐熱性、難燃性を向上させるために、該エポキシ樹脂をハロゲン化させたものを使用することができる。但し、環境の面から、ハロゲンを含まないものが好ましい。一方、不飽和ポリエステル樹脂としては、不飽和二塩基酸、二塩基酸及び多価アルコールを原料として得られるものを好適に使用できる。不飽和二塩基酸、二塩基酸としては、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水ヘット酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等を用いることができ、多価アルコールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、１．３−ブチレングリコール、１．６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、水素化ビスフェノールＡ、ビスフェノールジヒドロキシプロピルエーテル等を用いることができる。
また、前記繊維基材に含浸させることにより、拘束層３のヤング率を５×１０７〜１×１０９Ｎ／ｍ２の範囲とし得るような含浸剤が好適に使用される。
【００１３】
さらに、含浸剤には、種々の充填剤を添加することが可能である。
斯かる充填剤としては、鉄、銅、アルミニウム等の金属、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン等の金属酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、その他任意の化合物や鉱物のうち、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１４】
充填剤の密度は、１．０ｇ／ｃｍ３以上のものが好ましく、２．０〜５．０ｇ／ｃｍ３のものがより好ましい。斯かる密度の充填剤を含浸剤に添加すれば、拘束層３が高密度化されることとなり、拘束層３の損失係数を高めること、即ち、高振動減衰性の制振材を得ることができる。充填剤の密度が１．０ｇ／ｃｍ３未満であれば高い損失係数が得られにくく、５．０ｇ／ｃｍ３以上のものは、高い損失係数が得られる代わりに高コストになる。
【００１５】
充填剤の粒子径は１００μｍ以下とすることが好ましい。粒子径が１００μｍ以下の充填剤を用いることによって含浸剤中の充填剤の割合を高めることができ、その結果、拘束層３の重量およびヤング率を増加させて損失係数を高めることができる。また、粒子径の大きいものと小さいものを組み合わせることで、より一層充填剤の割合を高めることも可能である。
【００１６】
充填剤の添加量は、前記樹脂類の固形分１００重量部に対して、５〜６００重量部が好ましく、１０〜５００重量部がより好ましい。充填剤の添加量が５重量部未満であれば高い損失係数が得られにくく、６００重量部以上添加してもそれ以上損失係数が向上しにくく、かえって高コストになる。
【００１７】
斯かる拘束層３は、樹脂類に充填剤を添加して含浸剤を調製し、該含浸剤を前記繊維基材に含浸させることによって形成することができる。
【００１８】
拘束層３は、小型モータのブラシに用いる場合、その厚みを０．０５〜１．０ｍｍとすることが好ましく、０．１０〜０．５０ｍｍとすることがより好ましい。拘束層３の厚みが０．０５ｍｍ未満の場合には損失係数が小さくなって高振動減衰性が得られ難く、１．０ｍｍを越える場合には該制振材の加工性が悪化するとともにコスト高になる。
【００１９】
また、拘束層３は、上記厚みの範囲でヤング率が５×１０７〜１×１０９Ｎ／ｍ２であることが好ましく、１×１０８〜６×１０８Ｎ／ｍ２であることがより好ましい。ヤング率が５×１０７Ｎ／ｍ２未満であれば、高い制振性が得られ難く、ブラシのバタツキによりモータの騒音が増加することや、ブラシの劣化が促進される虞がある。ヤング率が１×１０９Ｎ／ｍ２を越える場合、モータに装備させた時のブラシの剛性が増加してしまい、整流子とブラシとの接圧が増加してブラシと整流子間で摩耗、劣化が促進され易くなる。また、ヤング率が、１×１０８〜６×１０８Ｎ／ｍ２であれば、このような摩耗や劣化を防止しつつ高い制振性が得られるだけでなく、拘束層３の成形加工性をも向上させることができる。
【００２０】
尚、本発明においてヤング率とは、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に規定された引張試験を行った際のヤング率（引張弾性率）をいうものとする。
【００２１】
また、該拘束層３の密度は、高振動減衰性が得られるという観点から１．０ｇ／ｃｍ３以上が好ましいが、実際に拘束層を作製する際の材料等の観点から、３．０ｇ／ｃｍ３以上の材料は高コストとなるため、１．０〜３．０ｇ／ｃｍ３がより好ましい。
【００２２】
一方、粘弾性層２は、装着された状態で粘弾性を有するものであれば特に限定されず、アクリル系、シリコーン系、ゴム系等の一般的な粘着剤組成物又は接着剤組成物を用いることができる。
また、該粘弾性層２にも、上記と同様の充填剤を添加することができる。
【００２３】
粘弾性層２は、前記拘束層３の一面にコーティング、貼り合せ、転写等の手法を用いて形成することができる。
【００２４】
このようにして構成された制振材は、図１に示す如く、粘弾性層２の粘性によってモータ用ブラシ４に装着することにより高振動減衰性を発揮し、回転する整流子５との接触により生じるモータ用ブラシ４の振動を効果的に抑制することができる。
【００２５】
