(57)【要約】  モータ装置は、ケーシングと永久磁石と回転子とブラシ（７）とを備える。回転子は、ケーシング内部に回転可能に支持された回転軸に、電機子及び電機子のコイルと電気的に接続された整流子を設けたものである。ブラシ（７）は、アーム部（５１）と固定部（６０）と摺動接触部（２０）とを備えている。ブラシ（７）の摺動接触部（２０）は、回転子（３）の回転に係る摺動接触面（７１）を有する。ブラシ（７）は、整流子と常に摺動接触し、電機子のコイルに電流を流す役割を持つ。ブラシ（７）と整流子は、抵抗損および摺動接触により高温に達する。摺動接触部（２０）は、第１金属と第２金属との化学反応によって生成される金属間化合物相を含むもので構成されている。
2015194444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられる摺動部材であって、
回転に係る摺動接触面を有する摺動接触部を備え、
前記摺動接触部は、ＳｎまたはＳｎを含む合金である第１金属と、ＣｕＮｉ合金、ＣｕＭｎ合金、ＡｇＰｄ合金、ＣｕＡｌ合金またはＣｕＣｒ合金である第２金属と、の反応によって生成される金属間化合物を含むもので構成されている、摺動部材。
【請求項２】
前記摺動部材は、整流子またはブラシであり、
前記摺動接触部は、前記整流子の一部または前記ブラシの一部である、請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記摺動接触部は、カーボンを含む、請求項１または請求項２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記摺動接触部は、多孔質である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項５】
第３金属で構成されるアーム部をさらに備え、
前記アーム部は、前記第１金属と前記第３金属とからなる合金層を介して前記摺動接触部と接合する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項６】
導電性接合材を介して前記摺動接触部と接合するアーム部をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の摺動部材と、
回転子と、を備える回転機。
【請求項８】
電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられ、アーム部を備える摺動部材の製造方法であって、
ＳｎまたはＳｎを含む合金である第１金属と、ＣｕＮｉ合金、ＣｕＭｎ合金、ＡｇＰｄ合金、ＣｕＡｌ合金またはＣｕＣｒ合金である第２金属と、を含む混合体を用意する用意工程と、
前記混合体に対して加熱処理を行い、前記第１金属と前記第２金属との反応によって生成される金属間化合物を含むもので構成される摺動接触部を前記アーム部の一部に作成する作成工程と、を含む、摺動部材の製造方法。
【請求項９】
前記作成工程は、前記アーム部の一部が前記混合体中に挿入された状態で、前記混合体に対して前記加熱処理を行う、請求項８に記載の摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転に係る摺動接触面を有する摺動部材、この摺動部材を備える回転機、及びこの摺動部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機として、モータ（電動機）やダイナモ（発電機）が広く使用されている。回転機は、回転に係る摺動接触面を有する摺動部材を備える。摺動部材は、ブラシ又は整流子である。【０００３】
例えばモータにおいて、ブラシは、整流子と常に摺動接触し、コイルに電流を流す役割を持つ。また、ブラシと整流子は、抵抗損および摺動接触（摩擦）により高温となる。そのため、モータの寿命はブラシの耐久性に大きく依存する。そこで、特許文献１〜６は、耐久性に優れたブラシを開示している。【０００４】
特許文献１は、銀粉末、及びカーボン粉末を熱硬化性樹脂で成形した樹脂系ブラシを開示している。また、特許文献２は、カーボン粉末を熱可塑性樹脂で成形した樹脂系ブラシを開示している。また、特許文献３は、銅粉末、カーボン粉末、及び亜鉛化合物粉末を熱可塑性樹脂で成形した樹脂系ブラシを開示している。【０００５】
一方、特許文献４は、炭化ケイ素の焼結体からなる非樹脂系ブラシを開示している。特許文献５は、銅とカーボンの焼結体からなる非樹脂系ブラシを開示している。特許文献６は、カーボンの焼結体からなる非樹脂系ブラシを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２４２２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２９６８７号公報
【特許文献３】特開２００７−２８８４１号公報
