(57)【要約】【課題】ブラシにおいて、耐摩耗物質をブラシ組織中に均一に分散して均一な研摩性を備えさせて摺動時コンミュテーター表面の酸化被膜を部分的に多く削り取ることがないようにし、また耐摩耗物質がブラシ組織から脱落しにくくし、ブラシの寿命を増長しかつ寿命のばらつきを少なくする。【解決手段】ブラシを、炭素質又は黒鉛質のカーボン粉、もしくはこれと金属粉を混合した主原料に、粒径５０μｍ以下の耐摩耗物質に鍍銅処理を施した物質を添加した構成とする。耐摩耗物質は、ＷＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ、ＴｉＳｉ２、ＴｉＢ２のいずれか１種以上の研摩材であることが好ましい。また、耐摩耗物質は、表面の面積比３０〜１００％に、鍍銅処理で銅がめっきされていることが好ましい。鍍銅処理を施した物質の添加は、ブラシ主原料に対し、１種類以上０．１〜１０ｗｔ％であることが好ましい。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質又は黒鉛質のカーボン粉、もしくはこれと金属粉を混合した主原料に、粒径５０μｍ以下の耐摩耗物質に鍍銅処理を施した物質を添加して成るブラシ。
【請求項２】
耐摩耗物質が、ＷＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ、ＴｉＳｉ２、ＴｉＢ２のいずれか１種以上の研摩材であることを特徴とする請求項１記載のブラシ。
【請求項３】
耐摩耗物質の表面の、面積比で３０〜１００％に、鍍銅処理で、銅がめっきされていることを特徴とする請求項１又は２記載のブラシ。
【請求項４】
鍍銅処理を施した物質の添加が、前記ブラシ主原料に対し、１種類以上０．１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１又は２もしくは３記載のブラシ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素質又は黒鉛質のカーボン粉を主原料としたカーボン質ブラシ、もしくは前記カーボン粉と銅又は銀の金属粉の混合粉を主原料とした金属カーボン質ブラシに係り、特に均一な研磨性を有し、摺動性に優れたブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりブラシは、長寿命化を図るためカーボン粉もしくはカーボン粉及び金属粉から成る主原料に、耐摩耗物質として研摩材を添加している。この研摩材の添加は、カーボン質ブラシの場合には、バインダーで黒鉛を造粒する工程において、また金属カーボン質ブラシの場合には、バインダーで黒鉛を造粒する工程又はバインダーで造粒した黒鉛と銅粉等の金属粉を混合する工程において、研摩材を添加していた。
【０００３】
しかし、このような研摩材の添加では、得られたブラシは、研摩材同士の凝集によりコンミュテーターとの摺動中に部分的に研摩性が過多となり、コンミュテーター表面を荒してしまい、整流性能を損ね、寿命低下を来たしたり、研摩材凝集部の過剰研摩性によりコンミュテーター表面に形成された酸化被膜が部分的に多く削られ、接触抵抗が他の部分に比べて非常に低くなることによって、その部分に火花が発生し、摩耗が多くなったりする場合がある。また、バインダーで造粒した黒鉛と銅粉とを混合する工程で研摩材を添加した場合には、得られたブラシはコンミュテーターとの摺動時の摺動摩擦により研摩材がブラシ組織から脱落し易く、ブラシの寿命にばらつきが生じる場合があった。
【０００４】
そこで本発明は、研摩材同士の凝集が少なく、研摩材がブラシ組織中に均一に分散されて均一な研摩性を有し、摺動時コンミュテーター表面の酸化被膜を部分的に多く削り取ることがなく、また研摩材がブラシ組織から脱落しにくくし、寿命が増長しかつ寿命のばらつきが少なくなるようにしたブラシを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のブラシは、炭素質又は黒鉛質のカーボン粉、もしくはこれと金属粉を混合した主原料に、粒径５０μｍ以下の耐摩耗物質に鍍銅処理を施した物質を添加して成るものである。粒径５０μｍ以下の耐摩耗物質とした理由は、この粒径を超えると、コンミュテーターの摺動中にコンミュテーター表面を荒してしまい、その結果、ブラシの摩耗が増大し、寿命が短くなってしまうからである。また、鍍銅処理をし易くするためである。この耐摩耗物質に鍍銅処理を施した物質を、前記主原料に添加することによって、耐摩耗物質が凝集することなく、ブラシ組織中に均一に分散されて均一な研摩性を有し、摺動時にコンミュテーター表面の酸化被膜を部分的に多く削り取ることがなく、また研摩材がブラシ組織から脱落しにくく、寿命が増長しかつ寿命のばらつきが少ないブラシとなる。なお、耐摩耗性物質の粒径は、均一分散性をより高めるためには、１μｍ以上であることが好ましい。また、特にカーボン粉及び銅粉の混合粉を主原料とした金属カーボン質ブラシにおいて、前記鍍銅処理された耐摩耗物質を添加すると、鍍銅処理によりめっきされた銅と主原料中の銅が焼成によって強固に結合されるため、研摩材である耐摩耗物質がブラシ組織から脱落しにくく、長寿命化、寿命のばらつきの低減の効果がより顕著となる。特に好ましいのは、主原料のカーボン粉と銅粉の比率が７：３〜４：６の金属カーボン質ブラシである。
