KR100729482B1

KR100729482B1 - 금속흑연질 브러시

Info

Publication number: KR100729482B1
Application number: KR1020020065135A
Authority: KR
Inventors: 타카요시 오타니; 미쯔오 이케다; 요이치 사카우라; 나오키 모리타; 쿄지 이누카이; 요우이치 무라카미; 야스유키 와카하라; 마사미 니미
Original assignee: 도라이스 가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2007-06-15
Also published as: EP1306936B1; ATE373884T1; US7294166B2; KR20030034017A; JP2003134742A; DE60222518T2; EP1306936A3; US20060087197A1; EP1306936A2; JP3661784B2; DE60222518D1

Abstract

금속흑연질 브러시(2)에의 브러시 본체(4)를 흑연과 동과 금속 황화물 고체 윤활제를 포함하는 정류자측 부재(6)와 흑연과 동을 포함한 금속 황화물 고체 윤활제를 함유하지 않는 리드선 매입 부재(8)로 구성한다. 금속 황화물 고체 윤활제를 함유하지 않는 리드선 매입 부재(8)에 리드선(10)을 설치한다.

흑연, 브러시, 황화물

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, 리드(lead)선 매입부(embedded member)용의 분체(粉體) 재료를 부착시킨 리드(lead)선을 정류자측의 분체 재료 가운데에 매입(embedded)하는 공정을 모식적으로 도시한다.

도 4는 변형예의 금속흑연질 브러시의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

4 : 브러시 본체 6 : 정류자측 부재

8 : 리드선 매입 부재 10 : 리드선

12 : 고정형 14 : 호퍼

16 : 하부가동형 18 : 하부가동형

22 : 상부가동형 26 : 정류자측 부재용의 분체 재료

28 : 리드선 매입 부재용의 분체 재료

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 브러시에 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 설치한 금속흑연질 브러시에 있어서, 상기 브러시 본체에는 상기 리드(lead)선 매입부와 다른 부분에 금속 황화물 고체 윤활제의 농도차를 두어 리드(lead)선 매입부에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 회전 전기 기계의 정류자와의 접촉부측에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도보다도 낮게하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 리드(lead)선 매입부의 근방에서의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도(함유량)를 1중량% 미만으로 한다.

특히 바람직하게는, 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 거의 0%로 한다. 여기의 거의 0%는 금속 황화물 고체 윤활제의 오염(contamination) 레벨(level)의 상한으로 하는 0.1중량% 이하를 의미한다.

금속 황화물 고체 윤활제는 바람직하게는, 이황화 몰리브덴 및 이황화 텅스텐으로 이루어진 군(group)의 적어도 일원으로 된다.

또 바람직하게는, 정류자와의 접촉부에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 1~5 중량%로 한다.

또 바람직하게는, 리드(lead)선에 도금없는 동소선(銅素線)을 꼰선(撚線) 또 는 짠선(編線)등으로 사용한다.

바람직하게는, 브러시 본체를 정류자와의 접촉부측과 리드(lead)선 매입부측에 다른 분체 재료를 사용해서 일체로 형성한다.

특히 바람직하게는, 리드(lead)선 매입부측의 동 농도를 정류자와의 접촉부측의 동 농도보다도 높게 한다.

금속흑연질 브러시의 종류는 예를들면 브러시 본체의 성형시에 리드(lead)선의 선단을 매입(embedded)하고 일체로 성형한 주물로 한다.

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 현저하 게 저하한다. 따라서, 납이 첨가되지 않은 브러시로 부터 금속 황화물 고체 윤활제를 없앨 수 없는 경우가 있다.

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 동분말이나 또는 매입한 리드(lead)선의 산화를 방지하는 메카니즘은 확실하게 명확하지는 않다. 발명자의 추정은 브러시에 함유된 납은 소결시에 부분적으로 증발하고 대단히 얇은 납층으로서 동의 표면을 피복한다. 그래서 그 납층이 보호막으로 작용해 보호막 내부의 동을 황화 이온등으로 부터 보호하는 것으로 생각되어 진다.

본 발명에서는 리드(lead)선 매입부에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 다른 부분보다도 낮게하기 때문에 리드선 또는 그 주위의 브러시 본체의 동분말을 금속 황화물 고체 윤활제에 유래하는 황산이온 등으로 부터 보호하고 높은 온도 또는 높은 습도에서의 리드선의 연결 저항의 증가를 방지 또는 제어할 수 있다.

