KR100708029B1 - 금속흑연질 브러시 - Google Patents

Abstract

금속흑연질 브러시(2)에의 브러시 본체(4)를 흑연과 동과 금속 황화물 고체 윤활제를 포함하고 납을 첨가하지 않은 정류자측 부재(6)와 흑연과 동과 금속 황화물 고체 윤활제와 납을 포함하는 리드선 매입 부재(8)로 구성한다.

흑연, 브러시, 황화물, 납원

Description

금속흑연질 브러시{Metal-Graphite Brush}

도 1은 실시예의 금속흑연질 브러시의 사시도이다.

도 2는 실시예의 금속흑연질 브러시의 제조 공정을 모식적으로 도시한다.

도 3은 변형예의 금속흑연질 브러시의 제조에서, 납을 첨가한 분체(粉體) 재료를 부착시킨 리드선을, 납을 첨가하지 않은 분체 재료 중에 매입하는 공정을 모식적으로 도시한다.

도 4는 변형예의 금속흑연질 브러시의 단면도이다.

도 5는 제2의 실시예의 금속흑연질 브러시의 단면도이다.

도 6은 제2의 실시예에서 사용한 리드선을 모식적으로 도시한다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

4 : 브러시 본체 6 : 정류자측 부재

8 : 리드선 매입 부재 10 : 리드선

12 : 고정형 14 : 호퍼

16 : 하부가동형 22 : 상부가동형

26 : 정류자측 부재용의 분체 재료 28 : 리드선 매입 부재용의 분체 재료

62 : 납원

본 발명은 자동차용 전기적 모터등에 사용하는 금속흑연질 브러시에 관한 것이고, 특히 금속흑연질 브러시를 무연화(Pb-less)하는 것에 관한 것이다.

자동차 전기적 모터용 브러시등의 저전압 동작의 브러시로서, 금속흑연질 브러시를 사용할 수 있었다. 금속흑연질 브러시는 흑연과 동분말등의 금속 분말를 혼합하고 성형·소결해서 제조되고, 저전압 동작을 위해서 흑연보다도 저저항의 금속 분말를 배합해서 저항율을 저하시키고 있다. 금속흑연질 브러시에는 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐등의 금속 황화물 고체 윤활제나 납이 여러번 첨가되고, 예를들어 스타터(원동기의 시동 장치) 모터용 브러시등의 부하가 큰 브러시에는 대부분의 경우에 납과 금속 황화물 고체 윤활제가 배합되어 있다.

최근에, 환경부하물질로 납(Pb)이 주목되어, 무연(Pb-less)의 브러시가 요구되어 진다. 물론, 종래에도 납을 함유하지 않은 브러시가 있었고, 스타터 모터이외의 모터등에 사용되어 질 수 있었다. 또 스타터 모터용 브러시에도 통상의 사용 환경에서 있으면 단순히 납을 제거하는 것만으로도 사용에 견디는 것도 있다. 게다가 납을 제거하는 경우에 윤활성의 개선을 위해, 특개평 5-226048호 ( 미국특허5,270, 504)는 동보다도 저융점의 금속을, 동과 합금을 만들지 않도록 배합하는 것이 제안되고 있다.

발명자들은 동과 흑연에 금속황화물 고체 윤활제를 첨가한 금속흑연질 브러 시에 납을 제거하면 높은 온도 또는 높은 습도에서 리드(lead)선 연결 저항이 증대하는 것을 발견했다.

본 발명의 기본적 과제는 납을 포함하지 않는 금속흑연질 브러시에 관한 것으로, 높은 온도 또는 높은 습도에서의 리드(lead)선 연결 저항의 증대를 억제하는 것이다.

본 발명은 금속 황화물 고체 윤활제를 첨가한 동흑연질의 브러시 본체에 리드(lead)선을 매입한(embedded) 금속흑연질 브러시에 있어서, 상기 브러시 본체에는 상기 리드(lead)선 매입부(embedded member)와 다른 부분에 납의 농도차를 두어 리드(lead)선 매입부에의 납 농도를 회전 전기 기계의 정류자측에의 납 농도보다도 높게하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 리드선 매입부와 다른 부분에 납 농도의 다른 분체 재료를 사용한 브러시 본체를 성형하고 또 리드선 매입부에의 납 농도를 0.4 ~ 10 중량%로 한다.

