(57)【要約】【課題】  簡易な構成で、電気接点における導通性を良好に維持することを可能とする。【解決手段】  電気接点１８，１９を有する電気的駆動機構を内蔵したケース体１１の内部に、多孔質材料からなる潤滑剤保持体２１を装着し、その多孔質材料からなる潤滑剤保持体２１に、電気的駆動機構を使用する温度範囲の下限の雰囲気温度で蒸発する低沸点の気相潤滑剤を含浸したことによって、使用する温度範囲の全範囲、特に低温環境下でにおいては良好な潤滑作用を持ちつつ、その良好な潤滑作用が高温環境下でも長期にわたって維持されるように構成したものである。【選択図】     図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気接点を有する電気的駆動機構がケース体に内蔵された電気機器において、
前記ケース体の内部に、多孔質材料からなる潤滑剤保持体が配置されたものであって、
前記潤滑剤保持体の多孔質材料には、前記電気的駆動機構を使用する温度範囲の下限の雰囲気温度で蒸発する低沸点の気相潤滑剤が含浸されていることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記低沸点の気相潤滑剤として、アルコール系薬品が用いられていることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記多孔質部材が、活性炭からなることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項４】
前記電気的駆動機構が、ブラシ付き直流モータにおける整流機構であり、
前記電気接点は、前記整流機構を構成しているブラシとコミュテータとの摺動部位に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接点を有する電気的駆動機構がケース体に内蔵された電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気接点を有する電気的駆動機構は、多くの電気機器において広く使用されている。例えばブラシ付き直流モータの整流機構においては、図５に示されているように、導電性金属板からなる一対の導電性ブラシ部材１，１が、略円筒状をなすように形成されたコミュテータ２の外周表面を直径方向の両側から挟み込むようにして配置されている。これら一対の導電性ブラシ部材１，１の先端部分には通電接触部１ａがそれぞれ設けられており、それらの各通電接触部１ａ，１ａ，・・・が、上記コミュテータ２の外周表面に当接した状態で摺動することによって、それらの摺動部位に電気接点が構成されている。
【０００３】
ところで、このような構成になされた導電性ブラシ部材１とコミュテータ２との電気接点は、モータをムラなく低電圧で回転駆動させるために、常時、安定した電気的接触状態に維持されることが不可欠であるが、それを実現するために上記電気接点に、貴金属（Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｇ等）の合金や、それらにＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎ等を加えた合金が採用されていることが多い。
【０００４】
ところが、ブラシ付き直流モータを実際に生産・使用するにあたっては、モータケース体の内外の雰囲気中に、接着剤や潤滑剤または樹脂部品などから発生する多種多様の有機ガスが存在している。それらの各種の有機ガスは、整流動作時に生じるアーク放電、摩擦熱、または電流のジュール熱などにより燃焼し、その燃えカスとして「パウダー」と呼ばれる電気絶縁性の黒色異物が、コミュテータ２上にしばしば生成される。そして、そのパウダーが、上記ブラシ部材１とコミュテータ２との電気接点間に介在した状態になると、その電気接点間における電流の供給が不安定になって導通障害を起こしてしまい、起動不良や電気的ノイズを発生させることとなる。また、そのような導通障害の原因となる有機ガスにシロキサン（シリコーン）が含まれている場合には、極めて短時間に重大な導通障害を起こしてしまうことが広く知られている。
【０００５】
一方で、上述した導電性ブラシ部材１およびコミュテータ２は金属部材から形成されている。すなわち、ブラシ付き直流モータにおいては金属部材同士が直接的に摺動する構成が採用されていることから、低湿度や低温といった水蒸気の少ない環境では、一般には導電性ブラシ部材１の摩耗が著しく進行し、所定の寿命を得ることができないという問題が生じる。
【０００６】