본 발명에서는 게다가, 리드선 매입부와 다른 부분과 다른 재질을 사용하기 때문에 리드선 매입부이외의 재질을 내마모성등의 요구에 응해 자유롭게 선택할 수 있고 납이 첨가되지 않은 브러시의 설계가 용이하게 된다.

금속 황화물 고체 윤활제에 의한 리드선 연결 저항의 증가는 1 중량%를 넘어 현저하게 되기 때문에, 리드선 매입부의 부근에서의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 1 중량% 미만으로 하고, 간단히 리드선 연결 저항의 증가를 제어할 수 있다.

물론, 리드선 매입부에서의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 실질적으로 0%로 하면 즉 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 오염(contamination) 레벨(level)이하로 하면 높은 온도 또는 높은 습도에서의 리드선 연결 저항의 증가를 보다 실질적으로 방지할 수 있다.

금속 황화물 고체 윤활제는 비용 또는 높은 온도에서의 윤활성등의 면에서 이황화 몰리브덴 또는 이황화 텅스텐, 또는 이것들의 혼합물이 바람직하다.

금속 황화물 고체 윤활제의 농도는 1~5 중량%가 바람직하고 1 중량% 미만의 농도에서는 충분한 윤활 작용이 얻어지지 않고 5 중량%를 초과하면 저항율의 증가를 가지고 오는등 브러시 성능에 악영향이 생긴다.

리드선의 재질은 동선에 제한되지 않지만, 무도금의 동소선을 사용한 리드선에 금속 황화물 고체 윤활제에 의한 산화의 방지가 특히 중요하게 된다. 더욱이 브러시에서는 소결시에 리드선도 브러시 본체와 동시에 소결되어 지기 때문에 동 리드선의 표면에 은도금 또는 니켈도금을 시행한 도금 리드선의 경우에도 높은 온도에서 소결하면 내부의 동이 도금 재질과 합금화하고 표면에 확산해 산화의 방지가 필요하게 된다.

제조의 간편함을 위해 브러시 본체를 정류자와의 접촉부측과 리드선의 연결 부측의 두개의 부재로 나누고 다른 분체 재료를 사용해 일체로 성형하는 것이 바람직하다.

여기서, 정류자측 보다도 리드선 연결부측에 브러시 재료중에 동 농도를 높게하면 리드선 연결 저항이 작게 되기 때문에 바람직하다.

더욱이 납이 첨가되지 않은 브러시에도, 금속흑연질 브러시에 일반적으로 사용되는 전해동분말에는 제조상의 이유때문에 불순물로서 납이 포함되는 경우가 많다. 게다가 브러시의 제조 공정에 있어서도, 납이 첨가되지 않은 브러시에 소량의 납이 오염(contamination)으로 해서 들어있다. 그러나 납이 첨가되지 않은 브러시에는 일반적으로 브러시 본체중의 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 리드선 연결부의 부근에서 포함되는 것이 있다. 그러나 오염(contamination)에 의한 경우, 리드선 연결부의 근방에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도는 0.1 중량%를 넘는 것은 아니다.

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, 도면 부호8은 리드선 매입 부재로서, 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)에는 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 다르게하고, 리드선 매입 부재(8)에는 적어도 1 중량% 미만으로 하고 바람직하게는 첨가하지 않는 것으로 한다. 정류자측 부재(6)와 리드선 매입 부재(8)의 경계가 불명확한 경우, 예를들면 브러시(2)를 절단하고 리드선 매입부에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도로 정한다. 또 브러시 재료 가운데의 동 농도는 리드선 매입부재(8)에 정류자측 부재(6)보다도 고농도로 하면 리드선 연결 저항을 작게 할 수 있다. 리드선(10)은 동소선에 니켈 또는 은등의 도금을 하는 것도 좋지만 실시예에서는 금속 황화물 고체 윤활제에 의한 산화를 효율적으로 방지할 수 있기 때문에 무도금의 동소선을 꼰 동 리드선으로 했다.

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

도3은 변형예의 브러시 제조를 도시하고, 정류자측 부재용의 분체 재료(26) 를 하부가동형(24)상에 도시하지 않은 호퍼로 부터 투입한다. 다음으로, 리드선 매입 부재용의 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) 형상의 흑연 100 중량부에 대해 메탄올 40 중량부에 용해한 노보락(novolak)형 페놀 수지를 20 중량부 혼합하고 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 중 량부, 이황화 몰리브덴 분말 3 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 정류자측 부재(6)에 충전한 분체 재료(26)를 얻는다. 또 상기의 수지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 70 중량부를 더해서 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 리드선 매입 부재에 충전하는 분체 재료(28)를 얻는다. 이것들의 분체 재료를 도2와 같이, 4 x 10⁸Pa(4 x 9800 N/cm²)의 압력으로 일체 성형하고 환원(reducing) 분위기(atmosphere)의 전기로에서 700 ℃로 소결해서 실시예1의 브러시를 얻었다.

