KR20160065834A - 금속 탄소질 브러쉬 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

탄소분 및 바인더를 혼합함으로써 탄소질 재료를 제작한다. 제작된 탄소질 재료에 대하여, 10 중량% 이상 60 중량% 이하의 금속분을 혼합한다. 혼합된 탄소질 재료 및 금속분을 가압 및 성형한다. 가압 및 성형된 탄소질 재료 및 금속분을 소성함으로써 브러쉬 기재(基材)를 제작한다. 제작된 브러쉬 기재에 오일이 함침된다. 오일의 함침율은 혼합된 탄소질 재료 및 금속분에 대하여, 예를 들면 0.5 중량% 이상이어도 된다.

Description

금속 탄소질 브러쉬 및 그 제조 방법{METAL-CARBONACEOUS BRUSH AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은, 모터에 사용되는 금속 탄소질 브러쉬 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
각종 가정용 및 공업용의 전기 기구 및 자동차 등에 브러쉬를 구비한 모터가 사용된다. 직류 모터의 브러쉬로서, 금속 탄소질 브러쉬가 있다. 금속 탄소질 브러쉬는 예를 들면, 흑연과 동분을 혼합하고, 이것을 소성 및 가압 성형함으로써 제조된다(예를 들면, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1 : 국제 공개 제 2007/055164호
종래, 모터가 청소기 또는 전동 드릴 등의 잡음을 수반하는 기기에 사용되고 있기 때문에, 모터에 잡음 방지 특성은 요구되지 않았다. 그렇지만, 근래에 예를 들면 자동차에 탑재되는 CD(콤팩트 디스크) 또는 DVD(Digital Versatile Disk, 디지털 다기능 디스크)의 재생장치 등에 이용되는 모터에는 잡음방지 특성이 요구된다. 특허 문헌 1의 브러쉬로는 모터의 잡음을 억제할 수 없다.
본 발명의 목적은, 모터의 잡음을 억제할 수 있는 금속 탄소질 브러쉬 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일 측면에 따른 금속 탄소질 브러쉬는, 복수의 탄소질 입자로 이루어진 탄소질 재료와, 탄소질 재료에 혼합되는 금속과, 탄소질 재료에 함침되는 오일을 포함하고, 탄소질 재료에 혼합되는 금속의 비율은, 탄소질 재료에 대해 10 중량% 이상 60 중량% 이하인 것이다.
이 금속 탄소질 브러쉬에서는, 복수의 탄소질 입자로 이루어진 탄소질 재료에 금속이 혼합된다. 탄소질 재료에 혼합되는 금속의 비율은, 탄소질 재료에 대해 10 중량% 이상 60 중량% 이하이다. 이 구성에 의하면, 탄소질 재료에 오일이 충분히 함침된다. 이 경우, 금속 탄소질 브러쉬의 무선 방해 특성이 향상된다. 또한, 금속 탄소질 브러쉬와 정류자와의 마모가 저감됨으로써, 금속 탄소질 브러쉬의 슬라이딩 소음이 억제된다. 그 결과, 모터의 잡음을 억제하는 것이 가능해진다.
(2) 오일의 함침율은 혼합된 탄소질 재료 및 금속에 대해 0.5 중량% 이상이어도 된다.
이 경우, 금속 탄소질 브러쉬의 무선방해 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 금속 탄소질 브러쉬와 정류자와의 마모를 보다 저감시킬 수 있다. 이로써, 모터의 잡음을 더욱 억제할 수 있다.
(3) 오일 함침율의 저하율은, 온도 120℃의 분위기 하에 있어서 400시간에서 1% 이하이어도 된다.
금속 탄소질 브러쉬와 정류자와의 마찰에 의해 금속 탄소질 브러쉬의 온도가 상승하면, 오일의 점도가 저하한다. 이러한 경우에서도, 오일 함침율의 저하율이 저감됨으로써, 탄소질 재료로부터 오일의 이탈이 방지된다. 이로써, 장기간에 걸쳐 금속 탄소질 브러쉬의 윤활성을 유지할 수 있다. 또한, 탄소질 재료로부터 오일이 이탈하는 것에 의한 금속 탄소질 브러쉬의 주변 오염을 방지할 수 있다.