このような有機ガスによる接点導通障害および摩耗による寿命問題への対策として、多価アルコール等からなる気相潤滑剤を用いてケース体の内部をその蒸気雰囲気とする提案が従来からなされている（下記特許文献１，２および３参照）。当該提案では、ケース体の内部に気相潤滑剤を塗布するようにした構造のものの他、なるべく長時間にわたって気相潤滑剤をケース体内に保持しておくために、フェルト材や界磁マグネット、あるいはマグネットワイヤ等に気相潤滑剤を含浸させて配置したり、プラスチック部品に気相潤滑剤をブレンドして配置しておくことなとが行われている。しかしながら、これらのいずれの構造においても、ケース体内部の限られたスペースに気相潤滑剤を多量に保持しておくことは困難であり、特に低温環境でもその効果を発揮する低沸点の気相潤滑剤は、高温環境下ではその蒸発が必要以上に速くなるため、モータ要求寿命に対し残存時間（効果持続時間）が不足し、結果として充分な効果が得られにくいという問題がある。
【０００７】
従って、気相潤滑剤を封入した気体透過性のフィルム状部材をケース体の内部に装着するようにして、気相潤滑剤の蒸発速度を抑える構造のものも提案されているが（下記特許文献４参照）、気体透過性フィルム状部材は比較的大きな部品になってしまうことから、特に小型化を図った電気機器に採用することが困難である。また、高価なものにならざるを得ないという問題もある。
【０００８】
さらにまた、使用する温度範囲の低温領域においても良好な潤滑機能または摩耗抑制作用を有する低沸点の気相潤滑剤を用いるとともに、その低沸点の気相潤滑剤における蒸発速度を抑えるべく、高沸点の気相潤滑剤をブレンドするように構成したものも知られている（下記特許文献５参照）。しかしながら、このものでは、ブレンドした構成であることから低沸点の気相潤滑剤が量的に不足する傾向があり、そのため低沸点にもかかわらず低温環境下における蒸気雰囲気が得られにくく、摩耗抑制作用が十分に得られないことがある。
【０００９】
そこで、蒸発速度が遅い分子量の大きな気相潤滑剤を用いるようにした提案がなされているが（下記特許文献６参照）、分子量の大きな気相潤滑剤は、沸点や融点が高くなる傾向があり、そのため当然ながら、低温環境下ではその蒸発が起こりにくく潤滑作用が十分でなくなる。
【００１０】
【特許文献１】特許第１５９２３９１号
【特許文献２】特許第１９１０４３３号
【特許文献３】特許第１９４９０３９号
【特許文献４】特許第２０３３９０３号
【特許文献５】特許第２８７５４２８号
【特許文献６】特許第３２５４０５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、簡易な構成で、電気接点間における導通性や耐摩耗性を、使用する温度範囲の全範囲において長期にわたって良好に維持させることができるようにした電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の請求項１にかかる電気機器では、電気接点を有する電気的駆動機構を内蔵したケース体の内部に多孔質材料からなる潤滑剤保持体が配置されたものであって、前記潤滑剤保持体の多孔質材料には、前記電気的駆動機構を使用する温度範囲の下限の雰囲気温度で蒸発する低沸点の気相潤滑剤を含浸されている。
例えば、本発明の請求項２にかかる電気機器では、上記請求項１における低沸点の気相潤滑剤としてアルコール系薬品が用いられているとともに、本発明の請求項３にかかる電気機器では、上記請求項１における多孔質部材として活性炭が用いられている。
【００１３】
このような構成を有する請求項１、請求項２および請求項３にかかる各電気機器によれば、多孔質材料からなる潤滑剤保持体に保持された低沸点の気相潤滑剤は、低温環境下においても円滑な蒸発作用を有することから、低温環境においても良好な潤滑作用が得られるようになっている。
また、低沸点の気相潤滑剤の蒸発作用は、潤滑剤保持体を構成している多孔質材料の気孔（細孔）を通して緩やかに行われ、適宜な蒸発速度に抑制されることから、高温環境においても上述した気相潤滑剤の良好な潤滑作用が長期にわたって維持されるようになっている。
【００１４】
また、本発明の請求項４にかかる電気機器では、上記請求項１における電気的駆動機構がブラシ付き直流モータにおける整流機構であり、電気接点が整流機構におけるブラシとコミュテータとの摺動部に形成されている。
