JP2003134742A - 金属黒鉛質ブラシ - Google Patents
金属黒鉛質ブラシInfo
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Classifications
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
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-
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属黒鉛質ブラシ２でのブラシ本体４を、黒
鉛と銅と金属硫化物固体潤滑剤とを含む整流子側部材６
と、黒鉛と銅を含んで金属硫化物固体潤滑剤を含有しな
いリード線埋込部材８とで構成する。金属硫化物固体潤
滑剤を含有しないリード線埋込部材８に、リード線１０
を取り付ける。 【効果】 鉛無しでしかも金属硫化物固体潤滑剤を含む
金属黒鉛質ブラシでの、リード線取付抵抗の増加を防止
できる。
鉛と銅と金属硫化物固体潤滑剤とを含む整流子側部材６
と、黒鉛と銅を含んで金属硫化物固体潤滑剤を含有しな
いリード線埋込部材８とで構成する。金属硫化物固体潤
滑剤を含有しないリード線埋込部材８に、リード線１０
を取り付ける。 【効果】 鉛無しでしかも金属硫化物固体潤滑剤を含む
金属黒鉛質ブラシでの、リード線取付抵抗の増加を防止
できる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明は自動車電装モータ等に用
いる金属黒鉛質ブラシに関し、特に金属黒鉛質ブラシを
無鉛化することに関する。
いる金属黒鉛質ブラシに関し、特に金属黒鉛質ブラシを
無鉛化することに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車電装モータ用ブラシなどの低電圧
動作のブラシとして、金属黒鉛質ブラシが用いられてき
た。金属黒鉛質ブラシは、黒鉛と銅粉などの金属粉を混
合し、成形・焼結して製造され、低電圧動作のため、黒
鉛よりも低抵抗の金属粉を配合して抵抗率を低下させて
いる。金属黒鉛質ブラシには、二硫化モリブデン、二硫
化タングステンなどの金属硫化物固体潤滑剤や鉛がしば
しば添加され、例えばスタータモータ用ブラシなどの負
荷が大きいブラシには、ほとんどの場合に鉛と金属硫化
物固体潤滑剤とが配合されている。
動作のブラシとして、金属黒鉛質ブラシが用いられてき
た。金属黒鉛質ブラシは、黒鉛と銅粉などの金属粉を混
合し、成形・焼結して製造され、低電圧動作のため、黒
鉛よりも低抵抗の金属粉を配合して抵抗率を低下させて
いる。金属黒鉛質ブラシには、二硫化モリブデン、二硫
化タングステンなどの金属硫化物固体潤滑剤や鉛がしば
しば添加され、例えばスタータモータ用ブラシなどの負
荷が大きいブラシには、ほとんどの場合に鉛と金属硫化
物固体潤滑剤とが配合されている。
【０００３】近年、環境負荷物質として鉛が注目される
ようになり、鉛無添加のブラシが求められるようになっ
た。もちろん、従来からも鉛を含有しないブラシが有
り、スタータモータ以外のモータなどに用いられてき
た。またスタータモータ用ブラシでも、通常の使用環境
であれば、単に鉛を除くだけでも使用に耐えるものもあ
る。さらに鉛を除いた場合の潤滑性の改善のため、特開
平５−２２６０４８号は、銅よりも低融点の金属を、銅
と合金を作らないように配合することを提案している。
しかしながら発明者らは、銅と黒鉛に金属硫化物固体潤
滑剤を添加した金属黒鉛質ブラシでは、鉛を除くと、高
温中や高湿中でリード線取付抵抗が増大することを見出
した。
ようになり、鉛無添加のブラシが求められるようになっ
た。もちろん、従来からも鉛を含有しないブラシが有
り、スタータモータ以外のモータなどに用いられてき
た。またスタータモータ用ブラシでも、通常の使用環境
であれば、単に鉛を除くだけでも使用に耐えるものもあ
る。さらに鉛を除いた場合の潤滑性の改善のため、特開
平５−２２６０４８号は、銅よりも低融点の金属を、銅
と合金を作らないように配合することを提案している。
しかしながら発明者らは、銅と黒鉛に金属硫化物固体潤
滑剤を添加した金属黒鉛質ブラシでは、鉛を除くと、高
温中や高湿中でリード線取付抵抗が増大することを見出
した。
【０００４】
【発明の課題】この発明の基本的課題は、鉛を含有しな
い金属黒鉛質ブラシに対して、高温中や高湿中での、リ
ード線取付抵抗の増大を抑制することにある（請求項１
〜８）。
い金属黒鉛質ブラシに対して、高温中や高湿中での、リ
ード線取付抵抗の増大を抑制することにある（請求項１
〜８）。
【０００５】
【発明の構成】この発明は、金属硫化物固体潤滑剤を添
加した銅黒鉛質のブラシ本体に、リード線を取り付けた
金属黒鉛質ブラシにおいて、前記ブラシ本体には、前記
リード線埋込部と他の部分とで、金属硫化物固体潤滑剤
の濃度差を設けて、リード線埋込部での金属硫化物固体
潤滑剤の濃度を、回転電機の整流子との接触部側での金
