JPH0121690B2

JPH0121690B2 -

Info

Publication number: JPH0121690B2
Application number: JP17045279A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nishimura; Tokio Isozaki
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1989-04-21
Also published as: JPS5694946A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、金属黒鉛質ブラシに関するもので
ある。かかる金属黒鉛質ブラシは、例えば整流子
を有する直流電動機に適用することができる。従来、この種の金属黒鉛質ブラシは一般に黒鉛
に有機結合剤を加えて捏和し、粉砕後、これに銅
粉などの金属粉末を混合してから成形及び焼成し
て製造していた。有機結合剤としては、フエノー
ル樹脂、ピツチ、タール、クロマン、インデン樹
脂などのように種々のものが使用されている。揮
発分を多く含む有機結合剤を用いる場合は、機械
的強度の低下を防止するため金属黒鉛質ブラシの
気孔率を18％以下に抑える必要があると考えられ
ており、あらかじめ捏和時に加熱して揮発性物質
を飛散させてから用いている。この様な方法で製
造された金属黒鉛質ブラシは、気孔率が５〜18％
であり、振動吸収性が劣るため、良好な整流特性
が得られず、摩耗が大きく、摺動音も大きい欠点
があつた。この様な整流や摩耗の欠点を改善する対策とし
て、従来は極力金属添加率を少なくするととも
に、二硫化モリブテンなどの固体潤滑剤を添加し
たり、あるいは硫黄を加えて硫化銅を生成させた
り、ステアリン酸などを含浸する方法が用いられ
てきた。これらの処理は気孔率の改善を意図する
ものでなく、気孔率は５〜18％のままであつた。しかし、これらの従来方法では耐摩耗性と整流
特性は改善されるものの、今度は接触抵抗が増大
し出力低下をまねく欠点がある。この発明の目的は、この様な実情に鑑みて振動
吸収性の良好な金属黒鉛質ブラシを提供すること
である。この発明の他の目的は、出力低下をまねくこと
なしに整流性能及び耐摩耗性を向上せしめ、摺動
音を低下せしめることのできる金属黒鉛質ブラシ
を提供することである。この発明のさらに他の目的は、出力を向上しか
つ耐摩耗性及び整流に優れた直流始動電動機や、
出力を維持しつつ摺動音の少ない小型直流電動機
用金属黒鉛質ブラシを提供することである。この様な目的を達成するための本発明の要旨と
するところは、金属と黒鉛により構成され気孔率
が20〜30％の多孔構造であることを特徴とする金
属黒鉛質ブラシにある。なお、ここで言う気孔率
とはJIS規格R2205により測定したものである。本発明者らは、人造黒鉛ブラシに比べ気孔率が
低いため著しく振動吸収性が悪いという金属黒鉛
質ブラシの特質に着目し、気孔率と摺動特性との
関連性について実験を重ね本発明を完成した。気
孔率を増加させるためには、次の方法を採用でき
る。 (1) 成形圧力を低くする。 (2) 揮発性物質を多量に含むエポキシ樹脂、尿素
樹脂、クマロン・インデン樹脂、エチルアセテ
ート、またはポリスチレンに黒鉛を混合し、焼
成時に揮発分を飛散させる。 (3) (2)にて列記した樹脂の一つと揮発性物質の比
較的少ないフエノール樹脂とを併用し、焼成時
に揮発分を飛散させる。以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に
説明する。まず、実施例１乃至７について述べれば、第１
表に示すようにエポキシ樹脂とフエノール樹脂を
用いて列記の如き気孔率の金属黒鉛質ブラシを製
造した。すなわち、黒鉛100に対し第１表に示す
重量割合でエポキシ樹脂を混合し、60℃で乾燥後
粉砕し、これにフエノール樹脂ワニスを黒鉛100
に対し重量割合で15％混合し、80℃で乾燥してか
ら粉砕する。この粉砕粉と銅粉及び二硫化モリブ
テンをそれぞれ重量割合で15％、83％、２％混合
し、3.0t／cm²で成形後、還元性雰囲気中で750℃、