【特許文献４】特開２００１−３７１６３号公報
【特許文献５】特開２００１−１１９９０３号公報
【特許文献６】特開２００６−６７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３の樹脂系ブラシ（摺動部材）は、カーボン粉末を利用しているため耐摩耗性が向上するものの、樹脂成形体であるため耐久性に限界がある。特許文献１〜３の樹脂系ブラシは、樹脂の磨耗によりカーボン粉末や他の金属粉末が脱落し、これらの粉末によりモータ回路の一部がショートする場合もある。【０００８】
一方、特許文献４〜６の非樹脂系ブラシ（摺動部材）は、樹脂の磨耗と樹脂の磨耗によるカーボン粉末や金属粉末の脱落とを避けることができる。しかし、特許文献４〜６の非樹脂系ブラシは、たとえば炭化ケイ素系であれば１３５０℃以上の焼結温度を必要とし、カーボン系であれば７００℃以上の焼結温度を必要とする。【０００９】
すなわち、特許文献４〜６の非樹脂系ブラシは、耐久性に優れるものの、極めて高い焼結温度を必要とする。そのため、特許文献４〜６の非樹脂系ブラシは、製造方法が複雑になりやすく、高い寸法精度を維持することが困難である。よって、特許文献４〜６の非樹脂系ブラシは、製造コストが高くなる。【００１０】
したがって、本発明の目的は、耐久性に優れ、容易且つ高精度に製造できる摺動部材、回転機、及び摺動部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の摺動部材は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。【００１２】
（１）本発明は、電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられる摺動部材であって、
回転に係る摺動接触面を有する摺動接触部を備え、
摺動接触部は、ＳｎまたはＳｎを含む合金である第１金属と、ＣｕＮｉ合金、ＣｕＭｎ合金、ＡｇＰｄ合金、ＣｕＡｌ合金またはＣｕＣｒ合金である第２金属と、の反応によって生成される金属間化合物を含むもので構成されている。【００１３】
この構成では例えば、第１金属と第２金属との反応により、Ｓｎ、ＣｕおよびＮｉからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物またはＳｎ、ＣｕおよびＭｎからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物が生成される。具体的には、金属間化合物は、例えばＣｕ６Ｓｎ５、Ｎｉ３Ｓｎ４、Ｃｕ２ＮｉＳｎ等である。【００１４】
この構成において、金属間化合物は、前述の非樹脂系ブラシの焼結温度（例えば７００℃以上）より低い反応温度で生成され、３００℃以上の融点を持つ。そのため、摺動接触部は、前述の非樹脂系ブラシのような高い焼結温度を必要とせず、低温で作成できる。すなわち、この構成の摺動部材は、前述の非樹脂系ブラシに比べて、容易且つ高精度に製造できる。【００１５】
さらに、金属間化合物は、３００〜５００ｍｇ/μｍ２程度の硬さ（押し込み硬さ）を持つ。そのため、摺動接触部中の金属粉末が脱落する危険性が少ない。すなわち、この構成の摺動部材は、前述の樹脂系ブラシに比べて、耐久性に優れる。【００１６】
したがって、この構成の摺動部材は、耐久性に優れ、容易且つ高精度に製造できる。【００１７】
（２）摺動部材は、整流子またはブラシであり、
摺動接触部は、整流子の一部またはブラシの一部である。【００１８】
（３）摺動接触部は、カーボンを含むことが好ましい。【００１９】
この構成では、カーボンの働きによって摺動接触部の耐摩耗性をさらに向上させることができる。【００２０】
（４）摺動接触部は、多孔質であることが好ましい。【００２１】
この構成では、摺動接触部の比表面積が大きくなる。すなわち、回転子の回転による空気流との接触面積が大きくなり、摺動接触部の放熱性が向上する。【００２２】
（５）第３金属で構成されるアーム部をさらに備え、
アーム部は、第１金属と第３金属とからなる合金層を介して摺動接触部と接合することが好ましい。【００２３】
この構成では、摺動接触部及びアーム部の間は合金層によって強固に接合される。【００２４】
（６）導電性接合材を介して摺動接触部と接合するアーム部をさらに備えることが好ましい。【００２５】
この構成では、摺動接触部及びアーム部の間は導電性接合材によって強固に接合される。【００２６】
また、本発明の回転機は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。【００２７】
前記（１）から前記（６）のいずれかの摺動部材と、
回転子と、を備える。【００２８】
この構成では、前記（１）から前記（６）のいずれかの摺動部材を用いることで、当該摺動部材を備える回転機にも同様の効果を奏する。【００２９】