属硫化物固体潤滑剤の濃度よりも低くしたことを特徴と
する（請求項１）。
加した銅黒鉛質のブラシ本体に、リード線を取り付けた
金属黒鉛質ブラシにおいて、前記ブラシ本体には、前記
リード線埋込部と他の部分とで、金属硫化物固体潤滑剤
の濃度差を設けて、リード線埋込部での金属硫化物固体
潤滑剤の濃度を、回転電機の整流子との接触部側での金
属硫化物固体潤滑剤の濃度よりも低くしたことを特徴と
する（請求項１）。
【０００６】好ましくは、リード線埋込部の近傍での、
金属硫化物固体潤滑剤の濃度（含有量）を１重量％以下
にする（請求項２）。特に好ましくは金属硫化物固体潤
滑剤の濃度をほぼ０％とする（請求項３）。ここにほぼ
０％とは、金属硫化物固体潤滑剤のコンタミネーション
レベルの上限である０.１重量％以下を意味する。金属
硫化物固体潤滑剤は好ましくは、二硫化モリブデン及び
二硫化タングステンからなる群の少なくとも一員とする
（請求項４）。また好ましくは、整流子との接触部側で
の金属硫化物固体潤滑剤の濃度を１〜５重量％とする
（請求項５）。また好ましくは、リード線にメッキ無し
の銅素線を、撚り線や編み線などとして用いる（請求項
６）。
金属硫化物固体潤滑剤の濃度（含有量）を１重量％以下
にする（請求項２）。特に好ましくは金属硫化物固体潤
滑剤の濃度をほぼ０％とする（請求項３）。ここにほぼ
０％とは、金属硫化物固体潤滑剤のコンタミネーション
レベルの上限である０.１重量％以下を意味する。金属
硫化物固体潤滑剤は好ましくは、二硫化モリブデン及び
二硫化タングステンからなる群の少なくとも一員とする
（請求項４）。また好ましくは、整流子との接触部側で
の金属硫化物固体潤滑剤の濃度を１〜５重量％とする
（請求項５）。また好ましくは、リード線にメッキ無し
の銅素線を、撚り線や編み線などとして用いる（請求項
６）。
【０００７】好ましくは、ブラシ本体を、整流子との接
触部側とリード線埋込部側とで異なる粉体材料を用い
て、一体に成形する（請求項７）。特に好ましくは、リ
ード線埋込部側の銅濃度を、整流子との接触部側の銅濃
度よりも高くする（請求項８）。金属黒鉛質ブラシの種
類は、例えばブラシ本体の成形時にリード線の先端を埋
め込んで一体に成形したモールドブラシとする。
触部側とリード線埋込部側とで異なる粉体材料を用い
て、一体に成形する（請求項７）。特に好ましくは、リ
ード線埋込部側の銅濃度を、整流子との接触部側の銅濃
度よりも高くする（請求項８）。金属黒鉛質ブラシの種
類は、例えばブラシ本体の成形時にリード線の先端を埋
め込んで一体に成形したモールドブラシとする。
【０００８】
【発明の作用と効果】発明者らの実験によると、高温中
や高湿中でリード線取付抵抗が増大するのは金属硫化物
固体潤滑剤の影響によるものであり、金属硫化物固体潤
滑剤を加えなければ、高温中や高湿中でもリード線取付
抵抗は実質的に増加しなかった。このことは鉛の有無と
関係し、鉛添加の場合にはリード線取付抵抗の増加はほ
とんど生じなかった。また鉛無添加のブラシでは、リー
ド線取付抵抗の増加に対応して、高温中や高湿中で、ブ
ラシ本体中の銅粉や埋め込んだリード線が酸化されやす
くなっていた。
や高湿中でリード線取付抵抗が増大するのは金属硫化物
固体潤滑剤の影響によるものであり、金属硫化物固体潤
滑剤を加えなければ、高温中や高湿中でもリード線取付
抵抗は実質的に増加しなかった。このことは鉛の有無と
関係し、鉛添加の場合にはリード線取付抵抗の増加はほ
とんど生じなかった。また鉛無添加のブラシでは、リー
ド線取付抵抗の増加に対応して、高温中や高湿中で、ブ
ラシ本体中の銅粉や埋め込んだリード線が酸化されやす
くなっていた。
【０００９】二硫化モリブデンや二硫化タングステンな
どの金属硫化物固体潤滑剤は、ブラシ設計者の意図によ
り添加の要否が決定されるが、長寿命を要求されるブラ
シには欠かせないものであり、仮に金属硫化物固体潤滑
剤を添加しないと、著しい摩耗が発生することがある。
特に従来から鉛が添加されていたスタータブラシなどで
はこの現象が顕著であり、鉛と金属硫化物固体潤滑剤と
を同時に除くと、寿命が著しく低下する。したがって、
鉛無添加のブラシから金属硫化物固体潤滑剤を取り除く
ことができない場合がある。
どの金属硫化物固体潤滑剤は、ブラシ設計者の意図によ
り添加の要否が決定されるが、長寿命を要求されるブラ
シには欠かせないものであり、仮に金属硫化物固体潤滑
剤を添加しないと、著しい摩耗が発生することがある。
特に従来から鉛が添加されていたスタータブラシなどで
はこの現象が顕著であり、鉛と金属硫化物固体潤滑剤と
を同時に除くと、寿命が著しく低下する。したがって、
鉛無添加のブラシから金属硫化物固体潤滑剤を取り除く
ことができない場合がある。
【００１０】高温中や高湿中で、金属硫化物固体潤滑剤
が銅粉や埋め込んだリード線の酸化を促進するメカニズ
ムを、発明者は以下のように推定した。ブラシに添加さ
れた金属硫化物固体潤滑剤からは、焼結の際にイオウが
遊離し、銅表面と化合して硫化銅を生成する。高湿中で
硫化銅に水分が作用すると、強酸性の硫酸銅が生成し