(4) 오일은 합성 탄화수소유, 에스테르유, 광물유 또는 석유계 탄화수소유 또는 이들의 혼합유를 포함해도 된다. 이 경우, 탄소질 재료에 오일을 용이하게 함침시킬 수 있다.
(5) 오일은 90 중량% 이상 99 중량% 이하의 석유계 탄화수소유와, 1 중량% 이상 10 중량 %이하의 실리콘유와의 혼합유이어도 된다.
이 경우, 금속 탄소질 브러쉬의 무선방해 특성이 더욱 향상한다. 또한 탄소질 재료에 함침된 오일이 장기간 보관 유지된다. 그것에 의해, 모터의 잡음을 장기간에 걸쳐 더욱 억제할 수 있다.
(6) 오일은 90 중량% 이상 99.5 중량% 이하의 석유계 탄화수소유와, 0.5 중량% 이상 10 중량% 이하의 디메틸 실리콘유와의 혼합유이어도 된다.
이 경우, 금속 탄소질 브러쉬의 무선방해 특성이 더욱 향상된다. 그것에 의해, 모터의 잡음을 더욱 억제할 수 있다.
(7) 금속은 전해동분(電解銅粉)을 포함해도 된다. 이 경우, 비용이 증가하는 것을 억제하면서 금속 탄소질 브러쉬의 도전성을 확보할 수 있다.
(8) 본 발명의 다른 일면에 따른 금속 탄소질 브러쉬의 제조 방법은, 탄소분 및 바인더를 혼합함으로써 탄소질 재료를 제작하는 공정과, 제작된 탄소질 재료에 대해 10 중량% 이상 60 중량% 이하의 금속을 혼합하는 공정과, 혼합된 탄소질 재료 및 금속을 성형하는 공정과, 성형 후의 탄소질 재료 및 금속을 열처리하는 공정과, 열처리 후의 탄소질 재료에 오일을 함침시키는 공정을 포함하는 것이다.
이 금속 탄소질 브러쉬의 제조 방법에 의하면, 탄소분 및 바인더가 혼합됨으로써 탄소질 재료가 제작된다. 제작된 탄소질 재료에 대해 10 중량% 이상 60 중량% 이하의 금속이 혼합된다. 혼합된 탄소질 재료 및 금속이 성형된다. 성형 후의 탄소질 재료 및 금속이 열처리된다. 열처리 후의 탄소질 재료에 오일이 함침된다.
이 방법에 의하면, 탄소질 재료에 오일이 충분히 함침된다. 이 경우, 금속 탄소질 브러쉬의 무선 방해 특성이 향상된다. 또한, 금속 탄소질 브러쉬와 정류자와의 마모가 저감됨으로써, 금속 탄소질 브러쉬의 슬라이딩 소음이 억제된다. 그 결과, 모터의 잡음을 억제하는 것이 가능해진다.
(9) 탄소질 재료 및 금속을 성형하는 공정은, 탄소질 재료 및 금속의 비중이 2.26 g/㎤ 이하가 되도록 탄소질 재료 및 금속을 가압해도 된다.
이 경우, 탄소질 재료의 기공(pore)이 작아지는 것이 억제된다. 이것에 의해, 탄소질 재료에의 오일의 함침율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
(10) 오일을 함침시키는 공정은, 탄소질 재료 및 금속을 80℃ 이상 120℃ 이하의 오일에 침지시키는 것을 포함해도 된다. 이 경우, 탄소질 재료에의 오일의 함침율을 향상시킬 수 있다.
(11) 오일을 함침시키는 공정은, 탄소질 재료 및 금속을 90℃ 이상 110℃ 이하의 오일에 침지시키는 것을 포함해도 된다. 이 경우, 탄소질 재료에의 오일의 함침율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 모터의 잡음을 억제하는 것이 가능하다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 금속 탄소질 브러쉬를 사용한 직류 모터의 모식적 사시도이다.