また、本発明の摺動部材の製造方法は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。【００３０】
電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられ、アーム部を備える摺動部材の製造方法であって、
ＳｎまたはＳｎを含む合金である第１金属と、ＣｕＮｉ合金、ＣｕＭｎ合金、ＡｇＰｄ合金、ＣｕＡｌ合金またはＣｕＣｒ合金である第２金属と、を含む混合体を用意する用意工程と、
混合体に対して加熱処理を行い、第１金属と第２金属との反応によって生成される金属間化合物で構成される摺動接触部をアーム部の一部に作成する作成工程と、を含む。【００３１】
この製造方法は、耐久性に優れる摺動部材を、容易且つ高精度に製造できる。【００３２】
なお、加熱処理を所定の高圧力下で行うことで、加熱温度を低くすることができる。【００３３】
また、作成工程は、アーム部の一部が混合体中に挿入された状態で、混合体に対して加熱処理を行うことが好ましい。【００３４】
この製造方法では、加熱処理を行った後、摺動接触部がアーム部の一部に形成される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、耐久性に優れた摺動部材を、容易且つ高精度に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブラシ７を備えるモータ装置１００の外観斜視図である。
【図２】図１に示すブラシ７の断面図である。
【図３】図１に示すブラシ７の先端部の拡大断面図である。
【図４】図１に示すブラシ７の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す投入工程を示す断面図である。
【図６】図４に示す挿入工程を示す断面図である。
【図７】図４に示す加圧・加熱工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るブラシ２０７の断面図である。
【図９】図８に示すブラシ２０７の先端部の拡大断面図である。
【図１０】図８に示すブラシ２０７の製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示す投入工程を示す断面図である。
【図１２】図１０に示す加圧・加熱工程を示す断面図である。
【図１３】図１０に示す接合工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るブラシ３０７の断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係るブラシ４０７の断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係るブラシ５０７の断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態に係るブラシ６０７の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の第１実施形態に係るブラシについて以下説明する。
【００３８】
図１は、本発明の第１実施形態に係るブラシ７を備えるモータ装置１００の外観斜視図である。図２は、図１に示すブラシ７の断面図である。図３は、図１に示すブラシ７の先端部の拡大断面図である。
【００３９】
モータ装置１００は、ケーシング９と、永久磁石２と、回転子３と、ブラシ７と、を備える。モータ装置１００は、回転子３の回転により、電気エネルギーを回転エネルギー（回転力）に変換する。
【００４０】
ケーシング９は、永久磁石２と、回転子３と、ブラシ７と、を収納する。ケーシング９は、胴体部９１と、キャップ９２と、からなる。キャップ９２は、胴体部９１に対して着脱自在に取り付けられている。永久磁石２は、胴体部９１の内周面に固定されている。後述するブラシ７の固定部６０は、キャップ９２の内周面に固定されている。
【００４１】
回転子３は、ケーシング９内部に回転可能に支持された回転軸４に、電機子５及び電機子５のコイル（不図示）と電気的に接続された整流子６を設けたものである。電機子５は、鉄心と、図示を省略しているコイルとによって構成されている。各整流子６は、円筒状の絶縁体に、３枚の円筒片状金属板が一体成型または接着剤で接着された部材である。
【００４２】
ブラシ７は、図２、図３に示すように、固定部６０と、アーム部５１と、摺動接触部２０と、を備えている。アーム部５１の摺動接触部２０とは逆側の端部と固定部６０とは例えば、半田等の導電性接合材を介して接合している。固定部６０は、ケーシング９の内面に固定される。アーム部５１の材料は、第３金属で構成されている。
【００４３】