て、銅粉やリード線を著しく腐食する。高温中での挙動
は不明な点が多いが、硫化銅が酸化されて、抵抗が上昇
するのではないかと考えられる。
が銅粉や埋め込んだリード線の酸化を促進するメカニズ
ムを、発明者は以下のように推定した。ブラシに添加さ
れた金属硫化物固体潤滑剤からは、焼結の際にイオウが
遊離し、銅表面と化合して硫化銅を生成する。高湿中で
硫化銅に水分が作用すると、強酸性の硫酸銅が生成し
て、銅粉やリード線を著しく腐食する。高温中での挙動
は不明な点が多いが、硫化銅が酸化されて、抵抗が上昇
するのではないかと考えられる。
【００１１】鉛がブラシ中の銅粉や埋め込んだリード線
の酸化を防止するメカニズムは、正確には不明である。
発明者の推定では、ブラシに含有された鉛は焼結の際に
部分的に蒸発し、非常に薄い鉛層として銅の表面を被覆
する。そしてこの鉛層が保護膜として作用し、保護膜の
内部の銅を硫酸イオンなどから保護するものと考えられ
る。
の酸化を防止するメカニズムは、正確には不明である。
発明者の推定では、ブラシに含有された鉛は焼結の際に
部分的に蒸発し、非常に薄い鉛層として銅の表面を被覆
する。そしてこの鉛層が保護膜として作用し、保護膜の
内部の銅を硫酸イオンなどから保護するものと考えられ
る。
【００１２】この発明では、リード線埋込部での金属硫
化物固体潤滑剤の濃度を他の部分よりも低くするので、
リード線やその周囲のブラシ本体中の銅粉を、金属硫化
物固体潤滑剤に由来する硫酸イオンなどから保護し、高
温中や高湿中でのリード線の取付抵抗の増加を防止ない
し抑制できる（請求項１〜８）。この発明ではさらに、
リード線埋込部と他の部分とで異なる材質を用いるの
で、リード線埋込部以外の材質を耐摩耗性などの要求に
応じて自由に選択でき、鉛無添加のブラシの設計が容易
になる（請求項１〜８）。
化物固体潤滑剤の濃度を他の部分よりも低くするので、
リード線やその周囲のブラシ本体中の銅粉を、金属硫化
物固体潤滑剤に由来する硫酸イオンなどから保護し、高
温中や高湿中でのリード線の取付抵抗の増加を防止ない
し抑制できる（請求項１〜８）。この発明ではさらに、
リード線埋込部と他の部分とで異なる材質を用いるの
で、リード線埋込部以外の材質を耐摩耗性などの要求に
応じて自由に選択でき、鉛無添加のブラシの設計が容易
になる（請求項１〜８）。
【００１３】金属硫化物固体潤滑剤によるリード線取付
抵抗の増加は、１重量％超で著しくなるので、請求項２
のようにリード線埋込部の付近での金属硫化物固体潤滑
剤の濃度を１重量％以下とすると、簡単にリード線取付
抵抗の増加を抑制できる。もちろん、リード線埋込部で
の金属硫化物固体潤滑剤の濃度を実質的に０％にする
と、すなわち金属硫化物固体潤滑剤の濃度をコンタミネ
ーションレベル以下にすると、高温中や高湿中でのリー
ド線取付抵抗の増加をより確実に防止できる（請求項
３）。
抵抗の増加は、１重量％超で著しくなるので、請求項２
のようにリード線埋込部の付近での金属硫化物固体潤滑
剤の濃度を１重量％以下とすると、簡単にリード線取付
抵抗の増加を抑制できる。もちろん、リード線埋込部で
の金属硫化物固体潤滑剤の濃度を実質的に０％にする
と、すなわち金属硫化物固体潤滑剤の濃度をコンタミネ
ーションレベル以下にすると、高温中や高湿中でのリー
ド線取付抵抗の増加をより確実に防止できる（請求項
３）。
【００１４】金属硫化物固体潤滑剤は、コストや高温で
の潤滑性などから、二硫化モリブデンもしくは二硫化タ
ングステン、あるいはこれらの混合物が好ましい（請求
項４）。金属硫化物固体潤滑剤の濃度は１〜５重量パー
セントが好ましく、１重量パーセント以下の濃度では充
分な潤滑作用が得られず、５重量パーセント以上では抵
抗率の増加をもたらすなど、ブラシ性能に悪影響が生じ
る（請求項５）。
の潤滑性などから、二硫化モリブデンもしくは二硫化タ
ングステン、あるいはこれらの混合物が好ましい（請求
項４）。金属硫化物固体潤滑剤の濃度は１〜５重量パー
セントが好ましく、１重量パーセント以下の濃度では充
分な潤滑作用が得られず、５重量パーセント以上では抵
抗率の増加をもたらすなど、ブラシ性能に悪影響が生じ
る（請求項５）。
【００１５】リード線の材質は銅線には限らないが、無
メッキの銅素線を用いたリード線で、金属硫化物固体潤
滑剤による酸化の防止が特に重要になる（請求項６）。
なおブラシでは、焼結時にリード線もブラシ本体と一緒
に焼結されるため、銅リード線の表面に銀メッキやニッ
ケルメッキを施したメッキリード線の場合でも、高温で
焼結すると、内部の銅がメッキ材質と合金化し表面に拡
散し、酸化の防止が必要になる。
メッキの銅素線を用いたリード線で、金属硫化物固体潤
滑剤による酸化の防止が特に重要になる（請求項６）。
なおブラシでは、焼結時にリード線もブラシ本体と一緒
に焼結されるため、銅リード線の表面に銀メッキやニッ
ケルメッキを施したメッキリード線の場合でも、高温で
焼結すると、内部の銅がメッキ材質と合金化し表面に拡
散し、酸化の防止が必要になる。
【００１６】製造の簡便さからすると、ブラシ本体を整