(실시예 2)

실시예1에서 사용한 수지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경(particle size) 30 ㎛의 전해 동 분말 69.5 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 0.5 중량부를 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 수지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경(particle size) 30 ㎛의 전해 동 분말 69.2 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 0.8 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 분체 재료(28)를 얻는다. 분체 재료(26)는 실시예1과 동일하고 다른 것은 실시예1과 동일한 형태로 성형, 소결한 실시예3의 브러시를 얻는다.

(비교예1)

실시예1에서 사용한 수지 처리 흑연 35 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 60 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 3 중량부, 납 분말 2 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 분체 재료를 얻는다. 정류자측과 리드선 매입부측에 분체 재료를 바꾸지 않고 브러시 본체 전체에 걸쳐 동일한 분체 재료를 사용하고 4 x 10⁸Pa 의 압력으로 성형하고 환원 분위기의 전기로에서 700 ℃로 소결해 비교예1의 브러시를 얻는다. 그 브러시는 종래의 일반적인 브러시 제조 방법으로 제조한 납을 넣은 브러시이다.

(비교예2)

실시예1에서 사용한 수지 처리 흑연 37 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 60 중량부, 이황화 몰리브덴 분말 30 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하는 것에 의해 분체 재료를 얻는다. 이 분체 재료를 비교예1과 동일한 형태로 성형하고 소결해서 비교예2의 브러시로 한다. 이 브러시는 일반적인 방법으로 제조한 납을 넣지 않은 브러시이다.

(비교예3)

실시예1에서 사용한 수지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 68 중량부, 이황화 몰리브덴 2 중량부를 더해 V형 혼합기로 균일하게 될때까지 혼합하고 리드선 매입 부재(8)에 충전하는 분체 재료(28)를 얻는다. 정류자측 부재(6)용의 분체 재료(26)는 실시예1과 동일하고 다른 것은 실시예1과 동일하게 성형, 소결한 실시예3의 브러시를 얻는다.

(비교예4)

실시예1의 수지 처리 흑연 30 중량부에 평균 입경 30 ㎛의 전해 동 분말 67 중량부, 이황화 몰리브덴 3 중량부를 더해 V형 혼합기에서 균일하게 될때까지 혼합하고 리드선 매입 부재(8)에 충전하는 분체 재료(28)를 얻는다. 정류자측 부재는 실시예1과 동일하고 다른 것은 실시예1과 같은 형태의 방법으로 성형, 소결한 실시예4의 브러시를 얻는다.

상기의 각 브러시에의 금속 황화물 고체 윤활제의 함유량(농도)은 소결시에 노보락(novolak)형 페놀 수지가 일부 분해해 감량하기 때문에 배합 농도에 대해 계산상은 약간 증가한다. 그러나 그 증가는 거의 오차 범위에 있다. 표1에 실시예 1 ~ 3 , 비교예 1 ~ 4에 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 금속 황화물 고체 윤활제의 함유량

시료 MoS ₂ 함유량(%) 납(Pb) 함유량(%)

실시예1 0 0

실시예2 0.5 0

실시예3 0.8 0

비교예1 3.1 2.0

비교예2 3.1 0

비교예3 2.0 0

비교예4 3.1 0

실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4 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 ~ 4 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 나타낸 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 0.81 0.83 0.83 0.84 0.85 0.87 0.91 0.99 1.10

실시예2 0.82 0.85 0.86 0.88 0.91 0.93 0.95 1.01 1.12

실시예3 0.83 0.85 0.88 0.90 0.92 0.95 0.98 1.08 1.14

비교예1 0.80 0.82 0.83 0.85 0.86 0.86 0.90 0.98 1.06

비교예2 0.86 0.99 1.12 1.23 1.56 1.62 1.82 1.96 2.02

비교예3 0.82 0.98 1.23 1.31 1.54 1.59 1.78 1.86 2.01

비교예4 0.81 0.89 1.19 1.23 1.42 1.59 1.85 1.96 2.12

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 0.79 0.85 0.93 0.98 1.06 1.12 1.23 1.32 1.38