なお、アーム部５１の材料は、例えばリン青銅や洋白などの導電性金属であって、バネ性を有するものを用いることができる。アーム部５１の材料は、導電性の点で、銅を含む金属であることが好ましい。固定部６０の材料は例えばステンレス鋼など、比較的硬質であるものを用いることができる。
【００４４】
摺動接触部２０は、回転子３の回転に係る摺動接触面７１を有する。整流子６も、回転子３の回転に係る摺動接触面を有する。ブラシ７の摺動接触部２０は、整流子６と常に摺動接触し、電機子５のコイルに電流を流す役割を持つ。ブラシ７と整流子６は、抵抗損により、および摺動接触（摩擦）により高温に達する。そのため、ケーシング９の内部空間も高温になる。
【００４５】
摺動接触部２０は、図３に示すように、後述する第１金属１１（図５参照）と、第２金属２１と、の化学反応によって生成される金属間化合物相１２で構成されている。さらに、摺動接触部２０は、カーボン２７と空孔２６と第２金属２１とを金属間化合物相１２中に含んでいる。第１金属１１、第２金属２１、及びカーボン２７のそれぞれは、粉粒体である。
【００４６】
第１金属１１は、Ｓｎからなる純金属である。第２金属２１は、ＣｕＮｉからなる合金である。金属間化合物相１２は、ＣｕＮｉＳｎ合金で構成されている。合金層２５については、後述する。
【００４７】
この摺動接触部２０は、ＳｎとＣｕＮｉ合金との反応によって得られる金属間化合物相１２を主相としたものである。金属間化合物相１２のＣｕＮｉＳｎ合金は、反応温度２００℃程度であり、３００℃以上の融点を持つ。
【００４８】
そのため、摺動接触部２０は、前述の非樹脂系ブラシのような高い焼結温度を必要とせず、低温で作成できる。すなわち、ブラシ７は、前述の非樹脂系ブラシに比べて、容易且つ高精度に製造できる。
【００４９】
さらに、金属間化合物相１２は、３００〜５００ｍｇ/μｍ２程度の硬さ（押し込み硬さ）を持つ。そのため、金属間化合物相１２中の金属粉末が脱落する危険性が少ない。すなわち、ブラシ７は、前述の樹脂系ブラシに比べて、耐久性に優れる。
【００５０】
したがって、本実施形態のブラシ７は、耐久性に優れ、容易且つ高精度に製造できる。
【００５１】
なお、ＣｕＮｉＳｎ合金の導電率は、従来のブラシの摺動接触部で使用される銅粉入りカーボンの導電率とほぼ同じである。そのため、本実施形態のブラシ７は、導電性に優れている。
【００５２】
また、摺動接触部２０は、金属間化合物相１２中にカーボン２７を含んでいることが好ましい。カーボン２７を含むことで、摺動接触部２０の耐摩耗性をさらに向上させることができる。
【００５３】
また、この摺動接触部２０は、図３に示すように、複数の空孔２６を含んだ多孔質体であることが好ましい。
【００５４】
ブラシ７や整流子６は抵抗損による発熱、および摺動接触による摩擦熱が摺動接触面で生じるが、摺動接触部２０が多孔質体であれば、摺動接触部２０の比表面積が大きくなる。すなわち、回転子３の回転による空気流との接触面積が大きくなり、摺動接触部２０の放熱性が向上する。
【００５５】
なお、摺動接触部２０の空孔率が０．１％を下回ると、空冷効果が得られにくく、摺動接触部２０の空孔率が６０％を上回ると、強度が不足してしまうことがある。そのため、摺動接触部２０における空孔率は０．１〜６０％の範囲内であることが好ましい。
【００５６】
また、本実施形態のブラシ７を備えるモータ装置１００も、ブラシ７と同様の効果を奏する。
【００５７】
以下、ブラシ７の製造方法について詳述する。
【００５８】
図４は、図１に示すブラシ７の製造方法を示すフローチャートである。図５は、図４に示す投入工程を示す断面図である。図６は、図４に示す挿入工程を示す断面図である。図７は、図４に示す加圧・加熱工程を示す断面図である。
【００５９】
なお、図４に示す加圧・加熱工程が、本発明の作成工程に相当する。
【００６０】
まず、接合材で接合されたアーム部５１及び固定部６０と、ダイカスト製の容器Ｄとを用意する。
【００６１】
そして、図５に示すように、第１金属１１、第２金属２１、及びカーボン２７を、容器Ｄの中へ投入する（図４：Ｓ１）。本実施形態では、平均粒径２０μｍのＳｎ粉末、平均粒径５μｍのＣｕＮｉ合金粉末、及び平均粒径１μｍのカーボン粉末を容器Ｄの中へ投入する。Ｓｎ粉末、ＣｕＮｉ合金粉末、及びカーボン粉末の配合比は、重量比で１０：１０：１である。
【００６２】
投入後、第１金属１１、第２金属２１、及びカーボン２７を、均一となるよう、すりこぎ等で撹拌し、混合粉末１０を作成する。混合粉末１０が、本発明の混合体に相当する。
【００６３】
なお、Ｓｎ粉末とＣｕＮｉ合金粉末との配合比は、重量比で、Ｓｎ粉末：ＣｕＮｉ合金粉末＝５：９５〜５０：５０の範囲内であることが好ましい。Ｓｎ粉末の配合量が多すぎると、Ｓｎ成分が残存して高温で溶融したり、摺動時に凝着したりしてしまうことがある。一方、ＣｕＮｉ合金粉末の配合量が多すぎると、ＣｕＮｉ合金成分が過剰となり摺動時に凝着してしまうことがある。