流子との接触部側とリード線の取付部側との二つの部材
に分け、異なる粉体材料を用いて一体に成形することが
好ましい（請求項７）。ここで、整流子側よりもリード
線取付部側で、ブラシ材料中の銅濃度を高めると、リー
ド線取付抵抗が小さくなるので好ましい（請求項８）。
流子との接触部側とリード線の取付部側との二つの部材
に分け、異なる粉体材料を用いて一体に成形することが
好ましい（請求項７）。ここで、整流子側よりもリード
線取付部側で、ブラシ材料中の銅濃度を高めると、リー
ド線取付抵抗が小さくなるので好ましい（請求項８）。
【００１７】なお鉛無添加のブラシでも、金属黒鉛質ブ
ラシに一般的に使用される電解銅粉には、製造上の理由
から不純物として鉛が含まれる場合が多い。さらにブラ
シの製造工程においても、鉛無添加のブラシと鉛添加の
ブラシとを同一設備を使って製造すると、鉛無添加のブ
ラシに少量の鉛がコンタミネーションとして入り込む。
しかし鉛無添加のブラシでは、一般的にブラシ本体中の
鉛濃度が０.２重量％を超えることはない。同様に二硫
化モリブデンや二硫化タングステンなどの金属硫化物固
体潤滑剤を添加すると、鉛と同様に製造工程でのコンタ
ミネーションが避けられず、微量の金属硫化物固体潤滑
剤がリード線取付部の付近に含まれることがある。しか
しコンタミネーションによる場合、リード線取付部の近
傍での金属硫化物固体潤滑剤の濃度は、０.１重量％を
超えることはない。
ラシに一般的に使用される電解銅粉には、製造上の理由
から不純物として鉛が含まれる場合が多い。さらにブラ
シの製造工程においても、鉛無添加のブラシと鉛添加の
ブラシとを同一設備を使って製造すると、鉛無添加のブ
ラシに少量の鉛がコンタミネーションとして入り込む。
しかし鉛無添加のブラシでは、一般的にブラシ本体中の
鉛濃度が０.２重量％を超えることはない。同様に二硫
化モリブデンや二硫化タングステンなどの金属硫化物固
体潤滑剤を添加すると、鉛と同様に製造工程でのコンタ
ミネーションが避けられず、微量の金属硫化物固体潤滑
剤がリード線取付部の付近に含まれることがある。しか
しコンタミネーションによる場合、リード線取付部の近
傍での金属硫化物固体潤滑剤の濃度は、０.１重量％を
超えることはない。
【００１８】
【実施例】図１〜図４に、ブラシの構造と製造方法とを
示す。図１は、実施例の金属黒鉛質ブラシ２を示し、以
下では金属黒鉛質ブラシを単にブラシと呼び、例えば自
動車電装モータ用のブラシに用い、スタータモータ用の
ブラシなどに用いる。４はブラシ本体で、６は整流子側
部材で、スタータモータなどの回転電機の整流子と接触
摺動し、８はリード線埋込部材で、リード線１０を埋め
込んで固定する部材である。図１の整流子側部材６の付
近に、整流子の摺動方向を矢印で模式的に示す。
示す。図１は、実施例の金属黒鉛質ブラシ２を示し、以
下では金属黒鉛質ブラシを単にブラシと呼び、例えば自
動車電装モータ用のブラシに用い、スタータモータ用の
ブラシなどに用いる。４はブラシ本体で、６は整流子側
部材で、スタータモータなどの回転電機の整流子と接触
摺動し、８はリード線埋込部材で、リード線１０を埋め
込んで固定する部材である。図１の整流子側部材６の付
近に、整流子の摺動方向を矢印で模式的に示す。
【００１９】整流子側部材６とリード線埋込部材８とで
は、金属硫化物固体潤滑剤の濃度を異ならせ、リード線
埋込部材８では少なくとも１重量％以下とし、好ましく
は無添加とする。整流子側部材６とリード線埋込部材８
との境界が不明確な場合、例えばブラシ２を切断し、リ
ード線１０の近傍のブラシ材料中での金属硫化物固体潤
滑剤の濃度を、リード線埋込部での金属硫化物固体潤滑
剤の濃度と定める。またブラシ材料中の銅濃度は、リー
ド線埋込部材８で整流子側部材６よりも高濃度にする
と、リード線取付抵抗を小さくできる。リード線１０
は、銅素線にニッケルや銀などのメッキを施したもので
よいが、実施例では金属硫化物固体潤滑剤による酸化を
効率的に防止できるので、無メッキの銅素線を撚った銅
リード線とした。
は、金属硫化物固体潤滑剤の濃度を異ならせ、リード線
埋込部材８では少なくとも１重量％以下とし、好ましく
は無添加とする。整流子側部材６とリード線埋込部材８
との境界が不明確な場合、例えばブラシ２を切断し、リ
ード線１０の近傍のブラシ材料中での金属硫化物固体潤
滑剤の濃度を、リード線埋込部での金属硫化物固体潤滑
剤の濃度と定める。またブラシ材料中の銅濃度は、リー
ド線埋込部材８で整流子側部材６よりも高濃度にする
と、リード線取付抵抗を小さくできる。リード線１０
は、銅素線にニッケルや銀などのメッキを施したもので
よいが、実施例では金属硫化物固体潤滑剤による酸化を
効率的に防止できるので、無メッキの銅素線を撚った銅
リード線とした。
【００２０】ブラシ２の製造は例えば図２のようにし、
固定型１２に対して例えば一対の下部可動型１６，１８
を用意し、下部可動型１８でリード線埋込部材に相当す
る部分をブロックしておいて、第１のホッパ１４から量
の多い整流子側部材用の粉体材料２６を投入する。次い