특히 바람직하게는, 브러시 본체를 리드선의 매입부측과 정류자측과의 2개의 분체 재료로 성형하고 리드선의 매입부측에 납 농도가 0.4 ~ 10 중량%의 분체 재료를 사용하고 정류자측에 납이 첨가되지 않은 분체 재료를 사용해서 리드선의 선단을 상기 매입부에 매입하도록 이것들의 재료를 일체로 성형한 브러시로 한다.

바람직하게는, 상기 리드선의 적어도 브러시 본체에의 매입부에 납을 첨가하고 또한 브러시 본체를 납을 첨가 하지 않은 재료를 사용해서 성형한다.

바람직하게는, 금속 황화물 고체 윤활제를 이황화 몰리브덴 및 이황화 텅스텐으로 이루어진 군(group)의 적어도 일원으로하고 또 정류자측에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 1 ~ 5 중량%로 한다. 금속 황화물 고체 윤활제는 정류자와의 접촉시의 접동(sliding)을 양호하게 하기 위한 것이기 때문에 리드선 매입부에의 금속 황화물 고체 윤활제 농도는 임의이다.

바람직하게는, 리드선 매입부측의 동 농도를 정류자측의 동 농도보다도 높게 한다.

본 발명에서, 납을 첨가 하지 않은 또는 실질적으로 함유하지 않은 것은 불순물로 해서 혼입한 납도 포함하지 않는 것을 말하는 것은 아니다. 또 납을 첨가했다고 말하는 경우는 의도적으로 납을 첨가하고 납 농도가 불순물 레벨 이상으로 있는 것을 말한다. 또한 납의 불순물 레벨은 일반적으로 0.2 중량% 이하이다.

발명자들의 실험에 따르면, 높은 온도 또는 높은 습도에서 리드(lead)선 연결 저항이 증대하는 것은 금속 황화물 고체 윤활제의 영향에 의한 것이 있어, 금속 황화물 고체 윤활제를 더하지 않으면 높은 온도 또는 높은 습도에서도 리드(lead)선 연결 저항은 실질적으로 증가하지 않는다. 이것은 납(Pb)의 유무와 관계되어 있어, 납 첨가의 경우에는 리드(lead)선 연결 저항의 증가는 거의 생기지 않았다. 또 납이 첨가되지 않은 브러시에는 리드(lead)선 연결 저항의 증가에 대응해서, 높은 온도 또는 높은 습도에서 브러시 본체의 동분말 또는 매입한 리드(lead)선이 산화되기 쉽게 되었다.

이황화 몰리브덴 또는 이황화 텅스텐등의 금속 황화물 고체 윤활제는 브러시 설계자의 의도에 따라 첨가의 요부가 결정되지만, 긴 수명을 요하는 브러시에는 없어서는 안 되는 것이 있어, 설사 금속 황화물 고체 윤활제를 첨가하지 않으면 현저하게 마모가 발생하는 것이 있다. 특히 종래의 납이 첨가된 스타터 브러시등에서는 그 현상이 현저해서 납과 금속 황화물 고체 윤활제를 동시에 없애면 수명이 현저하게 저하한다. 따라서, 납이 첨가되지 않은 브러시로 부터 금속 황화물 고체 윤활제를 제거하는 것이 곤란하다.

높은 온도 또는 높은 습도에서, 금속 황화물 고체 윤활제가 동분말 또는 매입한 리드(lead)선의 산화를 촉진하는 메카니즘을 발명자는 이하와 같이 추정했다. 브러시에 첨가된 금속 황화물 고체 윤활제로 부터 소결시에 황이 유리되고 동표면과 화합해서 황화동을 생성한다. 높은 습도에서 황화동에 수분이 작용하면 강산성의 황산동이 생성되고 동분말 또는 리드(lead)선을 현저히 부식한다. 높은 온도에서의 거동은 불명한 점이 많지만 황화동이 산화되는 것은 저항이 상승하기 때문은 아닌가 생각된다.