【００６４】
また、Ｓｎ粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、５〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。さらに、ＣｕＮｉ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、０．１〜８０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６５】
Ｓｎ粉末の平均粒径が５μｍよりも小さいと、Ｓｎ粉末が溶融しないことがある。一方、Ｓｎ粉末の平均粒径が５０μｍよりも大きいと、反応物内での組成バラツキが大きくなってしまうことがある。
【００６６】
また、ＣｕＮｉ合金粉末の平均粒径が０．１μｍよりも小さいと、ＣｕＮｉ合金粉末とＳｎ粉末の濡れ性が悪くなって分離してしまうことがある。一方、ＣｕＮｉ合金粉末の平均粒径が８０μｍよりも大きいと、ＣｕＮｉ合金粉末がそのまま残留して摺動時に凝着してしまうことがある。
【００６７】
次に、カーボン粉末の含有量はＳｎ粉末とＣｕＮｉ合金粉末の合計量に対して、重量比で、０．１〜２０％の範囲内であることが好ましい。また、カーボン粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、０．０１〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６８】
カーボン粉末の配合量が０．１重量％を下回ると、摺動時に金属成分が凝着してしまうことがある。一方、カーボン粉末の配合量が２０重量％を上回ると、接触抵抗が増大してしまうことがある。
【００６９】
また、カーボン粉末の平均粒径が０．０１μｍを下回ると、脱落して潤滑剤としての効果を失ってしまうことがある。一方、平均粒径が５０μｍを上回ると、接触抵抗が増大してしまうことがある。
【００７０】
次に、図６に示すように、アーム部５１の先端部を混合粉末１０中に挿入する（図４：Ｓ２）。
【００７１】
次に、図７に示すように、アーム部５１の先端部が混合粉末１０中に挿入された状態で、混合粉末１０を、所定の圧力（本実施形態では２０ＭＰａ）の下、所定の温度（本実施形態では２００℃）で加熱する（図４：Ｓ３）。
【００７２】
図６に示す混合粉末１０を加熱すると、図７に示す摺動接触部２０を得ることができる。摺動接触部２０は、金属間化合物相１２と、金属間化合物相１２中に含まれる第２金属２１、カーボン２７及び空孔２６と、ＣｕＳｎ合金層２５と、で構成されている。
【００７３】
詳述すると、混合粉末１０が加熱されると、第１金属と、第２金属と、の化学反応によって金属間化合物（たとえば、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ｎｉ３Ｓｎ４、Ｃｕ２ＮｉＳｎ等）が生成される。この反応は、例えば、液相拡散接合（「ＴＬＰ接合：ＴｒａｎｓｉｅｎｔＬｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ ＤｉｆｆｕｓｉｏｎＢｏｎｄｉｎｇ」）に伴う反応である。生成される金属間化合物は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ合金である。金属間化合物の融点は、３００℃以上、さらには４００℃以上である。
【００７４】
金属間化合物相１２は、この金属間化合物で構成される相である。すなわち、摺動接触部２０は、ＣｕＮｉＳｎ合金相を主相とし、この主相中に第２金属粒やカーボン粒や空孔（ポア）が分散した構造となっている。
【００７５】
また、混合粉末１０が加熱されると、同時に、第１金属１１とアーム部５１を構成する第３金属との化学反応によって、ＣｕＳｎ合金層２５が生成される。そのため、金属間化合物相１２及びアーム部５１の間は強固に接合される。
【００７６】
なお、金属間化合物相１２中にはＣｕＮｉ合金粉末が残存していても構わない。Ｓｎ粒は実質的に残存していないことが好ましい。ＣｕＮｉ合金粉末は、たとえばＣｕ−１０Ｎｉ合金粉末を用いることができる。
【００７７】
また、Ｓ３の加熱温度は、５０〜３００℃程度、圧力０．１〜５０ＭＰａ程度であることが好ましい。Ｓ３の加熱工程を所定の高圧力下で行うことで、加熱温度を低くすることができる。Ｓ３の加熱時間も１分〜１０分程度であることが好ましい。
【００７８】
ここで、加熱・加圧条件が５０℃、０．１Ｐａを下回ると、金属成分が残存して摺動時に凝着してしまうことがある。一方、加熱・加圧条件が３００℃、５０Ｐａを上回ると、反応が過度に進みすぎて脆くなってしまうことがある。
【００７９】
また、加熱時間が１分を下回ると、金属成分が残存して摺動時に凝着してしまうことがある。一方、加熱時間が１０分を上回ると、脆くなって割れ・欠けが生じやすくなってしまうことがある。