で下部可動型１８を後退させ、第２のホッパ２０からリ
ード線埋込部材用の粉体材料２８を投入し、先端からリ
ード線１０を引き出した上部可動型２２を下降させて、
成形する。このようにして整流子側部材とリード線埋込
部材とを一体に成形し、還元雰囲気などで焼結すれば、
ブラシ２が得られる。
固定型１２に対して例えば一対の下部可動型１６，１８
を用意し、下部可動型１８でリード線埋込部材に相当す
る部分をブロックしておいて、第１のホッパ１４から量
の多い整流子側部材用の粉体材料２６を投入する。次い
で下部可動型１８を後退させ、第２のホッパ２０からリ
ード線埋込部材用の粉体材料２８を投入し、先端からリ
ード線１０を引き出した上部可動型２２を下降させて、
成形する。このようにして整流子側部材とリード線埋込
部材とを一体に成形し、還元雰囲気などで焼結すれば、
ブラシ２が得られる。
【００２１】図３は変形例のブラシの製造を示し、整流
子側部材用の粉体材料２６を下部可動型２４上に図示し
ないホッパから投入する。次いで、リード線埋込部材用
の粉体材料２８を埋込部に付着させたリード線１０を、
上部可動型２２で粉体材料２６中に埋め込み、これと同
時に上部可動型２２で加圧して一体に成形する。粉体材
料２８をリード線１０に付着させるには、例えば黒鉛と
銅粉の混合粉をフェノール樹脂バインダー溶液などに分
散させ、リード線１０の埋込部を浸せばよい。
子側部材用の粉体材料２６を下部可動型２４上に図示し
ないホッパから投入する。次いで、リード線埋込部材用
の粉体材料２８を埋込部に付着させたリード線１０を、
上部可動型２２で粉体材料２６中に埋め込み、これと同
時に上部可動型２２で加圧して一体に成形する。粉体材
料２８をリード線１０に付着させるには、例えば黒鉛と
銅粉の混合粉をフェノール樹脂バインダー溶液などに分
散させ、リード線１０の埋込部を浸せばよい。
【００２２】図４は、図３のようにして得られる金属黒
鉛質ブラシ４２を示し、４４はブラシ本体、４６は整流
子側部材、４８はリード線埋込部材である。なおブラシ
の形状や製造方法自体は任意である。
鉛質ブラシ４２を示し、４４はブラシ本体、４６は整流
子側部材、４８はリード線埋込部材である。なおブラシ
の形状や製造方法自体は任意である。
【００２３】以下に具体的な実施例を示す。ブラシの形
状は図１のもので、ブラシ本体４の高さＨは１３.５ｍ
ｍ，長さＬは１３ｍｍ，幅Ｗは６.５ｍｍである。リー
ド線１０はメッキ無しの銅素線の撚り線で、編み線でも
良く、直径が３.５ｍｍ、埋込部の深さが５.５ｍｍであ
る。整流子側部材６とリード線埋込部材８との高さの比
は、例えば３：２程度である。
状は図１のもので、ブラシ本体４の高さＨは１３.５ｍ
ｍ，長さＬは１３ｍｍ，幅Ｗは６.５ｍｍである。リー
ド線１０はメッキ無しの銅素線の撚り線で、編み線でも
良く、直径が３.５ｍｍ、埋込部の深さが５.５ｍｍであ
る。整流子側部材６とリード線埋込部材８との高さの比
は、例えば３：２程度である。
【００２４】実施例１
天然の鱗状黒鉛１００重量部に対し、メタノール４０重
量部に溶解したノボラック型フェノール樹脂を２０重量
部混合し、ミキサーで均一に混練し、乾燥機でメタノー
ルを乾燥させた後、衝撃型粉砕器で粉砕し、８０メッシ
ュパスの篩（１９８μｍパスの篩）で篩い分けて、樹脂
処理黒鉛粉体を得た。この樹脂処理黒鉛粉体３７重量部
に平均粒径３０μｍの電解銅粉６０重量部、二硫化モリ
ブデン粉３重量部を加えて、Ｖ型混合機で均一になるま
で混合することにより、整流子側部材６に充填する粉体
材料２６を得た。また前記の樹脂処理黒鉛３０重量部
に、平均粒径３０μｍの電解銅粉７０重量部を加えてＶ
型混合機で均一になるまで混合することにより、リード
線埋込部材に充填する粉体材料２８を得た。これらの粉
体材料を、図２のようにして、４×１０８Pa（４×９８
００Ｎ／cm2）の圧力で一体成形し、還元雰囲気の電気
炉で７００℃で焼結し、実施例１のブラシを得た。
量部に溶解したノボラック型フェノール樹脂を２０重量
部混合し、ミキサーで均一に混練し、乾燥機でメタノー
ルを乾燥させた後、衝撃型粉砕器で粉砕し、８０メッシ
ュパスの篩（１９８μｍパスの篩）で篩い分けて、樹脂
処理黒鉛粉体を得た。この樹脂処理黒鉛粉体３７重量部
に平均粒径３０μｍの電解銅粉６０重量部、二硫化モリ
ブデン粉３重量部を加えて、Ｖ型混合機で均一になるま
で混合することにより、整流子側部材６に充填する粉体
材料２６を得た。また前記の樹脂処理黒鉛３０重量部
に、平均粒径３０μｍの電解銅粉７０重量部を加えてＶ
型混合機で均一になるまで混合することにより、リード
線埋込部材に充填する粉体材料２８を得た。これらの粉
体材料を、図２のようにして、４×１０８Pa（４×９８
００Ｎ／cm2）の圧力で一体成形し、還元雰囲気の電気
炉で７００℃で焼結し、実施例１のブラシを得た。
【００２５】実施例２
実施例１で用いた樹脂処理黒鉛３０重量部に、平均粒径
３０μｍの電解銅粉６９.５重量部、二硫化モリブデン
粉０.５重量部を加えてＶ型混合機で均一になるまで混