【０００６】
上記本発明のブラシにおいて、耐摩耗物質が、ＷＣ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＣ、ＴｉＳｉ２、ＴｉＢ２のいずれか１種以上の研摩材であることが好ましい。その理由は、ブラシの耐摩耗性を保持し、長寿命化を図るためである。なお、これらの中で、鍍銅処理された銅との高い密着性が得られ、ブラシの長寿命化が顕著となる耐摩耗性物質は、ＷＣ、ＴｉＳｉ２のいずれかの研摩材、もしくはこれらとの組合わせによる研摩材である。
【０００７】
また、上記本発明のブラシにおいて、鍍銅処理は、耐摩耗物質の表面の、面積比で３０〜１００％に、銅がめっきされることであることが好ましい。その理由は、この範囲で耐摩耗物質（研摩材）を鍍銅処理することによって、耐摩耗物質（研摩材）の表面に凝集することなく略均一に鍍銅が分散めっきされてブラシ原料と繋がりができ、ブラシ組織から脱落しにくくなるからである。
なお、より好ましくは面積比で８０〜１００％である。その理由は８０％を超えることで、耐摩耗性物質の表面に鍍銅がより均一に分散メッキされるからである。
【０００８】
さらに、本発明のブラシにおいて、鍍銅処理を施した物質の添加は、前記ブラシ主原料に対し、１種類以上０．１〜１０ｗｔ％であることが好ましい。その理由は、０．１ｗｔ％未満の添加ではブラシ原料中における研摩材の添加が少なくてブラシの寿命が低下し、１０ｗｔ％を超えるとブラシの耐摩耗性が高くなり過ぎ、コンミュテーターとの摺動性が低下するからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のブラシの実施例を従来例、比較例と共に以下に説明する。
＜実施例＞
主原料を黒鉛質カーボン粉と銅粉とし、その割合を１：１とする。即ち、粒径１０〜１００μｍの黒鉛質カーボン粉に外割で１０ｗｔ％のフィノール樹脂をバインダーとして加え混練した後、粒径５０〜２００μｍに造粒し、これに黒鉛質カーボン粉：銅粉が１：１となるように粒径１０〜５０μｍの電解銅粉を混合して主原料とする。この主原料に、粒径２０μｍのＷＣ粉末より成る耐摩耗物質（研摩材）の表面の、面積比で１００％に、鍍銅処理により銅（主原料に対し外割で３ｗｔ％となる割合）をめっきした、該耐摩耗物質（研摩材）を添加して混合し、この混合したブラシ材料を３　ＴＯＮ／ｃｍ２で金型成型してマイクロブラシを作り、このマイクロブラシを６５０℃で焼成した。
＜従来例＞
実施例と同じ主原料に、鍍銅処理により銅をめっしない粒径２０μｍのＷＣ粉末より成る耐摩耗物質（研摩材）を添加して混合し、このブラシ材料を３　ＴＯＮ／ｃｍ２で金型成型してマイクロブラシを作り、このマイクロブラシを６５０℃で焼成した。
＜比較例＞
実施例と同じ主原料に、粒径６５μｍ以下のＷＣ粉末より成る耐摩耗物質（研摩材）表面の、面積比で１００％に、鍍銅処理により銅（主原料粉に対して外割で３ｗｔ％となる割合）をめっきした、該耐摩耗物質（研摩材）を添加して混合し、この混合したブラシ材料を３　ＴＯＮ／ｃｍ２で金型成型してマイクロブラシを作り、このマイクロブラシを６５０℃で焼成した。
【００１０】
こうして得た実施例、従来例、比較例のマイクロブラシ各２０個についてライフテストを行なった。即ち、マイクロブラシを板ばねに装着し、小型モータ（１５０００ｒｐｍ、電流２アンペア、全波電源２２Ｖ）に実装して、コンミュテーターとの摺動試験を行い、ブラシが摩耗しモーター停止までの時間、所謂耐久寿命を測定したところ、下記の表１に示すような結果を得た。
【００１１】
【表１】
2004071177.tif 000002
【００１２】
上記の表１で明らかなように実施例のマイクロブラシは、従来例及び比較例のマイクロブラシよりも平均耐久時間が長く、耐久時間のばらつきが少ないことが判る。これはひとえに実施例のマイクロブラシが、主原料と粒径５０μｍ以下の耐摩耗物質に鍍銅処理を施した物質とが鍍銅を介して繋がって、耐摩耗物質がブラシ組織から脱落しにくくなったからにほかならない。
【００１３】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明のブラシは、主原料に鍍銅処理を施した粒径５０μｍ以下の耐摩耗物質が添加されているので、耐摩耗物質同士の凝集が少なく、耐摩耗物質がブラシ組織中に均一に分散されて、均一な研摩性を有し、摺動時コンミュテーター表面の酸化被膜を部分的に多く削り取ることがなくて接触抵抗や摩耗のばらつきが少なくなる。また、本発明のブラシは、主原料と鍍銅処理した耐摩耗物質とが鍍銅を介して繋がっているので、耐摩耗物質がブラシ組織から脱落しにくく、コンミュテーターとの摺動における耐久時間が長くなり、かつ耐久時間のばらつきが少なくなる。