실시예2 0.81 1.12 1.32 1.42 1.63 1.84 1.97 2.23 2.43

실시예3 0.83 1.26 1.54 1.86 2.06 2.56 2.95 3.35 3.62

비교예1 0.80 0.86 0.92 0.99 1.10 1.16 1.21 1.31 1.36

비교예2 0.90 1.02 1.21 1.96 2.68 4.21 6.78 15.43 28.33

비교예3 0.81 1.69 2.55 2.96 3.06 5.12 7.63 14.55 23.56

비교예4 0.81 1.59 3.22 3.65 4.89 6.21 8.55 16.24 25.12

비교예1은 종래의 납을 넣은 브러시이다. 이것으로 부터 납을 뺀 것이 비교예2의 브러시지만 비교예2의 브러시는 높은 습도에서 리드선 연결 저항이 현저하게 증대하고 높은 온도에서도 리드선 연결 저항이 증대했다. 상기의 시험은 단기간에 결과를 얻기 위해 가속 시험으로 하기 때문에 습도 85% 온도 80℃로 하는 온도의 높은 폭로(exposure) 조건으로 하고 있지만 높은 습도 조건 중에는 낮은 온도에서도 브러시의 산화가 진행하고 장기간의 폭로에 리드선 연결 저항은 같은 형태로 상승한다. 비교예3은 리드선 매입부측에 이황화 몰리브덴을 2 중량% 첨가하고 비교예4는 3 중량% 첨가한 것이지만 비교예2와 같은 형태로 리드선 연결 저항이 대폭 상승했다.

실시예1에서는 같은 형태의 가속 시험을 시행해도 리드선 연결 저항은 거의 상승하지 않고 비교예1과 같은 형태의 결과가 얻어진다. 실시예2, 실시예3에서 같은 형태의 가속 시험을 시행하면 리드선 연결 저항은 실시예1에 비해 약간 증가했지만 브러시로 해서 사용할 수 없는 정도는 아니었다. 실시예에는 납을 포함시키지 않고 또한 금속 황화물 고체 윤활제를 함유하는 브러시에서도 리드선 연결 저항의 상승을 방지할 수 있다. 실시예는 이황화 몰리브덴의 첨가를 예로 하지만 문제는 이황화 몰리브덴으로 부터 생기는 황산동 등의 황 화합물에 있고 이황화 텅스텐도 같은 형태이다.

본 발명에 따르면, 리드(lead)선 매입부에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농 도를 다른 부분보다도 낮게하기 때문에 리드선 또는 그 주위의 브러시 본체의 동분말를 금속 황화물 고체 윤활제에 유래하는 황산 이온등으로 부터 보호하고 높은 온도 또는 높은 습도에서의 리드선의 연결 저항의 증가를 방지 또는 제어할 수 있다.

또한, 리드선 매입부와 다른 부분과 다른 재질을 사용하기 때문에 리드선 매입부이외의 재질을 내마모성등의 요구에 따라 자유롭게 선택할 수 있고 납이 첨가되지 않은 브러시의 설계가 용이하게 된다.

Claims

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

상기 브러시 본체에는 상기 리드선의 매입부와 다른 부분에 금속 황화물 고체 윤활제의 농도차를 두고, 리드선의 매입부의 근방에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 회전 전기 기계의 정류자와의 접촉부측에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도보다도 낮게하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
제 1항에 있어서, 리드선 매입부의 근방에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 1 중량% 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
제 2항에 있어서, 리드선 매입부의 근방에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도를 0%에 가깝게 하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
제 1항에 있어서, 금속 황화물 고체 윤활제를 이황화 몰리브덴 및 이황화 텅스텐으로 이루어진 군(group)의 적어도 일원으로 한 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
제 1항에 있어서, 정류자와의 접촉부측에의 금속 황화물 고체 윤활제의 농도 를 1 ~ 5 중량% 로 하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
제 1항에 있어서, 상기 리드선에 도금 없는 동소선을 사용하는 것을 특징으로하는 금속흑연질 브러시.
제 1항에 있어서, 브러시 본체를 정류자와의 접촉부측과 리드선 매입부측에 다른 분체 재료를 사용하고 일체로 성형하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.
제 7항에 있어서, 리드선 매입부측의 동 농도를 정류자와의 접촉부측의 동 농도보다도 높게하는 것을 특징으로 하는 금속흑연질 브러시.