合することにより、粉体材料２８を得た。整流子側部材
の粉体材料２６は実施例１と同一とし、他は実施例１と
同様にして成形・焼結し、実施例２のブラシを得た。
３０μｍの電解銅粉６９.５重量部、二硫化モリブデン
粉０.５重量部を加えてＶ型混合機で均一になるまで混
合することにより、粉体材料２８を得た。整流子側部材
の粉体材料２６は実施例１と同一とし、他は実施例１と
同様にして成形・焼結し、実施例２のブラシを得た。
【００２６】実施例３
実施例１で用いた樹脂処理黒鉛３０重量部に、平均粒径
３０μｍの電解銅粉６９.２重量部、二硫化モリブデン
粉０.８重量部を加えてＶ型混合機で均一になるまで混
合することにより、粉体材料２８を得た。粉体材料２６
は実施例１と同一とし、他は実施例１と同様にして成形
・焼結し、実施例３のブラシを得た。
３０μｍの電解銅粉６９.２重量部、二硫化モリブデン
粉０.８重量部を加えてＶ型混合機で均一になるまで混
合することにより、粉体材料２８を得た。粉体材料２６
は実施例１と同一とし、他は実施例１と同様にして成形
・焼結し、実施例３のブラシを得た。
【００２７】比較例１
実施例１で用いた樹脂処理黒鉛３５重量部に、平均粒径
３０μｍの電解銅粉６０重量部、二硫化モリブデン粉３
重量部、鉛粉２重量部を加えてＶ型混合機で均一になる
まで混合することにより、粉体材料を得た。整流子側と
リード線埋込部側とで粉体材料を変えずに、ブラシ本体
の全体に渡って同じ粉体材料を用い、４×１０８Paの圧
力で成形し、還元雰囲気の電気炉で７００℃で焼結し、
比較例１のブラシを得た。このブラシは、従来の一般的
なブラシ製造方法で製造した鉛入りブラシである。
３０μｍの電解銅粉６０重量部、二硫化モリブデン粉３
重量部、鉛粉２重量部を加えてＶ型混合機で均一になる
まで混合することにより、粉体材料を得た。整流子側と
リード線埋込部側とで粉体材料を変えずに、ブラシ本体
の全体に渡って同じ粉体材料を用い、４×１０８Paの圧
力で成形し、還元雰囲気の電気炉で７００℃で焼結し、
比較例１のブラシを得た。このブラシは、従来の一般的
なブラシ製造方法で製造した鉛入りブラシである。
【００２８】比較例２
実施例１で用いた樹脂処理黒鉛３７重量部に、平均粒径
３０μｍの電解銅粉６０重量部、二硫化モリブデン粉３
重量部を加えて、Ｖ型混合機で均一になるまで混合する
ことにより、粉体材料を得た。この粉体材料を比較例１
と同様にして成形し、焼結して、比較例２のブラシとし
た。このブラシは、一般的な方法で製造した鉛無添加の
ブラシである。
３０μｍの電解銅粉６０重量部、二硫化モリブデン粉３
重量部を加えて、Ｖ型混合機で均一になるまで混合する
ことにより、粉体材料を得た。この粉体材料を比較例１
と同様にして成形し、焼結して、比較例２のブラシとし
た。このブラシは、一般的な方法で製造した鉛無添加の
ブラシである。
【００２９】比較例３
実施例１で用いた樹脂処理黒鉛３０重量部に、平均粒径
３０μｍの電解銅粉６８重量部、二硫化モリブデン２重
量部を加えてＶ型混合機で均一になるまで混合して、リ
ード線埋込部材８に充填する粉体材料２８を得た。整流
子側部材６用の粉体材料２６は実施例１と同一とし、他
は実施例１と同様にして成形・焼結し、比較例３のブラ
シを得た。
３０μｍの電解銅粉６８重量部、二硫化モリブデン２重
量部を加えてＶ型混合機で均一になるまで混合して、リ
ード線埋込部材８に充填する粉体材料２８を得た。整流
子側部材６用の粉体材料２６は実施例１と同一とし、他
は実施例１と同様にして成形・焼結し、比較例３のブラ
シを得た。
【００３０】比較例４
実施例１の樹脂処理黒鉛３０重量部に平均粒径３０μｍ
の電解銅粉６７重量部、二硫化モリブデン３重量部を加
えてＶ型混合機で均一になるまで混合して、リード線埋
込部材８に充填する粉体材料２８を得た。整流子側部材
は実施例１と同一とし、他は実施例１と同様の方法で成
形、焼結し、比較例４のブラシを得た。
の電解銅粉６７重量部、二硫化モリブデン３重量部を加
えてＶ型混合機で均一になるまで混合して、リード線埋
込部材８に充填する粉体材料２８を得た。整流子側部材
は実施例１と同一とし、他は実施例１と同様の方法で成
形、焼結し、比較例４のブラシを得た。
【００３１】上記の各ブラシでの金属硫化物固体潤滑剤
の含有量（濃度）は、焼結時にノボラック型フェノール
樹脂が一部分解して減量するため、配合濃度に対して計
算上は若干増加する。しかし、その増加はほとんど誤差
範囲である。表１に実施例１〜３、比較例１〜４におけ
る、リード線埋込部材側での金属硫化物固体潤滑剤の含
有量を示す。なお、表１中の含有量０％は無添加で実質
的に含まないことを示し、不純物の含有量を表すもので
はない。
の含有量（濃度）は、焼結時にノボラック型フェノール
樹脂が一部分解して減量するため、配合濃度に対して計
算上は若干増加する。しかし、その増加はほとんど誤差
範囲である。表１に実施例１〜３、比較例１〜４におけ
る、リード線埋込部材側での金属硫化物固体潤滑剤の含
有量を示す。なお、表１中の含有量０％は無添加で実質