도 2는 오일의 종류와 발생하는 잡음의 크기와의 관계를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 오일의 함침 조건과 함침율과의 관계를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 경과시간과 오일의 함침율과의 관계를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 금속 탄소질 브러쉬에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
(1) 브러쉬의 구성
도 1은 본 실시 형태에 따른 금속 탄소질 브러쉬(이하, 브러쉬로 생략하여 기재한다)를 사용한 직류 모터의 모식적 사시도이다. 도 1의 직류 모터(10)는, 브러쉬(1) 및 회전체(2)를 포함한다. 회전체(2)는 정류자이며, 회전축(G)의 둘레에서 회전 가능하게 설치된다. 브러쉬(1)에는 리드 선(4)이 접속된다. 브러쉬(1)의 일단은 회전체(2)의 외주면에 접촉한다.
전원(미 도시)에서 리드 선(4)을 통하여 브러쉬(1)에 전류가 공급된다. 그 전류가 브러쉬(1)로부터 회전체(2)로 공급됨으로써, 회전체(2)가 회전축(G)의 둘레에서 회전한다. 브러쉬 회전체(2)가 회전함으로써, 브러쉬(1)가 회전체(2)에 대해 슬라이딩한다.
본 실시의 형태에서는, 탄소질 재료와 금속분을 혼합하여 가압 성형함으로써 브러쉬 기재가 제작된다. 그 후, 브러쉬 기재에 오일이 함침됨으로써 브러쉬(1)가 제조된다.
또한, 본 실시 형태에서는 직류 모터(10)에 브러쉬(1)가 사용되는데, 이것에 한정되는 것은 아니고, 교류 모터에 브러쉬(1)가 사용되어도 된다.
(2) 브러쉬의 제조 방법
브러쉬(1)의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 조립하여 탄소질 재료를 제작한다. 구체적으로는, 탄소분 및 바인더를 혼련함으로써 탄소질 재료를 제작한다. 탄소분으로는, 흑연분을 사용하는 것이 바람직하다. 흑연분으로는, 천연 흑연분, 인조 흑연분 또는 팽창 흑연분 등을 사용할 수 있고, 이들 중 복수를 혼합하여 사용해도 된다. 본 예에서 탄소분은 천연 흑연분이다.
바인더로는, 합성수지를 사용할 수 있고, 열경화성 합성수지 또는 열가소성 합성수지의 어느 것을 사용해도 되고, 또한 이들을 혼합하여 사용해도 된다. 바인더의 바람직한 예로서, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 푸란 수지, 폴리 아미드 수지, 또는 폴리 이미드 수지 등을 들 수 있다. 본 예에서, 바인더는 페놀 수지와 메탄올 용해액이 혼련된 조성물이다.
다음으로, 탄소질 재료와 금속분을 혼합한다. 혼합물의 총량에 대한 금속분의 비율은 10 중량% 이상 60 중량% 이하이다. 금속분으로는, 예를 들면 동분(銅紛)이 사용된다. 또한, 동분으로서 전해동분이 사용되는 것이 바람직하다. 이 경우, 비용이 증가하는 것을 억제하면서 브러쉬(1)의 도전성을 확보할 수 있다. 전해동분의 외관 밀도는 0.70 이상 1.20 이하인 것이 바람직하고, 전해동분의 입경은 10㎛ 이상 40㎛ 이하인 것이 바람직하다.
동분으로서, 전해동분 대신에, 아토마이즈법 또는 스탬프법에 의해 제작된 동분을 사용해도 된다. 또한 동분 대신에 은분(銀紛)을 사용해도 된다. 은분으로서는, 전해은분, 아토마이즈법 또는 스탬프법에 의해 제작된 은분 등을 사용해도 된다. 또는 동분 대신에, 은도금 동분 등의 다른 금속분을 사용해도 된다.