【００８０】
自然冷却した後、アーム部５１の先端部を、容器Ｄから引き抜く（図４：Ｓ４）。これにより、アーム部５１の先端部に摺動接触部２０を備えるブラシ７（図２、図３参照）が完成する。
【００８１】
以上のようにして、本実施形態の製造方法は、耐久性に優れるブラシ７を低温で製造できる。すなわち、ブラシ７を容易に製造できるため、ブラシ７は、高い寸法精度を維持できる。
【００８２】
次に、本発明の第２実施形態に係るブラシについて以下説明する。
【００８３】
図８は、本発明の第２実施形態に係るブラシ２０７の断面図である。図９は、図８に示すブラシ２０７の先端部の拡大断面図である。図９は、図８に示す円環状の点線部分を拡大した図である。
【００８４】
第２実施形態のブラシ２０７が第１実施形態のブラシ７と相違する点は、摺動接触部２２０が導電性接合材２２５を介してアーム部５１に接合されている点である。導電性接合材２２５は例えばＳｎ系はんだ（本実施形態ではＳｎＡｇＣｕはんだ）である。摺動接触部２２０も摺動接触面２７１を有する。その他の構成については、ブラシ７と同じである。
【００８５】
摺動接触部２２０の材料は、摺動接触部２０の材料と同じである。そのため、摺動接触部２２０は、図９に示すように、後述する第１金属１１（図１１参照）と、第２金属２１と、の化学反応によって生成される金属間化合物相１２で構成されている。さらに、摺動接触部２２０は、カーボン２７と空孔２６と第２金属２１とを金属間化合物相１２中に含んでいる。
【００８６】
ここで、第１金属１１は、Ｓｎからなる純金属である。第２金属２１は、ＣｕＮｉからなる合金である。金属間化合物相１２は、ＣｕＮｉＳｎ合金で構成されている。
【００８７】
この摺動接触部２２０は、ＳｎとＣｕＮｉ合金との反応によって得られる金属間化合物相１２を主相としたものである。金属間化合物相１２のＣｕＮｉＳｎ合金は、反応温度２００℃程度であり、３００℃〜６００℃の範囲内の融点を持つ。
【００８８】
そのため、摺動接触部２２０は、前述の非樹脂系ブラシのような高い焼結温度を必要とせず、低温で作成できる。すなわち、ブラシ２０７は、前述の非樹脂系ブラシに比べて、容易且つ高精度に製造できる。
【００８９】
さらに、金属間化合物相１２は、３００〜５００ｍｇ/μｍ２程度の硬さ（押し込み硬さ）を持つ。そのため、金属間化合物相１２中の金属粉末が脱落する危険性が少ない。すなわち、ブラシ２０７は、前述の樹脂系ブラシに比べて、耐久性に優れる。
【００９０】
したがって、本実施形態のブラシ２０７は、第１実施形態のブラシ７と同様に、耐久性に優れ、容易且つ高精度に製造できる。
【００９１】
また、摺動接触部２２０は、金属間化合物相１２中にカーボン２７を含んでいることが好ましい。カーボン２７を含むことで、摺動接触部２２０の耐摩耗性をさらに向上させることができる。
【００９２】
また、この摺動接触部２２０は、図９に示すように、複数の空孔２６を含んだ多孔質体であることが好ましい。この構成により、回転子３の回転による空気流との接触面積が大きくなり、摺動接触部２２０の放熱性が向上する。
【００９３】
なお、モータ装置１００は、ブラシ７の代わりに、ブラシ２０７を備えることも可能である。この場合、ブラシ２０７は、ブラシ７の代わりに、ケーシング９に固定される。
【００９４】
以下、ブラシ２０７の製造方法について詳述する。
【００９５】
図１０は、図８に示すブラシ２０７の製造方法を示すフローチャートである。図１１は、図１０に示す投入工程を示す断面図である。図１２は、図１０に示す加圧・加熱工程を示す断面図である。図１３は、図１０に示す接合工程を示す断面図である。
【００９６】
図１０に示すブラシ２０７の製造方法が、図４に示したブラシ７の製造方法と相違する点は、Ｓ２２の加圧・加熱工程およびＳ２３の接合工程である。図１０に示すＳ１の投入工程は、図４に示したＳ１の投入工程と同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００９７】
なお、Ｓ２２の加圧・加熱工程およびＳ２３の接合工程が、本発明の作成工程に相当する。
【００９８】
まず、接合材で接合されたアーム部５１及び固定部６０と、ダイカスト製の容器Ｄとを用意する。
【００９９】
そして、図１１に示すように、第１金属１１、第２金属２１、及びカーボン２７を、容器Ｄの中へ投入する（図１０：Ｓ１）。投入後、第１金属１１、第２金属２１、及びカーボン２７を、均一となるよう、すりこぎ等で撹拌し、混合粉末１０を作成する。
【０１００】
次に、図１２に示すように、混合粉末１０を、所定の圧力（本実施形態では２０ＭＰａ）の下、所定の温度（本実施形態では２００℃）で加熱する（図１０：Ｓ２２）。
【０１０１】