的に含まないことを示し、不純物の含有量を表すもので
はない。
【００３２】
【表１】試 料 ＭoＳ2含有量(%) 鉛含有量(%)
実施例１ ０ ０
実施例２ ０.５ ０
実施例３ ０.８ ０
比較例１ ３.１ ２.０
比較例２ ３.１ ０
比較例３ ２.０ ０
比較例４ ３.１ ０
【００３３】実施例１〜３及び比較例１〜４のブラシ
を、温度２００℃の電気オーブンに入れて強制的に酸化
させ、定期的にリード線取付抵抗を測定した。２００℃
への暴露に伴うリード線取付抵抗の変化を表２に示す。
また実施例１〜３及び比較例１〜４のブラシを、温度８
０℃相対湿度８５％の恒温恒湿層に入れ、高湿度に曝し
て銅を強制的に酸化させて、定期的にリード線取付抵抗
を測定した。高湿中でのリード線取付抵抗の変化を表３
に示す。測定数は各１０個で算術平均値を取った。リー
ド線取付抵抗の測定は、炭素協会規格ＪＣＡＳ−１２−
１９８６「電気機械用ブラシのリード線取付抵抗試験方
法」に示す方法で行った。
を、温度２００℃の電気オーブンに入れて強制的に酸化
させ、定期的にリード線取付抵抗を測定した。２００℃
への暴露に伴うリード線取付抵抗の変化を表２に示す。
また実施例１〜３及び比較例１〜４のブラシを、温度８
０℃相対湿度８５％の恒温恒湿層に入れ、高湿度に曝し
て銅を強制的に酸化させて、定期的にリード線取付抵抗
を測定した。高湿中でのリード線取付抵抗の変化を表３
に示す。測定数は各１０個で算術平均値を取った。リー
ド線取付抵抗の測定は、炭素協会規格ＪＣＡＳ−１２−
１９８６「電気機械用ブラシのリード線取付抵抗試験方
法」に示す方法で行った。
【００３４】
【表２】
２００℃暴露によるリード線取付抵抗の変化
試料 リード線取付抵抗 （単位 mv/10A)
日数 初期値 1 2 3 4 5 7 10 15
実施例1 0.81 0.83 0.83 0.84 0.85 0.87 0.91 0.99 1.10
実施例2 0.82 0.85 0.86 0.88 0.91 0.93 0.95 1.01 1.12
実施例3 0.83 0.85 0.88 0.90 0.92 0.95 0.98 1.08 1.14
比較例1 0.80 0.82 0.83 0.85 0.86 0.86 0.90 0.98 1.06
比較例2 0.86 0.99 1.12 1.23 1.56 1.62 1.82 1.96 2.02
比較例3 0.82 0.98 1.23 1.31 1.54 1.59 1.78 1.86 2.01
比較例4 0.81 0.89 1.19 1.23 1.42 1.59 1.85 1.96 2.12
【００３５】
【表３】
８０℃湿度８５％暴露によるリード線取付抵抗の変化
試料 リード線取付抵抗 （単位 mv/10A)
日数 初期値 1 2 3 4 5 7 10 15
実施例1 0.79 0.85 0.93 0.98 1.06 1.12 1.23 1.32 1.38
実施例2 0.81 1.12 1.32 1.42 1.63 1.84 1.97 2.23 2.43
実施例3 0.83 1.26 1.54 1.86 2.06 2.56 2.95 3.35 3.62
比較例1 0.80 0.86 0.92 0.99 1.10 1.16 1.21 1.31 1.36
比較例2 0.90 1.02 1.21 1.96 2.68 4.21 6.78 15.43 28.33
比較例3 0.81 1.69 2.55 2.96 3.06 5.12 7.63 14.55 23.56
比較例4 0.81 1.59 3.22 3.65 4.89 6.21 8.55 16.24 25.12
【００３６】比較例１は従来の鉛入りのブラシである。
これから鉛を抜いたものが比較例２のブラシであるが、
比較例２のブラシは高湿度中でリード線取付抵抗が著し
く増大し、高温中でもリード線取付抵抗が増大した。上
記の試験は短期間で結果を得るための加速試験であるた
め、湿度 ８５％温度８０℃という温度の高い暴露条件
としているが、高湿条件中では低い温度でもブラシの酸
化が進み、長期間の暴露でリード線取付抵抗は同様に上
昇する。比較例３はリード線埋込部側に二硫化モリブデ
ンを２重量パーセント添加し、比較例４は３重量パーセ
ント添加したものであるが、比較例２と同様にリード線
取付抵抗が大幅に上昇した。
これから鉛を抜いたものが比較例２のブラシであるが、
比較例２のブラシは高湿度中でリード線取付抵抗が著し
く増大し、高温中でもリード線取付抵抗が増大した。上
記の試験は短期間で結果を得るための加速試験であるた
め、湿度 ８５％温度８０℃という温度の高い暴露条件
としているが、高湿条件中では低い温度でもブラシの酸
化が進み、長期間の暴露でリード線取付抵抗は同様に上
昇する。比較例３はリード線埋込部側に二硫化モリブデ
ンを２重量パーセント添加し、比較例４は３重量パーセ
ント添加したものであるが、比較例２と同様にリード線
取付抵抗が大幅に上昇した。
【００３７】実施例１では同様の加速試験を行っても、
リード線取付抵抗はほとんど上昇せず、比較例１と同様