탄소질 재료와 금속분과의 혼합물에 텅스텐, 텅스텐 카바이드, 몰리브덴 및 이들의 황화물 중 1종류 또는 복수 종류를 첨가제로서 가해도 된다. 탄소분 및 바인더의 총량에 대한 첨가제의 비율은, 예를 들면 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하이며, 1 중량% 이상 5 중량% 이하인 것이 바람직하다.
이어서, 탄소질 재료와 금속분과의 혼합물을 가압 성형한다. 성형 후의 혼합물을 질소 또는 암모니아 환원 분위기하, 또는 진공하에서 400℃ 이상 900℃ 이하로 열처리함으로써 브러쉬 기재를 제작한다. 그 후, 제작된 브러쉬 기재에 오일을 함침시킨다. 오일의 함침은, 브러쉬 기재를 오일에 예를 들면 40분간 침지시킴으로써 행해진다. 오일의 온도는, 예를 들면 80℃ 이상 120℃ 이하이며, 90℃ 이상 110℃ 이하인 것이 바람직하고, 100℃인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 탄소질 재료에의 오일 함침율을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해 브러쉬(1)가 완성된다.
오일은 합성 탄화수소유, 에스테르유, 광물유 또는 석유계 탄화수소유를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 오일은 95 중량% 이상 99 중량% 이하의 석유계 탄화수소유(윤활유 부유)와 1 중량% 이상 5 중량% 이하의 실리콘유와의 혼합유이다.
실리콘유는 디메틸 실리콘유(디메틸 폴리 실록산유), 메틸 페닐 실리콘유 및 메틸 하이드로젠 폴리실록산 실리콘유를 포함한다. 오일의 함침율은 브러쉬 기재에 대해서 0.5 중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.5 중량% 이상 5 중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(3) 효과
본 실시 형태에 따른 브러쉬(1)에 있어서는, 탄소분 및 바인더로 이루어진 탄소질 재료에 금속분이 혼합된다. 탄소질 재료에 혼합되는 금속분의 비율은, 탄소질 재료에 대해 10 중량% 이상 60 중량% 이하이다. 이 구성에 의하면, 탄소질 재료에 오일이 충분히 함침된다. 이 경우 브러쉬(1)의 무선방해 특성이 향상된다. 또한, 브러쉬(1)와 회전체(2)와의 마모가 저감함으로써, 브러쉬(1)의 슬라이딩 소음이 억제된다. 그 결과, 직류 모터(10)의 잡음을 억제하는 것이 가능해진다.
여기서, 오일의 함침율이 브러쉬 기재에 대해 0.5 중량% 이상인 경우, 브러쉬(1)의 무선방해 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 브러쉬(1)와 회전체(2)와의 마모를 더욱 저감시킬 수 있다.
(4) 오일의 종류와 잡음의 크기와의 관계
이하의 실시예 1 내지 실시예 12, 및 비교예 1에서 사용하는 브러쉬 기재를, 이하의 순서로 제작했다. 우선, 천연 흑연에 바인더로서 페놀 수지를 가함과 동시에 첨가제로서 이황화 몰리브덴을 가하고, 이것을 상온에서 혼련함으로써 탄소질 재료를 제작하고, 제작된 탄소질 재료를 열풍 건조기에 의해 건조했다.
천연 흑연의 평균 입경은 50㎛이며, 천연 흑연의 회분의 비율은 0.5% 이하이다. 천연 흑연 및 페놀 수지의 총량에 대한 천연 흑연의 비율은 85 중량%이며, 페놀 수지의 비율은 15 중량%이다. 천연 흑연 및 페놀 수지의 총량에 대한 이황화 몰리브덴의 비율은 3 중량%이다.
다음으로, 250 메쉬 이하의 입경을 갖는 탄소질 재료가 30% 이상 60% 이하가 되도록, 탄소질 재료를 입자 상태로 분쇄했다. 이어서, 입자 상태의 탄소질 재료에 20 중량%의 전해 동분을 혼합했다. 전해 동분의 평균 입경은 20㎛이다.
