(57)【要約】【課題】  直流モータ作動に伴う整流子とブラシ間の接触電圧降下増加を抑制し、モータの出力低下を抑制する金属黒鉛質ブラシを提供する。【解決手段】  銅及び黒鉛を主成分とし、これらに金属硫化物固体潤滑剤及び酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属を含む金属黒鉛質ブラシにおいて、さらに電解銀を得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．１〜５重量％含有してなる金属黒鉛質ブラシであり、特に、電解銀が、平均粒径１０μｍ以上のもので、金属硫化物固体潤滑剤が、得られる金属黒鉛質ブラシに対して１〜５重量％及び酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属が、得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．０５〜５重量％含有することが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅及び黒鉛を主成分とし、これらに金属硫化物固体潤滑剤及び酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属を含む金属黒鉛質ブラシにおいて、さらに電解銀を得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．１〜５重量％含有してなる金属黒鉛質ブラシ。
【請求項２】
電解銀が、平均粒径１０μｍ以上のものである請求項１記載の金属黒鉛質ブラシ。
【請求項３】
金属硫化物固体潤滑剤が、得られる金属黒鉛質ブラシに対して１〜５重量％及び酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属が、得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．０５〜５重量％含有してなる請求項１又は２記載の金属黒鉛質ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機、電動機等に使用される回転電機用、特に自動車電装モータに使用される金属黒鉛質ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車電装モータ用のブラシとしては、従来から銅と黒鉛を主体とした金属黒鉛質ブラシが使用されている。自動車電装モータは、環境負荷低減＝低燃費＝車両重量低減の観点から小型高出力化が進み、それに伴いブラシ電流密度や摺動速度も増大している。これらブラシ使用条件の過酷化はブラシ寿命の低下や作動に伴う出力低下などの問題をもたらすため、自動車電装モータ用ブラシは材料面及び構造面から種々の改良がなされてきた。
【０００３】
例えば、電気的特性を損なわずに摩耗速度を低減させる手法として特許文献１に記載されているように比抵抗の異なる複数の層で構成することで整流性能を向上させブラシの寿命を向上させる方法がある。
しかしながら、作動に伴う出力低下については決定的な防止法がないのが現状である。
【特許文献１】特開平０９−０４９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、直流モータ作動に伴う整流子とブラシ間の接触電圧降下増加を抑制し、モータの出力低下を抑制する金属黒鉛質ブラシを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、銅及び黒鉛を主成分とし、これらに金属硫化物固体潤滑剤及び酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属を含む金属黒鉛質ブラシにおいて、さらに電解銀を得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．１〜５重量％含有してなる金属黒鉛質ブラシに関する。
また、本発明は、電解銀が、平均粒径１０μｍ以上のものである上記の金属黒鉛質ブラシに関する。
さらに、本発明は、金属硫化物固体潤滑剤が、得られる金属黒鉛質ブラシに対して１〜５重量％及び酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属が、得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．００５〜５重量％含有してなる上記の金属黒鉛質ブラシに関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の金属黒鉛質ブラシは、直流モータ作動に伴う整流子とブラシ間の接触電圧降下増加を抑制することができるため、モータの出力低下を抑制することができ、工業的に極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、電解銀の含有量は、得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．１〜５重量％、好ましくは０．２〜４重量％、さらに好ましくは０．２〜３重量％の範囲とされ、含有量が０．１重量％未満であると効果が乏しく、５重量％を超えるとコスト的に工業材料として不適である。