図１１に示す混合粉末１０を加熱すると、図１２に示す摺動接触部２２０を得ることができる。摺動接触部２２０は、金属間化合物相１２と、金属間化合物相１２中に含まれる第２金属２１、カーボン２７及び空孔２６と、で構成されている。
【０１０２】
詳述すると、混合粉末１０が加熱されると、第１金属と、第２金属と、の化学反応によって金属間化合物（たとえば、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ｎｉ３Ｓｎ４、Ｃｕ２ＮｉＳｎ等）が生成される。金属間化合物相１２は、この金属間化合物で構成される相である。すなわち、摺動接触部２２０は、ＣｕＮｉＳｎ合金相を主相とし、この主相中に第２金属粒やカーボン粒や空孔（ポア）が分散した構造となっている。
【０１０３】
なお、金属間化合物相１２中にはＣｕＮｉ合金粉末が残存していても構わない。Ｓｎ粒は実質的に残存していないことが好ましい。ＣｕＮｉ合金粉末は、たとえばＣｕ−１０Ｎｉ合金粉末を用いることができる。
【０１０４】
また、Ｓ２２の加熱温度は、５０〜３００℃程度、圧力０．１〜５０ＭＰａ程度であることが好ましい。Ｓ２２の加熱時間も１分〜１０分程度であることが好ましい。
【０１０５】
ここで、加熱・加圧条件が５０℃、０．１Ｐａを下回ると、金属成分が残存して摺動時に凝着してしまうことがある。一方、加熱・加圧条件が３００℃、５０Ｐａを上回ると、反応が過度に進みすぎて脆くなってしまうことがある。
【０１０６】
また、加熱時間が１分を下回ると、金属成分が残存して摺動時に凝着してしまうことがある。一方、加熱時間が１０分を上回ると、脆くなって割れ・欠けが生じやすくなってしまうことがある。
【０１０７】
自然冷却した後、摺動接触部２２０を、導電性接合材２２５を介してアーム部５１に接合する（図１０：Ｓ２３）。これにより、アーム部５１の先端部に摺動接触部２２０を備えるブラシ２０７（図８、図９参照）が完成する。
【０１０８】
以上のようにして、本実施形態の製造方法は、耐久性に優れるブラシ２０７を低温で製造できる。すなわち、ブラシ２０７を容易に製造できるため、ブラシ２０７は、高い寸法精度を維持できる。
【０１０９】
《その他の実施形態》
なお、前記実施形態では本発明を、電気エネルギーを回転エネルギー（回転力）に変換するモータに適用したが、これに限るものではない。実施の際は、例えば、回転エネルギー（回転力）を電気エネルギーに変換するダイナモに適用してもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、第１金属は、Ｓｎからなる純金属であるが、これに限るものではない。実施の際、第１金属は、Ｓｎを含む合金であってもよい。
【０１１１】
また、前記実施形態では、第２金属は、ＣｕＮｉ合金であるが、これに限るものではない。実施の際、第２金属は、ＣｕＭｎ合金、ＡｇＰｄ合金、ＣｕＡｌ合金またはＣｕＣｒ合金であってもよい。例えば第２金属がＣｕＭｎ合金である場合、溶融したＳｎ（第１金属）とＣｕＭｎ合金（第２金属）との反応により、Ｃｕ、ＭｎおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物が生成される。
【０１１２】
また、前記実施形態では、図４や図１０のＳ１の投入工程において、第１金属１１、第２金属２１、及びカーボン２７を、容器Ｄの中へ投入しているが、これに限るものではない。実施の際は、例えば熱可塑性樹脂の粉末を投入してもよい。この場合、加圧・加熱工程時に、溶融した熱可塑性樹脂が空孔２６に入り、加圧・加熱工程後に熱可塑性樹脂が潤滑剤として働く。
【０１１３】
また、前記実施形態では、ブラシ７が摺動接触部２０を備え、ブラシ２０７が摺動接触部２２０を備えているが、これに限るものではない。実施の際は、例えば図１４に示す板ブラシ３０７、図１５に示す貴金属ブラシ４０７、及び図１６、図１７に示すカーボンブラシ５０７、６０７が摺動接触部３２０、４２０、５２０、６２０をアーム部３５１、４５１、５５１、６５１の先端部に備えていても構わない。
【０１１４】
貴金属ブラシ４０７は主に、電流電圧の低い低出力のモータに使用される。従来の貴金属ブラシの摺動接触部は貴金属（例えばＡｇＰｄ又はＰｄ等）で構成されるが、貴金属ブラシ４０７の摺動接触部４２０は金属間化合物で構成される。カーボンブラシ５０７、６０７は主に、電流電圧の高い高出力のモータに使用される。
【０１１５】
なお、板ブラシ３０７、貴金属ブラシ４０７、及びカーボンブラシ５０７、６０７は、アーム部３５１、４５１、５５１、６５１の摺動接触部３２０、４２０、５２０、６２０とは逆側の端部に接合された固定部３６０、４６０、５６０、６６０をさらに備える。
【０１１６】
また、前記実施形態では、摺動接触部の全てが上記の金属間化合物で構成されているが、これに限るものではない。実施の際は、摺動接触部の表面のみが上記の金属間化合物で構成されていてもよい。
【０１１７】