尚、上記実施形態の制振材は、繊維基材に含浸剤が含浸された拘束層と粘弾性層とからなる２層構造のものであるが、さらに、拘束層の片面若しくは両面に、例えば金属箔等からなる密度１．０ｇ／ｃｍ３以上の層を設け、３層以上の構造としても良い。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明の実施例および比較例を挙げ、本発明について更に詳細に説明する。
【００２７】
実施例１
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、ブチル化メラミン３０重量部、３級アミン０．５重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（目付け２３ｇ／ｍ２、厚み０．０７ｍｍ）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例１の制振材を作製した。
【００２８】
実施例２
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂１２０重量部、ブチル化メラミン５０重量部、３級アミン１重量部、アルミナ（密度３．７ｇ／ｃｍ３、粒子径１．０μｍ）７０重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例２の制振材を作製した。
【００２９】
実施例３
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂１２０重量部、ブチル化メラミン４５重量部、３級アミン１重量部、アルミナ（同上）１１０重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例３の制振材を作製した。
【００３０】
実施例４
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂１１０重量部、ブチル化メラミン３５重量部、３級アミン１重量部、チタン酸バリウム（密度５．３ｇ／ｃｍ３、粒子径１．０μｍ）７０重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例４の制振材を作製した。
【００３１】
実施例５
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂９０重量部、ブチル化メラミン４０重量部、３級アミン１重量部、水酸化アルミニウム（密度２．４ｇ／ｃｍ３、粒子径０．８μｍ）８０重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例５の制振材を作製した。
【００３２】
実施例６
アクリル樹脂を含浸剤とし、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例６の制振材を作製した。
【００３３】
実施例７
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、ブチル化メラミン４０重量部、３級アミン１重量部、シリコーンパウダー（密度０．９７ｇ／ｃｍ３、粒子径１．０μｍ）７０重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し、実施例７の制振材を作製した。
【００３４】
実施例８
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に対し、不飽和ポリエステル樹脂９０重量部、ブチル化メラミン４０重量部、３級アミン１重量部、水酸化アルミニウム（密度２．４ｇ／ｃｍ３、粒子径１．０μｍ）７０重量部を添加、攪拌して含浸剤を調製し、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、拘束層とした。該拘束層の片面にアクリル系粘着剤１００重量部に対して水酸化アルミニウム（密度２．４ｇ／ｃｍ３、粒子径１．０μｍ）３０重量部添加してなる粘弾性層を積層し実施例８の制振材を作製した。
【００３５】
実施例９
アクリル樹脂を含浸剤とし、該含浸剤をポリエステル不織布（同上）に含浸させ、さらに該不織布の片面にポリエステルフィルムを積層させたものを拘束層とした。該拘束層にアクリル系粘着剤からなる粘弾性層を積層し実施例９の制振材を作製した。
【００３６】
比較例１
ポリエステルフィルムを拘束層とし、該拘束層にシリコーン系粘着剤からなる粘弾性層を積層することにより、比較例１の制振材を作製した。
【００３７】
比較例２
アセテートクロスを拘束層とし、該拘束層にゴム系粘着剤からなる粘弾性層を積層することにより、比較例２の制振材を作製した。
【００３８】
比較例３
ポリエステル不織布を拘束層とし、該拘束層にアクリル系粘着剤からなる粘着剤層を積層することにより、比較例３の制振材を作製した。
【００３９】
比較例４
ポリエステル不織布にゴムシートを積層させたものを拘束層とし、該拘束層の不織布側にアクリル系粘着剤からなる粘着剤層を積層することにより、比較例４の制振材を作製した。
【００４０】
比較例５
ポリエステル不織布にポリエステルフィルムを積層させたものを拘束層とし、該拘束層の不織布側にアクリル系粘着剤からなる粘着剤層を積層することにより、比較例５の制振材を作製した。
【００４１】
上記実施例および比較例の制振材について、下記の方法に基づいて物性を測定した。
【００４２】
密度
ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９に準じ、比重天びん法に基づいて密度を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
ヤング率