の結果が得られた。実施例２、実施例３で同様の加速試
験を行うと、リード線取付抵抗は実施例１に比べると若
干増加したが、ブラシとして使用できないほどではなか
った。実施例では、鉛を含有せず、かつ金属硫化物固体
潤滑剤を含有するブラシでも、リード線取付抵抗の上昇
を防止することができる。実施例は二硫化モリブデンの
添加を例にしたが、問題は二硫化モリブデンから生じる
硫酸銅などのイオウ化合物であり、二硫化タングステン
でも同様である。
リード線取付抵抗はほとんど上昇せず、比較例１と同様
の結果が得られた。実施例２、実施例３で同様の加速試
験を行うと、リード線取付抵抗は実施例１に比べると若
干増加したが、ブラシとして使用できないほどではなか
った。実施例では、鉛を含有せず、かつ金属硫化物固体
潤滑剤を含有するブラシでも、リード線取付抵抗の上昇
を防止することができる。実施例は二硫化モリブデンの
添加を例にしたが、問題は二硫化モリブデンから生じる
硫酸銅などのイオウ化合物であり、二硫化タングステン
でも同様である。
【図１】 実施例の金属黒鉛質ブラシの斜視図
【図２】 実施例の金属黒鉛質ブラシの製造工程を模式
的に示す図
的に示す図
【図３】 変形例の金属黒鉛質ブラシの製造で、リード
線埋込部用の粉体材料を付着させたリード線を、整流子
側の粉体材料中に埋め込む工程を模式的に示す図
線埋込部用の粉体材料を付着させたリード線を、整流子
側の粉体材料中に埋め込む工程を模式的に示す図
【図４】 変形例の金属黒鉛質ブラシの断面図
２，４２ 金属黒鉛質ブラシ
４，４４ ブラシ本体
６，４６ 整流子側部材
８，４８ リード線埋込部材
１０ リード線
１２ 固定型
１４，２０ ホッパ
１６，１８ 下部可動型
２２ 上部可動型
２６，２８ 粉体材料
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大谷 孝由
三重県松阪市櫛田町1105の２ トライス株
式会社内
(72)発明者 池田 光男
三重県松阪市櫛田町1105の２ トライス株
式会社内
(72)発明者 坂浦 洋一
三重県松阪市櫛田町1105の２ トライス株
式会社内
(72)発明者 森田 直樹
三重県松阪市櫛田町1105の２ トライス株
式会社内
(72)発明者 犬飼 恭司
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 村上 洋一
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 若原 康行
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 新美 正巳
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 5H613 AA01 AA03 BB15 GA09 GA17
GB01 GB06 GB08 GB09 GB12
GB13 KK02 KK03 QQ03
Claims (8)
- 【請求項１】 金属硫化物固体潤滑剤を添加した銅黒鉛
質のブラシ本体に、リード線を埋め込んだ金属黒鉛質ブ
ラシにおいて、 前記ブラシ本体には、前記リード線の埋込部と他の部分
とで金属硫化物固体潤滑剤の濃度差を設けて、リード線
の埋込部での金属硫化物固体潤滑剤の濃度を、回転電機
の整流子との接触部側での金属硫化物固体潤滑剤の濃度
よりも低くしたことを特徴とする、金属黒鉛質ブラシ。 - 【請求項２】 リード線埋込部の近傍での、金属硫化物
固体潤滑剤の濃度を１重量％以下にしたことを特徴とす
る、請求項１の金属黒鉛質ブラシ。 - 【請求項３】 リード線埋込部の近傍での、金属硫化物
固体潤滑剤の濃度をほぼ０％にしたことを特徴とする、
請求項２の金属黒鉛質ブラシ。 - 【請求項４】 金属硫化物固体潤滑剤を二硫化モリブデ
ン及び二硫化タングステンからなる群の少なくとも一員
としたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの金
属黒鉛質ブラシ。 - 【請求項５】 整流子との接触部側での金属硫化物固体
潤滑剤の濃度を１〜５重量％としたことを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかの金属黒鉛質ブラシ。 - 【請求項６】 前記リード線にメッキ無しの銅素線を用
いたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの金属
黒鉛質ブラシ。 - 【請求項７】 ブラシ本体を、整流子との接触部側とリ
ード線埋込部側とで異なる粉体材料を用いて、一体に成
形したことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの金
属黒鉛質ブラシ。 - 【請求項８】 リード線埋込部側の銅濃度を、整流子と
の接触部側の銅濃度よりも高くしたことを特徴とする、
請求項７の金属黒鉛質ブラシ。
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