４時間焼成して、気孔率18〜36％の金属黒鉛質ブ
ラシを製造した。また、第１表に示した従来品は黒鉛、銅、二
硫化モリブテンをそれぞれ重量割合で15％、83
％、２％混合してから3.0t／cm²で成形後、還元性
雰囲気中で750℃、４時間焼成して製造したもの
である。これらの実施例１〜７および従来品を直流始
動電動機に適用してブラシの摩耗量、回転数、整
流火花号数を調べたところ、第１表に示す結果が
得られた。その際の試験方法は次の通りであつ
た。即ち、直流始動電動機は整流子径32mmφ、整
流子片32枚、極数４のものを用い、印加電圧
12V、負荷電流100A（エンジン負荷）、起動周期
３秒ON、３秒OFF、ブラシ寸法6.8×12×17mm
で、起動回数と摩耗量との関係を調べた。また、
整流火花号数及び始動機回転数は上記の直流始動
電動機で印加電圧12V、負荷直流180A（負荷はエ
ア・ブレーキ）、起動周期３秒ON、３秒OFFで、
100回繰り返した後測定した。第１表より明らかなように、従来品の摩耗量お
よび整流火花号数が3.1mm／１万回および＃４〜
５に比べ、本発明に該当する実施例２〜５の摩耗
量および整流火花号数は1.0〜1.9mm／１万回およ
び＃１〜３と著しく改善されている。また、エポキシ樹脂の添加量を変化させること
により気孔率の調整は可能であり、気孔率が20〜
30％の範囲内にて顕著な効果が得られる。気孔率
が20％以下では、摩耗量が大きく整流火花号数も
＃４以上となる。気孔率が30％以上では、摩耗量
も大きく、整流火花号数も＃４以上となるととも
に、出力回転数が低下する。更に顕著な効果を得
るには、気孔率を20〜25％とするのが好ましい。次いで実施例８乃至13について述べれば、黒鉛
100に対し第２表に示す重量割合でクマロン・イ
ンデン樹脂ワニスを混合し、110℃で乾燥後に粉
砕し、これにフエノール樹脂ワニスを黒鉛100に
対し重量割合で15％混合し、80℃で乾燥してから
粉砕する。重量割合でこの粉砕粉60％と銅粉40％
を混合し、3.0t／cm²で成形後、還元性雰囲気中で
750℃、４時間焼成して、気孔率19〜34％の金属
黒鉛ブラシを製造した。なお、第２表に示した従来品は、重量割合で
黒鉛60％と銅40％を混合した後、3.0t／cm²で成形
後、還元性雰囲気中で750℃、４時間焼成して製
造したものである。これらの実施例８〜13及び従来品についてワ
イパー用小型直流電動機で摩耗量及び摺動音を測
定したところ第２表に示す結果が得られた。この
ときの試験方法は次の通りであつた。即ち、直流
電動機は整流子径14mmφ、整流子片７枚、極数２
の物で、印加電圧12V、無負荷で高速回転時の摺
動音を電動機より30cmの位置で１／３オークター
ブバンド騒音計で測定し、同時に摩耗量も測定し
た。第２表より明らかなように、従来品の摩耗量お
よび摺動音が1.2mm／1000Hおよび62dBに比べ、
本発明に該当する実施例９〜12の摩耗量および摺
動音は0.7〜1.1mm／1000Hおよび56〜58と著しく
改善されている。また、クロマン・インデン樹脂
の添加量を変化させることにより気孔率の調整は
可能であり、気孔率が20〜30％の範囲内にて顕著
な効果が得られる。気孔率が20％以下では、摩耗
量、摺動音とも充分な値が得られない。気孔率が
30％以上では、機械的強度の著しい低下により摩
耗量が増加する。更に顕著な効果を得るには、気
孔率を２〜25％とするのが好ましい。この様に本発明に基ずく多孔構造の金属黒鉛質
ブラシは以下のような効果が得られる。 (1) 振動吸収性に優れる (2) 摩耗量が少ない (3) 整流特性が良好 (4) 摺動音が小さい (5) 出力が向上 (6) 座じよう性が良好

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１金属と黒鉛により構成され、気孔率が20〜30
％の多孔構造であることを特徴とする金属黒鉛質
ブラシ。２前記ブラシを直流電動機用のブラシに構成し
た特許請求の範囲第１項に記載の金属黒鉛質ブラ
シ。３金属黒鉛質ブラシにおける銅含有量が重量％
で40〜85％であることを特徴とする前記特許請求
の範囲第２項に記載の金属黒鉛質ブラシ。