また、前記実施形態では、ブラシが摺動接触部を備えているが、これに限るものではない。実施の際は、整流子が摺動接触部を備えていてもよい。
【０１１８】
最後に、前述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１９】
Ｄ…容器
２…永久磁石
３…回転子
４…回転軸
５…電機子
６…整流子
７…ブラシ
９…ケーシング
１０…混合粉末
１１…第１金属
１２…金属間化合物相
２０…摺動接触部
２１…第２金属
２５…合金層
２６…空孔
２７…カーボン
５１…アーム部
６０…固定部
７１…摺動接触面
９１…胴体部
９２…キャップ
１００…モータ装置
２０７…ブラシ
２２０…摺動接触部
２２５…導電性接合材
２７１…摺動接触面
３０７…板ブラシ
３２０…摺動接触部
３５１…アーム部
３６０…固定部
４０７…貴金属ブラシ
４２０…摺動接触部
４６０…固定部
５０７…カーボンブラシ
５２０…摺動接触部
５６０…固定部
６０７…カーボンブラシ
６２０…摺動接触部
６６０…固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月10日(2016.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられる摺動部材であって、
回転に係る摺動接触面を有する摺動接触部を備え、
前記摺動接触部は、ＣｕＮｉＳｎ合金からなる金属間化合物を含むもので構成されている、摺動部材。
【請求項２】
前記摺動部材は、整流子またはブラシであり、
前記摺動接触部は、前記整流子の一部または前記ブラシの一部である、請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記摺動接触部は、カーボンを含む、請求項１または請求項２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記摺動接触部は、多孔質である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項５】
Ｃｕで構成されるアームをさらに備え、
前記アーム部は、ＳｎまたはＳｎを含む合金と前記Ｃｕとからなる合金層を介して前記摺動接触部と接合する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項６】
導電性接合材を介して前記摺動接触部と接合するアーム部をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の摺動部材と、
回転子と、を備える回転機。
【請求項８】
電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられ、アーム部を備える摺動部材の製造方法であって、
ＳｎまたはＳｎを含む合金である第１金属と、ＣｕＮｉ合金である第２金属と、を含む混合体を用意する用意工程と、
前記混合体に対して加熱処理を行い、前記第１金属と前記第２金属との反応によって生成されるＣｕＮｉＳｎ合金からなる金属間化合物を含むもので構成される摺動接触部を前記アーム部の一部に作成する作成工程と、を含む、摺動部材の製造方法。
【請求項９】
前記作成工程は、前記アーム部の一部が前記混合体中に挿入された状態で、前記混合体に対して前記加熱処理を行う、請求項８に記載の摺動部材の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（１）本発明は、電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられる摺動部材であって、
回転に係る摺動接触面を有する摺動接触部を備え、
前記摺動接触部は、ＣｕＮｉＳｎ合金からなる金属間化合物を含むもので構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（５）Ｃｕで構成されるアームをさらに備え、
前記アーム部は、ＳｎまたはＳｎを含む合金と前記Ｃｕとからなる合金層を介して前記摺動接触部と接合することが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
電気エネルギーと回転エネルギーとを変換する回転機に用いられ、アーム部を備える摺動部材の製造方法であって、
ＳｎまたはＳｎを含む合金である第１金属と、ＣｕＮｉ合金である第２金属と、を含む混合体を用意する用意工程と、
前記混合体に対して加熱処理を行い、前記第１金属と前記第２金属との反応によって生成されるＣｕＮｉＳｎ合金からなる金属間化合物を含むもので構成される摺動接触部を前記アーム部の一部に作成する作成工程と、を含む。
【国際調査報告】
2015194444.tif 000020
2015194444.tif 000021
2015194444.tif 000022
2015194444.tif 000023