그 후, 탄소질 재료와 전해동분과의 혼합물을 가압 성형했다. 가압 성형시의 압력은 2t/㎠이다. 다음으로, 혼합물을 불활성 가스 분위기하에서 600℃~800℃로 열처리(탄화)함으로써 브러쉬 기재를 제작했다.
실시예 1에서는, 99.5 중량%의 석유계 탄화수소유(DIN 규격 51561에 의한 동적 점성도가 40℃에서 68㎟/s의 오일)와, 0.5 중량%의 디메틸 실리콘유를 혼합함으로써 오일을 제작했다. 이하, 실시예 1의 오일을 제 1 오일이라고 한다. 브러쉬 기재를 온도 100℃의 제 1 오일에 40분간 침지시킴으로써, 브러쉬 기재에 제 1 오일을 함침시켰다. 이와 같이 하여, 실시예 1에 따른 브러쉬를 제조했다.
실시예 2에서는, 99 중량%의 석유계 탄화수소유와 1 중량%의 메틸 페닐 실리콘유를 혼합함으로써 오일을 제작했다. 이하, 실시예 2의 오일을 제 2 오일이라고 한다. 실시예 2에 따른 브러쉬 제조 방법은, 제 1 오일을 대신하여 제 2 오일을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 3에서는, 90 중량%의 석유계 탄화수소유와 10 중량%의 메틸 페닐 실리콘유를 혼합함으로써 오일을 제작했다. 이하, 실시예 3의 오일을 제 3 오일이라고 한다. 실시예 3에 따른 브러쉬 제조 방법은, 제 1 오일을 대신하여 제 3 오일을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 4에서는, 97 중량%의 석유계 탄화수소유와 3 중량%의 디메틸 실리콘유를 혼합함으로써 오일을 제작했다. 이하, 실시예 4의 오일을 제 4 오일이라고 한다. 실시예 4에 따른 브러쉬 제조 방법은, 제 1 오일을 대신하여 제 4 오일을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 5에서는, 94 중량%의 석유계 탄화수소유와 6 중량%의 디메틸 실리콘유를 혼합함으로써 오일을 제작했다. 이하, 실시예 5의 오일을 제 5 오일이라고 한다. 실시예 5에 따른 브러쉬 제조 방법은, 제 1 오일을 대신하여 제 5 오일을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 6에서는, 90 중량%의 석유계 탄화수소유와 10 중량%의 디메틸 실리콘유를 혼합함으로써 오일을 제작했다. 이하, 실시예 6의 오일을 제 6 오일이라고 한다. 실시예 6에 따른 브러쉬 제조 방법은, 제 1 오일을 대신하여 제 6 오일을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
비교예 1에서는, 브러쉬 기재에 오일을 함침시키지 않고 브러쉬를 제조했다.
제 1 오일 내지 제 6 오일의 조성을 표 1로 나타낸다. 실시예 1 내지 실시예 6, 및 비교예 1에 따른 브러쉬를 각각 포함한 복수의 모터를 준비했다. 이들 모터에 대한 CISPR14－1 규격에 근거하는 EMI(Electro Magnetic Interference) 시험을 DC(직류) 36V의 조건으로 실시함으로써, 오일의 종류와 브러쉬로부터 발생하는 잡음의 크기와의 관계를 측정했다.