本発明は、このようなブラシ付き直流モータの整流機構において特に良好な導通性や耐摩耗性を長期にわたって維持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明にかかる電気機器は、電気接点を有する電気的駆動機構を内蔵したケース体の内部に多孔質材料からなる潤滑剤保持体を装着し、その多孔質材料からなる潤滑剤保持体に、電気的駆動機構を使用する温度範囲の下限の雰囲気温度で蒸発する低沸点の気相潤滑剤を含浸したことによって、使用する温度範囲の全範囲、特に低温環境下において良好な潤滑作用を持ちつつ、その良好な潤滑作用を高温環境でも長期にわたって維持されるように構成したものであるから、簡易な構成で、電気接点における導通性を向上させるとともに耐摩耗性を向上させることができ、低コストで電気機器の信頼性を大幅に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明をブラシ付き直流モータに適用した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１に示されているブラシ付き直流モータの全体構造を説明すると、中空円筒状をなすように形成されたモータケース１１の内部には、当該モータケース１１の中心軸に沿って回転軸１２が配置されている。この回転軸１２は、上記モータケース１１の軸方向両端部分に固定された一対のメタル軸受１３，１４によって回転自在に支承されているとともに、当該回転軸１２の軸方向略中央部分に、電磁鋼板等の積層体からなるロータコア（アマチュアコア）１５が挿通されるようにして固定されており、そのロータコア１５の放射状に延在する突極に、ロータコイル１６がそれぞれ巻回して装着されている。
【００１８】
また、上記ロータコア１５の外周側には、前記モータケース体１１の内周壁面に対して環状に取り付けられたステータマグネット（界磁マグネット）１７が環状に配置されており、そのステータマグネット１７の内周壁面に対して、上述したロータコア１５の各突極が、半径方向に近接して対向するように配置されている。
【００１９】
さらに、上記回転軸１２の軸方向一端側（図１の下方側）には、略円筒状をなすようにしてコミュテータ１８が一体回転するように取り付けられており、そのコミュテータ１８の外周表面に対して、導電性金属板からなる一対の導電性ブラシ部材１９が、上記コミュテータ１８の外周表面を直径方向に挟み込むようにして配置されている。これらの導電性ブラシ部材１９，１９とコミュテータ１８とは、ブラシ付き直流モータにおいて相対的に摺動する電気接点を有する整流機構、すなわち電気的駆動機構を構成しているものであるが、詳細な構成は、前述した従来技術の欄および図５で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略することとする。
【００２０】
また、上述したモータケース体１１の内部には、多孔質材料からなる潤滑剤保持体２１，２１が、上述したロータコア１５を挟んだ両側に２箇所にわたって装着されている。これらの各潤滑剤保持体２１は、上記モータケース体１１の軸方向の両端面に対して、両面テープなどの種々の固定手段によって取り付けられている。本実施形態にかかる潤滑剤保持体２１を構成している多孔質材料としては、繊維状または粒状の活性炭が採用されているが、粉末状の活性炭をバインダで成形したものでも良い。また、ゼオライト、モレキュラーシーブスなどのような他の多孔質材料を採用することもできる。
【００２１】
そして、このような潤滑剤保持体２１を構成している多孔質材料には、低沸点の気相潤滑剤が含浸されている。その低沸点の気相潤滑剤としては、モータを使用する温度範囲の下限の雰囲気温度で蒸発するものが用いられている。ここで、モータを使用する温度範囲の下限とは、例えば、実際にモータを使用する場合に想定される外気温の下限を意味し、具体的には、通常−２０℃がそのときの下限となる。またモータの使用環境によっては、−３０℃が温度範囲の下限となることもある。さらに本実施形態においては、上述した低沸点の気相潤滑剤として、エチレングリコールやトリメチレングリコールなどのような各種のアルコール系薬品が採用されている。
【００２２】
このような本実施形態にかかるブラシ付き直流モータによれば、多孔質材料からなる潤滑剤保持体２１に保持された低沸点の気相潤滑剤は、低温環境下において円滑な蒸発作用を有しつつ、高温環境下でも短時間に消失することがなく、モータを使用する温度範囲の全範囲において長期にわたって良好な潤滑作用が得られるようになっている。
【００２３】
また、そのときの低沸点の気相潤滑剤の蒸発作用は、潤滑剤保持体２１を構成している多孔質材料の気孔を通して緩やかに行われる。すなわち、本実施形態における潤滑剤保持体２１を構成する多孔質材料に用いられている活性炭は、１０〜２００Åの微細孔を多数有し、単位重量あたりの表面積が極めて大きい炭素材料であって、一般的にはガス吸着材料として用いられている。これに対して、上述した本発明にかかる実施形態では、活性炭（多孔質材料）を、ガス吸着材料としてではなく、低沸点の気相潤滑剤を保持しておく部材として用いている。