上記電解銀の平均粒径は、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、２０〜１００μｍの範囲のものがさらに好ましい。
【０００８】
また、本発明において、金属黒鉛質ブラシの主成分となる銅は、出力向上及び機械的強度向上の点で、平均粒径が７５μｍ以下の電解銅粉を用いることが好ましい。一方、黒鉛は、結晶の発達した潤滑性のよい天然黒鉛を用いることが好ましい。黒鉛の粒径については特に制限はないが、通常平均粒径が１０〜２００μｍ程度の粒子径のものを用いることが好ましい。
【０００９】
上記以外の成分としては、潤滑性の観点から、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の金属硫化物固体潤滑剤や、高温下及び高温多湿下の比抵抗増加抑制の観点から、亜鉛、マンガン等の酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属を配合することが好ましい。
【００１０】
金属硫化物固体潤滑剤の含有量は、得られる金属黒鉛質ブラシに対して１〜５重量％が好ましく、２〜４重量％がさらに好ましい。また酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属の含有量は、得られる金属黒鉛質ブラシに対して０．０５〜５重量％が好ましく、０．１〜４．５重量％がさらに好ましい。
【００１１】
金属硫化物固体潤滑剤の粒径については特に制限はなく、通常平均粒径が０．５〜５０μｍ程度の粒子経のものを用いることが好ましい。また酸化物生成の標準自由エネルギーが銅よりも低い金属の粒径は、通常平均粒径が０．１〜１００μｍ程度の粒子経のものを用いることが好ましい。
なお、平均粒径は、レーザー回折法による一般的な粒度分布測定法で定めた方法により求めることができる。
【００１２】
金属黒鉛質ブラシは、上記に示す成分を混合機で均一に混合した後、成形プレスで２００〜４００ＭＰａ程度の圧力で成形し、その後、水素を含む還元性雰囲気中で焼結し、所定の形状、寸法に機械加工して得られる。
【実施例】
【００１３】
比較例１
平均粒径が３５μｍの天然黒鉛粉（日本黒鉛工業(株)製、商品名ＣＢ−１５０）８０重量％及びフェノール樹脂（日立化成工業(株)製、商品名ＶＰ−１１Ｎ）２０重量％を配合し、混合、乾燥、粉砕し、平均粒径が１５０μｍの樹脂処理黒鉛を得た。
【００１４】
次に、この樹脂処理黒鉛４０重量％、平均粒径が３５μｍの電解銅粉（福田金属箔粉(株)製、商品名ＣＥ−２５）５５重量％、平均粒径が５μｍの二硫化モリブデン３重量％及び平均粒径が３０μｍの亜鉛２重量％を秤量し、３０分間混合し、全成分を均一に分散した混合粉を得た。
【００１５】
その後、得られた混合粉を銅撚り線と同時に成形プレスで３９２ＭＰａの圧力で成形し、水素を含む還元性雰囲気中で７００℃まで３時間で昇温し、７００℃で１時間保持して焼結した。次いで、得られた焼結体を所定の形状、寸法に機械加工して金属黒鉛質ブラシを得た。
【００１６】
実施例１
比較例１で得られた樹脂処理黒鉛４０重量％、平均粒径が３５μｍの電解銅粉（福田金属箔粉(株)製、商品名ＣＥ−２５）５３重量％、平均粒径が５μｍの二硫化モリブデン３重量％、平均粒径が３０μｍの亜鉛２重量％及び平均粒径が３０μｍの電解銀２重量％を秤量し、３０分間混合し、全成分を均一に分散した混合粉を得た。
以下、比較例１と同様の工程を経て金属黒鉛質ブラシを得た。
【００１７】
実施例２
比較例１で得られた樹脂処理黒鉛４０重量％、平均粒径が３５μｍの電解銅粉（福田金属箔粉(株)製、商品名ＣＥ−２５）５４．５重量％、平均粒径が５μｍの二硫化モリブデン３重量％、平均粒径が３０μｍの亜鉛２重量％及び平均粒径が３０μｍの電解銀０．５重量％を秤量し、３０分間混合し、全成分を均一に分散した混合粉を得た。
以下、比較例１と同様の工程を経て金属黒鉛質ブラシを得た。
【００１８】
実施例３
比較例１で得られた樹脂処理黒鉛４０重量％、平均粒径が３５μｍの電解銅粉（福田金属箔粉(株)製、商品名ＣＥ−２５）５０．５重量％、平均粒径が５μｍの二硫化モリブデン３重量％、平均粒径が３０μｍの亜鉛２重量％及び平均粒径が３０μｍの電解銀４．５重量％を秤量し、３０分間混合し、全成分を均一に分散した混合粉を得た。
以下、比較例１と同様の工程を経て金属黒鉛質ブラシを得た。
【００１９】
次に、上記実施例１〜３及び比較例１で得られた金属黒鉛質ブラシを７×１２×１５ｍｍの寸法に機械加工し、これを直径が１００ｍｍの銅製リングに１８０°の対角位置に２個配置し、０．２ＭＰａのばねで押付け、２個のブラシ間に３０Ａ通電した状態で周速１５／秒の条件で２０時間摺動させ、ブラシ摩耗量と２個のブラシ間の接触電圧降下を測定した。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2006320043.tif 000002
【００２１】
表１に示されるように、実施例１〜３の金属黒鉛質ブラシは、比較例１の金属黒鉛質ブラシとほぼ同等の摩耗量であったが、ブラシ摩耗量と２個のブラシ間の接触電圧降下については、実施例１〜３の金属黒鉛質ブラシは比較例１の金属黒鉛質ブラシに比較して増加率が低いことが確認された。