납이 브러시의 동분말나 또는 매입한 리드(lead)선의 산화를 방지하는 메카니즘은 확실하게 명확하지는 않다. 발명자의 추정은 브러시에 함유된 납은 소결시에 부분적으로 증발하고 대단히 얇은 납층으로 해서 동의 표면을 피복한다. 그래서 그 납층이 보호막으로 작용해 보호막 내부의 동을 황화이온 등으로 부터 보호하는 것으로 생각되어 진다.

본 발명에서는 리드(lead)선 매입부의 납 농도를 브러시 본체의 다른 부분의 납 농도 보다도 높게 하기 때문에 금속 황화물 고체 윤활제에 의해 높은 온도 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다. 그리고 다른 부분에는 납 농도를 낮게하기 때문에 정류자와의 접촉, 접동(sliding)시 브러시 본체가 마모해도 주위(environment)에 방출되는 납의 양을 적게 할 수 있다.

이와 같은 브러시는 리드선 매입부와 다른 부분에 납 농도가 다른 분체 재료를 사용해 브러시 본체를 성형하면 간단히 제조할 수 있고, 리드선 매입부에의 납 농도를 0.4 ~ 10 중량%로 하면 높은 온도나 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 증가를 효과적으로 방지하고 또한 리드선 연결 저항의 초기치가 증가하는 것도 없다.

특히, 브러시 본체를 정류자측과 리드선 매입부측의 2개의 분체 재료로 구성하고, 리드선의 선단을 매입부측에 매입하고 일체로 주물 성형하면, 브러시의 제조가 특히 간단하게 된다. 게다가 정류자측을 납을 첨가하지 않은 것으로 하면, 주위(environment)에의 납의 방출양을 보다 적게 할 수 있다.

리드선의 적어도 브러시 본체에의 매입부에 납을 첨가하고 리드선으로 부터 납을 매입부와 리드선의 계면에 공급해도 좋다. 그러면 리드선으로 부터 계면에 공급된 납에 의해 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다.

금속 황화물 고체 윤활제에는 예를들면 이황화 몰리브덴 또는 이황화 텅스텐을 사용하고, 정류자측에의 첨가량을 1 ~ 5 중량%로 하면 양호한 윤활 작용이 얻어진다.

또 매입부측의 동 농도를 정류자측의 동 농도 보다도 높게 하면, 리드선 연결 저항을 작게 할 수 있다.

더욱이 납이 첨가되지 않은 브러시에도, 금속흑연질 브러시에 일반적으로 사용되는 전해동분말에는 제조상의 이유때문에 불순물로 하는 납이 포함되는 경우가 많다. 게다가 브러시의 제조 공정에 있어서도, 납이 첨가되지 않은 브러시와 납이 첨가된 브러시를 동일한 설비를 사용해 제조하고, 납이 첨가되지 않은 브러시에 소량의 납이 오염(contamination)으로 해서 들어있다. 그러나 납을 의도적으로 첨가하지 않은 경우, 납 농도가 0.2 중량%를 넘는 것은 아니다. 동일한 형태에 이황화 몰리브덴 또는 이황화 텅스텐등의 금속 황화물 고체 윤활제를 첨가하면 납과 같은 형태에 제조 공정에서의 오염(contamination)이 피해지지 않고 미량의 금속 황화물 고체 윤활제가 포함되는 것이 있다. 그러나 오염(contamination)에 의한 금속 황화물 고체 윤활제의 농도는 일반적으로 0.1 중량%이하이다.

실시예

도1 ~ 도4에, 브러시의 구조와 제조 방법을 도시한다. 도1은 실시예의 금속흑연질 브러시(2)를 도시하고, 이하에서는 금속흑연질 브러시를 간단히 브러시라고 칭하고, 예를들면 자동차 전기적 모터용의 브러시에 사용하고 스타터 모터용의 브러시등에 사용된다. 도면부호 4는 브러시 본체이고, 도면부호 6은 정류자측 부재로서, 스타터 모터등의 회전 전기적 기계의 정류자와 접촉 접동(sliding)하고, 도면부호 8은 리드선 매입 부재로, 리드선(10)을 매입해서 고정하는 부재이다. 도1의 정류자측 부재(6)의 부근에 정류자의 접동 방향을 화살표로 모식적으로 도시한다.