【００２４】
つまり、低沸点の気相潤滑剤の蒸気が活性炭（多孔質材料）の微細孔内に入り込むことによって、長時間にわたって内部に保持されることとなり、低沸点の気相潤滑剤の単品で塗布したものや、フェルトなどの通常繊維に含浸させたものに比較して、低沸点の気相潤滑剤の蒸発の速度を著しく遅くすることが可能となる。一方、低温においても気相潤滑剤そのものは適宜の蒸気圧を持つものであるから、多孔質材料の微細孔を通して気相潤滑剤の蒸発が僅かずつ継続していくこととなり、その結果、適宜な蒸発速度に抑制されたものとなる。従って、上述したように、気相潤滑剤による良好かつ安定した潤滑作用が長期にわたって維持されるものである。
【００２５】
例えば、上述した低沸点のアルコール系気相潤滑剤のうちのエチレングリコールは、沸点が１９６℃、融点が−１８℃であり、またトリメチレングリコールは、沸点２１４℃、融点−３２℃であるが、それぞれの気相潤滑剤の単独液を容器内に保持して（１５μＬ）そのまま放置した場合（４０℃，２０％ＲＨ）には、図２中の破線「Ａ」および「Ｏ」でそれぞれ示されているように、急速に蒸発することによって短時間のうちに減少していくこととなる。また、エチレングリコールをフェルトに含浸して同様に放置した場合には、図２中の一点鎖線「Ａ−ｋ」で示されているように、さらに短時間のうちに減少していってしまう。
【００２６】
これに対して、エチレングリコールおよびトリメチレングリコールの各気相潤滑剤を、前述した実施形態のように活性炭からなる潤滑剤保持体２１にそれぞれ含浸させて放置した場合には、図２中の実線「Ａ−ｊ」および「Ｏ−ｊ」でそれぞれ示されているように、それらの各気相潤滑剤の減少速度は大幅に緩和されることが確認された。
【００２７】
また、実際のブラシ付き直流モータに各気相潤滑剤を実装して寿命試験を行った結果が図３に示されている。このときの寿命試験では、外径２４ｍｍ、高さ１２ｍｍのブラシ付き直流モータを有するディスク駆動装置を用い、それに直径１２ｃｍのＣＤを搭載した上で、図４に示されているような、起動、定速、ブレーキ、休止を順に組み合わせた回転モードを断続させる運転を繰り返し行わせることとした。そして、導電性ブラシ部材とコミュテータとの電気接点に電流が流れなくなって、回転が停止してしまうまでの時間を各々測定してみた。
【００２８】
その結果、図３に示されているように、気相潤滑剤を全く用いなかった場合の寿命時間（符号０１，０２）に対して、気相潤滑剤の単独液をモータケース体に塗布した場合の寿命時間（符号１１，１２）は、多少は延長されてやや改善が見られた。これに対して、前述した本発明の実施形態のように、活性炭からなる潤滑剤保持体２１に気相潤滑剤をそれぞれ含浸させた場合には、モータの寿命時間（符号２１，２２）が大幅に延長されることが判明した。
【００２９】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００３０】
例えば、上述した実施形態では、モータケース体の内壁面に潤滑剤保持体２１を固定しているが、その他の部位にも取り付けることは当然に可能である。
【００３１】
また、上述した実施形態は、ブラシ付き直流モータに対して本発明を適用したものであるが、本発明は、スイッチ、リレー、コネクタなどのような各種の電気接点を有する電気機器に対して同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上述べた本発明は、ブラシ付き直流モータを始めとして、多種多様な電気機器に対して広く採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態におけるブラシ付き直流モータの全体構造を表した縦断面説明図である。
【図２】気相潤滑剤を種々の態様で放置した場合の重量減少に要する時間を測定した結果を表した線図である。
【図３】ブラシ付き直流モータに気相潤滑剤を実装して寿命試験を行った場合の結果を表した線図である。
【図４】図３におけるブラシ付き直流モータの寿命試験における運転モードの一例を表した線図である。
【図５】一般のブラシ付き直流モータにおけるブラシ装置の構造例を表した外観斜視説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  モータケース
１２  回転軸
１５  ロータコア
１８  コミュテータ（電気接点）
１９  ブラシ部材（電気接点）
２１  潤滑剤保持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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