오일 구성
실시예1 제 1오일 석유계 탄화수소유 99.5중량% 디메틸 실리콘유0.5중량%
실시예2 제 2오일 석유계 탄화수소유 99중량% 메틸페닐 실리콘유 1중량%
실시예3 제3오일 석유계 탄화수소유 90중량% 메틸페닐 실리콘유 10중량%
실시예4 제4오일 석유계 탄화수소유 97중량% 디메틸 실리콘유 3중량%
실시예5 제 5오일 석유계 탄화수소유 94중량% 디메틸 실리콘유 6중량%
실시예6 제 6오일 석유계 탄화수소유 90중량% 디메틸 실리콘유 10중량%
도 2는, 오일의 종류와 발생하는 잡음의 크기와의 관계를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2의 세로축은 잡음의 크기를 나타내고, 도 2의 가로축은 잡음의 주파수를 나타낸다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 브러쉬로부터 발생하는 잡음은, 주파수 30 MHz~90 MHz 중의 넓은 대역에 걸쳐, 비교예 1에 따른 브러쉬로부터 발생하는 잡음보다 저감했다. 특히, 실시예 2에 따른 브러쉬로부터 발생하는 잡음은, 실시예 1, 및 실시예 3 내지 실시예 6에 따른 브러쉬로부터 발생하는 잡음보다 저감하고, 비교예 1에 따른 브러쉬로부터 발생하는 잡음보다 최대 약 5dB 저감했다.
실시예 1 내지 실시예 6과 비교예 1과의 비교 결과로부터, 브러쉬 기재에 오일을 함침시킴으로써 넓은 주파수 대역에 걸쳐 브러쉬로부터 발생하는 잡음을 줄일 수 있는 것이 확인되었다. 특히 브러쉬 기재에 제 2 오일을 함침시킴으로써, 브러쉬로부터 발생하는 잡음이 크게 저감되는 것이 확인되었다.
(5) 오일의 함침 조건과 함침율과의 관계
실시예 7에서는, 2.21g/㎤ 이상 2.26g/㎤ 이하의 비중을 갖는 복수의 브러쉬 기재를 제작했다. 브러쉬 기재의 비중은, 가압 성형시의 압력을 변화시킴으로써 조정했다. 브러쉬 기재를 온도 80℃의 제 2 오일에 20분간 침지시킴으로써, 브러쉬 기재에 제 2 오일을 함침시켰다. 이와 같이 하여, 실시예 7에 따른 브러쉬를 제조했다.
실시예 8에 따른 브러쉬의 제조 방법은, 브러쉬 기재를 온도 80℃의 제 2 오일에 40분간 침지시킨 점을 제외하고, 실시예 7에 따른 브러쉬의 제조 방법과 동일하다.
실시예 9에 따른 브러쉬 제조 방법은, 브러쉬 기재를 온도 100℃의 제 2 오일에 20분간 침지시킨 점을 제외하고, 실시예 7에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 10에 따른 브러쉬 제조 방법은, 브러쉬 기재를 온도 100℃의 제 2 오일에 40분간 침지시킨 점을 제외하고, 실시예 7에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 11에 따른 브러쉬 제조 방법은, 브러쉬 기재를 온도 120℃의 제 2 오일에 20분간 침지시킨 점을 제외하고, 실시예 7에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 12에 따른 브러쉬 제조 방법은, 브러쉬 기재를 온도 120℃의 제 2 오일에 40분간 침지시킨 점을 제외하고, 실시예 7에 따른 브러쉬 제조 방법과 동일하다.
실시예 7 내지 실시예 12에 따른 브러쉬에 있어서, 오일의 함침 조건과 함침율과의 관계를 측정했다. 실시예 7 내지 실시예 12에서의 오일의 함침 조건을, 표 2로 나타낸다.
함침 조건
온도 시간
실시예7 80℃ 20분
실시예8 80℃ 40분
실시예9 100℃ 20분
실시예10 100℃ 40분
실시예11 120℃ 20분
실시예12 120℃ 40분
도 3은, 오일의 함침 조건과 함침율과의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3의 세로축은 오일의 함침율을 나타내고, 도 3의 가로축은 오일을 함침시키기 전의 브러쉬 기재의 비중을 나타낸다
도 3에 나타낸 바와 같이, 브러쉬 기재의 비중을 작게 할수록 실시예 7 내지 실시예 12에 따른 브러쉬의 오일의 함침율이 향상되는 것이 확인되었다. 이것은 브러쉬 기재의 비중이 작을수록, 브러쉬 기재의 기공(pore)이 작아지는 것이 억제되어 브러쉬 기재에 오일이 함침되기 쉬워지기 때문이라고 볼 수 있다.