정류자측 부재(6)와 리드선 매입 부재(8)는 서로 동과 흑연을 포함하고, 정류자측 부재(6)는 그것 이상에 금속 황화물 고체 윤활제를 첨가하고 납은 첨가하지 않는다. 또 리드선 매입 부재(8)는 동과 흑연 이상으로 납을 첨가하고 금속 황화물 고체 윤활제는 첨가해도 하지 않아도 좋다. 금속 황화물 고체 윤활제는 예를들면 이황화 몰리브덴 또는 이황화 텅스텐등으로 이루어지고, 정류자측 부재(6)에 첨가하는 경우, 1 ~ 5 중량% 첨가하는 것이 바람직하고 1 중량% 미만이면 윤활 작용이 불충분하고 5 중량%를 초과하면 브러시의 저항율이 증가한다. 또한 여기에, 첨가하지 않았다 거나 또는 실질적으로 포함하지 않았다 등이라고 말하는 것은 납의 함유량 또는 금속 황화물 고체 윤활제의 함유량이 불순물 레벨이하로 있는 것을 의미하고 납의 불순물 레벨은 0.2 중량% 정도이고 금속 황화물 고체 윤활제의 불순물 레벨은 0.1 중량% 이하이다.

리드선 매입 부재(8)의 납 농도는 0.4 ~ 10 중량%로 하고, 0.4 중량% 미만에서는 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 없고 10 중량%를 초과하면 역으로 리드선 연결 저항이 최초부터 높게 된다. 상기에 따른, 리드선 연결 저항 증가의 주원인은 금속 황화물 중에 황요소에 의한 것이지만, 리드선 매입 부재(8)에 금속 황화물 고체 윤활제를 첨가하지 않는 경우에도 정류자측 부재(6)로 부터의 황산 이온등의 돌려 넣는 것이나 리드선 매입 부재(8)에서의 불순물 레벨의 금속 황화물 고체 윤활제의 영향등이 있다. 이것 때문에 리드선 매입 부재(8)에는 0.4 ~ 10 중량%의 납을 첨가한다.

정류자측 부재(6)와 리드선 매입 부재(8)와의 경계가 불명확한 경우, 예를들면 브러시(2)를 절단하고 리드선(10)과 브러시 본체의 계면 부근에서의 브러시 재료 중에의 납 농도를 리드선 매입부에의 납 농도로 정한다. 또 브러시 재료 중의 동 농도를 리드선 매입 부재(8)에 정류자측 부재(6) 보다도 고농도로 하면 리드선 연결 저항을 작게 할 수 있다. 리드선(10)은 동소선에 니켈이나 은등의 도금을 한 것도 좋지만 실시예에서는 금속 황화물 고체 윤활제에 의한 산화를 효율적으로 방지할 수 있기 때문에 무도금의 동소선을 꼰 동 리드선으로 한다.

브러시의 경우, 납이 문제가 되는 것은 접동(sliding), 마모에 의해 납이 주위(environment)에 방출되는 것에 있다. 실시예에서는, 정류자측에는 납을 첨가하지 않고 리드선 매입부측에만 납을 첨가하기 때문에 브러시의 마모로 납이 방출되는 것이 없고 환경상의 문제가 없다.

브러시(2)의 제조는 예를들면 도2와 같이, 고정형(12)에 대해서 예를들면 한쌍의 하부가동형(16, 18)을 준비하고, 하부가동형(18)에 리드선 매입 부재에 상당한 부분을 막아 놓고, 제1의 호퍼(hopper)(14)로 부터 정류자측 부재용에 납을 첨가하지 않은 분체 재료(26)를 투입하다. 다음으로 하부가동형(18)을 후퇴시키고, 제2의 호퍼(20)로 부터 리드선 매입 부재용에 납을 첨가한 분체 재료(28)를 투입하고, 선단으로 부터 리드선(10)을 꺼낸 상부가동형(22)을 하락시키고, 리드선(10)의 선단을 매입해서 일체로 성형한다. 이와 같이 한 정류자측 부재와 리드선 매입 부재를 일체로 성형하고 동시에 리드선의 선단을 몰드해서(molding) 환원 분위기(atmosphere)등에서 소결하면 브러시(2)를 얻을 수 있다.