作製した実施例および比較例の制振材を１０ｍｍ×１００ｍｍの短冊状に裁断したものを試験片とし、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に規定された引張試験において、チャック間距離５０ｍｍで該試験片を固定し、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで試験を行った。そして、該試験片の断面積Ｓ、元の長さＬ、伸びた長さΔＬ、加えられる力Ｆから、ヤング率Ｅ＝（Ｆ／Ｓ）／（ΔＬ／Ｌ）を求めた。尚、ΔＬは０．２５ｍｍとした。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2004357422.tif 000003
【００４５】
また、上記実施例および比較例の制振材について、下記の方法に基づいて損失係数を測定し、振動減衰性の評価を行った。
【００４６】
損失係数
作製した実施例および比較例の制振材を厚み０．０６ｍｍのベリリウム銅に貼り付け、試験片とした。図２に示したように、該試験片の一端をクランプによって支持し、他端に鉄片（図示せず）を装着し、電磁加振器による非接触の電磁加振が可能となるように、電磁加振器とともに恒温槽内に設置した。
試験片の振動測定には、非接触で速度および振幅を測定し得るレーザードップラー振動計を使用し、信号処理装置としてはＦＦＴアナライザを使用した。
そして、ＦＦＴアナライザに内蔵された信号発生器より測定周波数のスエプトサイン波を発生させ、増幅器を介して電磁加振器に入力することによって試験片を振動させ、その振動速度をレーザー発信装置を備えたレーザードップラー振動計を用いて検出した。さらに、レーザードップラー振動計を用いて検出された信号と、信号発生器で発生させた加振信号との２信号をＦＦＴアナライザに取り込み、振動速度／加振信号を周波数応答関数ＦＲＦとして求めた。周波数応答関数の測定結果から共振ピーク形状をカーブフィットさせることにより、損失係数を求めた。結果を図３に示す。
【００４７】
図３に示したように、例えば周波数１０００Ｈｚにおける損失係数を比較すると、比較例１〜５の制振材では０．０３〜０．１（η）程度の低い損失係数であるのに対し、本発明に係る実施例１〜９の制振材では、０．１２〜０．３（η）という高い損失係数が得られていることがわかる。中でも、密度１．０ｇ／ｃｍ３以上の充填剤を含有させてヤング率を３．０×１０８〜４．０×１０８Ｎ／ｍ２とした実施例２〜５では、より一層損失係数の高い制振材が得られていることが認められる。
【００４８】
次に、実施例及び比較例の制振材を１ｍｍ×２ｍｍの大きさにカットし、モータブラシ上の一定の位置に貼り付けたカメラ用モータを作成し、該モータについてモータ騒音及びブラシ追従性を下記の方法に基づいて評価した。
【００４９】
モータ騒音
無響室内、スポンジ上に載せたモータに一定電圧を印加し、約１６０００ｒ／ｍｉｎで回転させ、モータのエンドベル側１０ｍｍの位置に設置した１／２インチマイクロホンにて騒音測定を行なった。
信号処理装置としてはＦＦＴアナライザを使用し、あらかじめ確認したブラシの曲げ固有振動数にあたる１０ｋ〜１２ｋＨｚの帯域でのＰ．Ｏ．Ａ．（パーシャルオーバーオール）値（ｄＢＡ）を求めた。結果を図４に示す。
【００５０】
ブラシ追従性
デジタル・オシロスコープにてモータ電流を観測しながら印加電圧のコントロールにより回転数を徐々に上げ、１μｓ以上のＧＮＤ落ちが初めて現れる回転数を「ブラシ追従限界回転数」とし、ブラシ追従性を評価する指標とした。結果を図５に示す。
【００５１】
騒音に関しては、図４に示したように、比較例１、３、４の制振材を用いたモータが４０〜４５ｄＢＡ程度の高い音圧レベルであるのに対し、本発明に係る実施例１〜８の制振材を用いたモータでは、３４〜３６ｄＢＡという低い音圧レベルが得られていることがわかる。
【００５２】
ブラシ追従性に関しては、図５に示したように、比較例１〜５の制振材を用いたモータが１６０００〜２００００ｒ／ｍｉｎ程度の低い追従性であるのに対し、本発明に係る実施例１〜９の制振材を用いたモータでは、２１０００〜２４０００ｒ／ｍｉｎという高い追従性が得られていることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る制振材によれば、高振動減衰性を付与することができ、特に小型モータのモータ用ブラシにおいて、優れた振動減衰性能を発揮することができる。
【００５４】
また、本発明に係るモータ用ブラシによれば、制振材の作用によってブラシの振動が抑制されるため、回転性能に優れたモータを構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制振材およびモータ用ブラシの一実施形態を示した断面図。
【図２】制振材の損失係数測定装置を示した概略図。
【図３】実施例および比較例の制振材について、損失係数の測定結果を示したグラフ。
【図４】実施例および比較例の制振材を用いたモータについて、モータ騒音の測定結果を示したグラフ。
【図５】実施例および比較例の制振材を用いたモータについて、ブラシ追従限界回転数の測定結果を示したグラフ。
【符号の説明】
１      制振材
２      粘弾性層
３      拘束層
４      モータ用ブラシ
５      整流子
【図１】
2004357422.tif 000004
【図２】
2004357422.tif 000005
【図３】
2004357422.tif 000006
【図４】
2004357422.tif 000007
【図５】
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