또한, 실시예 7과 실시예 8의 비교, 실시예 9와 실시예 10의 비교, 또한 실시예 11과 실시예 12의 비교로부터, 브러쉬 기재를 오일에 침지시키는 시간을 길게 할수록 브러쉬의 오일의 함침율이 향상되는 것이 확인되었다.
나아가, 실시예 9에 따른 브러쉬의 오일의 함침율은 실시예 7 및 실시예 11에 따른 브러쉬의 오일의 함침율보다 크고, 실시예 10에 따른 브러쉬의 오일의 함침율은 실시예 8 및 실시예 12에 따른 브러쉬의 오일의 함침율보다 크게 되었다. 그렇기 때문에, 브러쉬 기재를 80℃ 또는 120℃의 오일에 침지시키는 것보다도, 100℃의 오일에 침지시키는 것이 브러쉬의 오일의 함침율이 향상되는 것이 확인되었다.
이러한 결과로부터, 작은 비중을 갖는 브러쉬 기재를 적절한 온도를 갖는 오일에 장시간 침지시킴으로써, 브러쉬의 오일의 함침율을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다.
(6) 경과 시간과 오일의 함침율과의 관계
실시예 13, 14, 15에서는, 서로 다른 질량을 갖는 브러쉬 기재(동양(東洋) 탄소 주식회사 제품 MF－701)를 준비했다. 실시예 13 내지 실시예 15의 질량은, 각각 약 1.945g, 약 1.937g 및 약 1.925g이다. 이들 브러쉬 기재에 제 2 오일을 함침시킴으로써, 실시예 13 내지 실시예 15에 따른 브러쉬를 제조했다.
비교예 2, 3, 4에서는, 각각 실시예 13, 14, 15의 브러쉬 기재와 동일한 브러쉬 기재를 준비했다. 이들 브러쉬 기재를 사용하여, 비교예 2 내지 비교예 4에 따른 브러쉬를 제조했다.
실시예 13 내지 실시예 15, 및 비교예 2 내지 비교예 4에 따른 브러쉬를 온도 120℃의 분위기하에 방치하고, 브러쉬의 질량의 시간 변화를 측정함으로써, 경과시간과 실시예 13 내지 실시예 15에 따른 브러쉬의 오일의 함침율과의 관계를 측정했다. 도 4는 경과시간과 브러쉬의 질량과의 관계의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4의 세로축은 브러쉬의 질량을 나타내고, 도 4의 가로축은 경과시간을 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 13 내지 실시예 15에 따른 브러쉬의 질량은, 측정 개시부터 400 시간(h)이 경과해도 거의 변화하지 않았다. 또한, 비교예 2 내지 비교예 4에 따른 브러쉬의 질량은, 측정 개시부터 400시간이 경과해도 변화하지 않았다. 이러한 결과로부터, 실시예 13 내지 실시예 15에 따른 브러쉬의 오일의 함침율은, 측정 개시부터 400시간이 경과해도 거의 변화하지 않는 것이 확인되었다.
이와 같이, 제 2 오일은 브러쉬 기재에서 장기간 보관 유지된다. 따라서 제 2 오일을 함침시킨 브러쉬를 사용함으로써, 직류 모터의 잡음을 장기간에 걸쳐 더욱 억제하는 것이 가능해 진다
표 3은, 실시예 13 내지 실시예 15에 따른 브러쉬를 온도 120℃의 분위기하에 400시간 방치한 경우의 오일의 함침율의 최대 저하율을 나타낸다.
초기 함침율 최소 함침율 최대 저하율
실시예13 1.469% 1.219% 0.250%
실시예14 1.224% 1.022% 0.202%
실시예15 1.836% 1.635% 0.201%
표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 13에 따른 브러쉬의 오일의 초기 함침율은 1.469%이며, 최소 함침율은 1.219%였다. 따라서, 실시예 13에 따른 브러쉬의 오일의 함침율의 최대 저하율은 0.250%였다.