도3은 변형예의 브러시 제조를 도시하고, 납을 첨가하지 않은 분체 재료(26)를 하부가동형(24)상에 도시하지 않은 호퍼로 부터 투입한다. 다음으로, 납을 첨가한 분체 재료(28)를 매입부에 부착시킨 리드선(10)을 상부가동형(22)에 분체 재료(26) 가운데에 매입하고 그것과 동시에 상부가동형(22)에 압력을 가해서 일체로 성형한다. 분체 재료(28)를 리드선(10)에 부착시키는 것에는 예를들면 흑연과 동 분말의 혼합분을 페놀수지 교결제 용액등에 분산시켜 리드선(10)의 매입부를 담그면 좋다.

도4는 도3과 같이 해서 얻어진 금속흑연질 브러시(42)를 도시하고, 도면부호 44는 브러시 본체, 도면부호 46은 정류자측 부재, 도면부호 48은 리드선 매입 부재이다. 물론 브러시의 형상 또는 제조 방법 자체는 임의적이다.

이하에서 구체적인 실시예를 설명한다. 브러시의 형상은 도1의 것이고, 브러시 본체(4)의 높이(H)는 13.5 mm이고, 길이(L)는 13 mm이고, 폭(W)은 6.5 mm이다. 리드선(10)은 무도금 동소선의 꼰 선, 짠 선도 좋고, 직경이 3.5 mm, 매입부의 깊이가 5.5 mm이다. 정류자측 부재(6)와 리드선 매입 부재(8)와의 높이의 비는 예를들면 3 : 2 정도이다.

(실시예1)

천연의 비늘(flaky) 형상 흑연 100 중량부에 대해 메탄올 40 중량부에 용해한 노보락(novolak)형 페놀 수지를 20 중량부 혼합하고 믹서(mixer)로 균일하게 섞고 건조기에서 메탄올을 건조시킨 후 충격형 분쇄기에서 분쇄하고 80 메시(mesh) 통과의 체(198 ㎛ 통과의 체)로 걸러서 나누고 수지 처리 흑연 분말를 얻는다. 이 수지 처리 흑연 분말 37 중량부에 평균 입경(particle size) 30 ㎛의 전해 동 분말 60 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 3 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 정류자측 부재용의 분체 재료(26)를 얻는다. 또 상기의 수 지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 69.5 중량부와 자잘한 분말 상태의 납 분말 0.5 중량부를 더해서 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 리드선 매입 부재용의 분체 재료(28)를 얻는다. 이것들의 분체 재료를 도2와 같이, 4 x 10⁸ Pa(4 x 9800 N/cm² )의 압력으로 일체 성형하고 환원(reducing) 분위기(atmosphere)의 전기로에서 700 ℃로 소결해서 실시예1의 브러시를 얻는다.

(실시예 2)

실시예1에서 사용한 수지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경(particle size) 30 ㎛의 전해 동 분말 66.5 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 3 중량부, 자잘한 분말 상태의 납 분말 0.5 중량부을 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 분체 재료(28)를 얻는다. 정류자측 부재의 분체 재료(26)는 실시예1과 동일하고 다른 것은 실시예1과 동일한 형태로 성형, 소결한 실시예2의 브러시를 얻는다.

(실시예 3)

실시예1에서 사용한 정류자측의 분체 재료(26)의 100 중량부에 자잘한 분말 상태의 납 분말 1 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 분체 재료(28)를 얻는다. 분체 재료(26)는 실시예1에서 사용한 것과 동일하고 다른 것은 실시예1과 같은 형태로 성형, 소결해서 실시예3의 브러시를 얻는다. 이 브러시에는 납을 첨가하지 않은 분체 재료(26)를 정류자측 부재용에 배합하고 게다가 납을 첨가한 리드선 매입 부재용의 분체 재료(28)를 얻을 수 있기 때문에 배합이 간단하다.

(비교예1)

실시예1에서 사용한 수지 처리 흑연 37 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 60 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 3 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 납이 첨가되지 않은 분체 재료를 얻는다. 정류자측과 리드선 매입부측에 분체 재료를 바꾸지 않고 브러시 본체 전체에 걸쳐 동일한 분체 재료를 사용하고 4 x 10⁸ Pa 의 압력으로 성형하고 환원 분위기의 전기로에서 700 ℃로 소결해 비교예1의 브러시를 얻는다. 그 브러시는 종래의 일반적인 브러시 제조 방법으로 제조한 납을 넣지 않은 브러시이다.

상기의 각 브러시에의 금속 황화물 고체 윤활제나 납의 함유량은 소결시에 노보락(novolak)형 페놀 수지가 일부 분해해 감량하기 때문에 배합 농도에 대해 계산상은 약간 증가한다. 그러나 그 증가는 거의 오차 범위에 있다. 표1에 실시예나 비교예에 있어 리드선 매입 부재측에의 금속 황화물 고체 윤활제의 함유량을 표시한다. 또, 표1 중에 함유량 0%는 무첨가로 실질적으로 함유하고 있지 않은 것을 표시하고 불순물의 함유량을 표시한 것은 아니다.

표1 리드선 매입 부재측에의 납이나 금속 황화물 고체 윤활제의 함유량

시료 MoS ₂ 함유량(%) 납(Pb) 함유량(%)

실시예1 0 0.5

실시예2 3.1 0.5

실시예3 3.1 1.0

비교예1 3.1 0

실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 의 브러시를 온도 200 ℃의 전기오븐에 넣어 강제적으로 산화시키고 정기적으로 리드선 연결 저항을 측정했다. 200 ℃에의 폭로(exposure)를 동반한 리드선 연결 저항의 변화를 표2에 표시한다. 또 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 의 브러시를 온도 80 ℃, 상대 습도 85%의 항온항습층에 넣고 고습도에 쬐어 말린 동을 강제적으로 산화시키고 정기적으로 리드선 연결 저항을 측정했다. 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 변화를 표3에 표시한다. 측정수는 각 10개로 산술 평균치를 취한다. 리드선 연결 저항의 측정은 일본 탄소 협회 규격 JCAS-12-1986 "전기 기계용 브러시의 리드선 연결 저항 시험 방법"에 표시한 방법으로 행한다.

표2 200℃ 폭로(exposure)에 의한 리드선 연결 저항의 변화

시료 리드선 연결 저항 (단위 mv/10A)

일수 초기치 1 2 3 4 5 7 10 15

실시예1 0.75 0.78 0.80 0.82 0.86 0.88 0.92 0.98 1.09

실시예2 0.76 0.80 0.86 0.92 0.96 0.99 1.06 1.09 1.12

실시예3 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.03 1.11

비교예1 0.85 0.96 1.23 1.33 1.42 1.52 1.65 1.96 2.33

표3 80℃ 습도 85% 폭로(exposure)에 의한 리드선 연결 저항의 변화

시료 리드선 연결 저항 (단위 mv/10A)

일수 초기치 1 2 3 4 5 7 10 15

실시예1 0.84 0.91 0.96 1.00 1.02 1.09 1.12 1.33 1.42

실시예2 0.82 0.88 1.00 1.02 1.06 1.12 1.16 1.29 1.38

실시예3 0.81 0.89 0.95 1.01 1.07 1.11 1.18 1.31 1.39

비교예1 0.83 1.68 3.01 4.56 6.32 8.21 11.23 20.45 31.20

비교예1은 납이 첨가되지 않은 브러시이다. 이 브러시는 높은 습도에서 리드선 연결 저항이 현저하게 증대하고 높은 온도에서도 리드선 연결 저항이 증대했다. 상기의 시험은 단기간에 결과를 얻기 위해 가속 시험을 하기 때문에 습도 85% 온도 80 ℃의 온도가 높은 폭로(exposure) 조건에서 하고 있지만 높은 습도 조건에서는 낮은 온도에서도 브러시의 산화가 진행하고 장기간의 폭로에 리드선 연결 저항은 같은 형태로 상승한다. 이것에 대해 실시예 1 ~ 3에서는 동일한 형태의 가속 시험을 이행해도 리드선 연결 저항은 거의 상승하지 않았다.