실시예 14에 따른 브러쉬의 오일의 초기 함침율은 1.224%이며, 최소 함침율은 1.022%였다. 따라서, 실시예 14에 따른 브러쉬의 오일의 함침율의 최대 저하율은 0.202%였다.
실시예 15에 따른 브러쉬의 오일의 초기 함침율은 1.836%이며, 최소 함침율은 1.635%였다. 따라서, 실시예 15에 따른 브러쉬의 오일의 함침율의 최대 저하율은 0.201%였다.
브러쉬의 사용시에 있어서는, 브러쉬와 회전체와의 마찰에 의한 브러쉬의 온도가 120℃ 정도까지 상승한다. 이 경우, 오일의 점도가 저하한다. 이러한 경우에도, 오일의 함침율의 최대 저하율이 1% 이하로 저감됨으로써, 브러쉬 기재로부터의 오일의 이탈이 방지된다. 이것에 의해, 장기간에 걸쳐 브러쉬의 윤활성을 유지할 수 있다. 또한, 브러쉬 기재로부터 오일의 이탈에 의한 브러쉬의 주변의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명은 각종 모터에 유효하게 사용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 복수의 탄소질 입자로 이루어진 탄소질 재료와,
    상기 탄소질 재료에 혼합되는 금속과,
    상기 탄소질 재료에 함침되는 오일을 포함하고,
    상기 탄소질 재료에 혼합되는 상기 금속의 비율은 상기 탄소질 재료에 대하여 10 중량% 이상 60 중량% 이하인, 금속 탄소질 브러쉬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    오일의 함침율은 혼합된 상기 탄소질 재료 및 상기 금속에 대하여 0.5 중량% 이상인, 금속 탄소질 브러쉬.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    오일의 함침율의 저하율은 온도 120℃의 분위기 하에 있어서, 400시간에서 1% 이하인, 금속 탄소질 브러쉬.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 오일은 합성 탄화수소유, 에스테르유, 광물유 또는 석유계 탄화수소유 또는 이들의 혼합유를 포함하는, 금속 탄소질 브러쉬.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오일은 90 중량% 이상 99 중량% 이하의 석유계 탄화수소유와, 1 중량% 이상 10 중량% 이하의 실리콘유와의 혼합유인, 금속 탄소질 브러쉬.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 오일은 90 중량% 이상 99.5 중량% 이하의 석유계 탄화수소유와, 0.5 중량% 이상 10 중량% 이하의 디메틸 실리콘유와의 혼합유인, 금속 탄소질 브러쉬.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 전해동분을 포함하는, 금속 탄소질 브러쉬.
  8. 탄소분 및 바인더를 혼합함으로써 탄소질 재료를 제작하는 공정;
    제작된 탄소질 재료에 대하여 10 중량% 이상 60 중량% 이하의 금속을 혼합하는 공정;
    혼합된 탄소질 재료 및 금속을 성형하는 공정;
    성형 후의 탄소질 재료 및 금속을 열처리하는 공정; 및
    열처리 후의 탄소질 재료에 오일을 함침시키는 공정을 포함하는, 금속 탄소질 브러쉬의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄소질 재료 및 금속을 성형하는 공정은, 탄소질 재료 및 금속의 비중이 2.26g/㎤ 이하가 되도록 탄소질 재료 및 금속을 가압하는 것을 포함하는, 금속 탄소질 브러쉬의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 오일을 함침시키는 공정은, 탄소질 재료 및 금속을 80℃ 이상 120℃ 이하의 오일에 침지시키는 것을 포함하는, 금속 탄소질 브러쉬의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 오일을 함침시키는 공정은, 탄소질 재료 및 금속을 90℃ 이상 110℃ 이하의 오일에 침지시키는 것을 포함하는, 금속 탄소질 브러쉬의 제조 방법.
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