실시예에서는, 접동(sliding), 마모하는 정류자측 부재(6)가 납을 첨가하지 않았기 때문에, 환경중에 납이 날아 흩어져서 오염하는 것이 없고 게다가 리드선 연결 저항의 상승을 방지할 수 있다. 실시예는 이황화 몰리브덴의 첨가를 예로 하지만 문제는 이황화 몰리브덴으로 부터 생기는 황산동등의 황화합물이고 이황화 텅스텐에서도 같은 형태이다.

또한, 도 5, 도 6에 제2의 실시 형태를 도시한다. 도면부호 52는 새로운 금속흑연질 브러시로, 브러시 본체(54) 전체를 납을 첨가하지 않은 분체 재료(26)로 구성하고 동의 꼰선 또는 짠선을 사용한 리드선(60)에 스포트적(spot)으로 크림(cream) 납 접합물을 디스펜서(dispenser) 또는 잉크 젯 프린터의 헤드등으로 도포하고 납원(62)으로 한다. 납원(62)은 리드선(60)을 브러시 본체(54)에 매입하는 위치에, 예를들면 리드선(60)에 따라 길이 방향에의 위치를 바꾸고, 외주면(circumference)에 복수개 예를들면 3~4개 설치한다.

납원(62)을 설치한 리드선(60)을 사용해서 종래예와 같은 형태에 브러시(52)를 성형, 소결한다. 소결의 과정에서 납원(62)의 크림 납 접합물이 증발하거나 확산해서 리드선(60)의 표면을 피복하고 또 리드선(60)과의 계면에 브러시 본체 중에 금속흑연질에도 확산하고 금속흑연질 중에 동 분말의 표면을 피복한다. 이 실시예에서는 리드선(60)과 그 계면의 금속흑연질 중에 국소적으로 납이 첨가되어 상기의 각 실시예와 같은 형태로 높은 온도 또는 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다. 또 이것이외에 브러시 본체에의 매입부를 납으로 도금한 동 리드선등을 사용해도 좋다.

브러시의 경우, 납이 문제가 되는 것은 접동(sliding), 마모에 의해 납이 주위(environment)에 방출되는 것에 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 정류자측에는 납을 첨가하지 않고 리드선 매입부측에만 납을 첨가하기 때문에 브러시의 마모로 납이 방출되는 것이 없고 환경상의 문제가 없다. 게다가 정류자측 부재(6)에 납을 첨가하지 않았기 때문에, 리드선 연결 저항의 상승을 방지할 수 있다.

또한 실시예에서는 리드선(60)과 그 계면의 금속흑연질 중에 국소적으로 납이 첨가되어 상기의 실시예와 같은 형태로 높은 온도 또는 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 증가를 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 금속 황화물 고체 윤활제를 첨가한 동흑연질의 브러시 본체에 리드선을 매입한 금속흑연질 브러시에 있어서,

   상기 브러시 본체에는 상기 리드선의 매입부와 다른 부분에 납의 농도차를 두고, 리드선의 매입부에의 납농도를 회전 전기 기계의 정류자접촉의 부분에의 납 농도보다도 높게하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
2. 제 1항에 있어서, 리드선 매입부와 다른 부분에 납 농도가 다른 분체 재료를 사용하는 브러시 본체를 성형하고 또한 리드선 매입부에의 납 농도를 0.4 ~ 10 중량% 로 하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
3. 제 2항에 있어서, 브러시 본체를 리드선의 매입부측과 정류자측의 2개의 분체 재료로 성형하고 리드선의 매입부측에 납 농도는 0.4 ~ 10 중량%의 분체 재료를 사용하고 정류자측에 납을 첨가하지 않은 분체 재료를 사용하고 리드선의 선단을 상기 매입부에 매입하도록 이것들의 재료를 일체로 성형하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
4. 제 1항에 있어서, 상기 리드선의 적어도 브러시 본체에의 매입부에 납을 첨가하고 또한 브러시 본체를 납을 첨가하지 않은 재료를 사용해 성형하는 것을 특징 으로 하는 금속흑연질 브러시.
5. 제 1항에 있어서, 금속 황화물 고체 윤활제를 이황화 몰리브덴 및 이황화 텅스텐으로 이루어진 군(group)의 적어도 일원으로하고 또 정류자측에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 1 ~ 5 중량%로 하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
6. 제 1항에 있어서, 리드선 매입부측의 동 농도를 정류자측의 동 농도보다도 높게 하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.

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