(57)【要約】【課題】  低抵抗層成形用粉体と高抵抗層成形用粉体との粉体同士の充填密度のバラツキが生ぜず、かつ電蝕が生ぜず、火花の発生を抑制することができるブラシを提供する。【解決手段】  本発明は、低抵抗層及び高抵抗層を有するブラシにおいて、低抵抗層となるブラシ本体の少なくとも摺動面以外の外表面を高抵抗層の膜で被覆してなるブラシに関するものであり、低抵抗層となるブラシ本体の少なくとも摺動面以外の外表面に被覆する高抵抗層の膜は、塗布、吹き付け又は低抵抗層の外表面を酸化させて被覆することが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低抵抗層及び高抵抗層を有するブラシにおいて、低抵抗層となるブラシ本体の少なくとも摺動面以外の外表面を高抵抗層の膜で被覆してなるブラシ。
【請求項２】
高抵抗層の膜が、塗布、吹き付け又は低抵抗層の外表面を酸化させて被覆したものである請求項１記載のブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電動機などに用いられる回転電機用のブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の直流電動機は、高速、高電流密度化を行って小型軽量化を図っている。
しかし、この種の電動機は、整流性能、出力特性等の低下が大きく、またブラシ摩耗も大きくなり、耐久性が短くなっているのが現状である。これらを解決するためには、ブラシ素材の性能向上だけでは限界があるため、ブラシの構造を工夫して対応している。
【０００３】
その一例として、特許文献１、２等に示されるように、ブラシ中に含有される黒鉛と金属との配合割合を調整した低抵抗層及び高抵抗層を有する多層構造のブラシが用いられるようになってきた。
【特許文献１】特公平０６−００７５０５号公報
【特許文献２】特願２００３−０２６６０８号
【０００４】
しかしながら上記に示す多層構造のブラシは、粉体成形金型に低抵抗層成形用粉体及び高抵抗層成形用粉体をそれぞれ層状に充填し、さらに所定の位置にリード線を設置した後、一体成形を行っていた。そのため、成形時に低抵抗層成形用粉体と高抵抗層成形用粉体との境界部分の粉体同士が混ざり合い、粉体同士の充填密度のバラツキが生じ、特性と各層の厚さをコントロールすることが困難であった。
また、上記に示す多層構造のブラシは、ブラシ保持器からブラシを介して流れる電流によって電蝕を起こし、火花の発生が多いという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、低抵抗層成形用粉体と高抵抗層成形用粉体との粉体同士の充填密度のバラツキが生ぜず、かつ電蝕が生ぜず、火花の発生を抑制することができる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】
【０００６】
本発明は、低抵抗層及び高抵抗層を有するブラシにおいて、低抵抗層となるブラシ本体の少なくとも摺動面以外の外表面を高抵抗層の膜で被覆してなるブラシに関する。
また、本発明は、高抵抗層の膜が、塗布、吹き付け又は低抵抗層の外表面を酸化させて被覆したものであるブラシに関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明になるブラシは、低抵抗層成形用粉体と高抵抗層成形用粉体との粉体同士の充填密度のバラツキが生ぜず、特性と各層の厚さをコントロールすることが可能で、かつ電蝕が生ぜず、火花の発生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】
【０００８】
本発明になるブラシは、低抵抗層となるブラシ本体の少なくとも摺動面以外の外表面を高抵抗層の膜で被覆することを特徴とするものであり、高抵抗層の膜を被覆する手段としては特に制限はなく、例えば、高抵抗層を形成するための材料を、塗布、吹き付け又は低抵抗層となるブラシ本体を３００〜５００℃程度の温度で加熱して、外表面を酸化させることにより被覆することができるが、これらのうち作業性の面で低抵抗層となるブラシ本体の外表面を酸化させる方法で被覆することが好ましい。
【０００９】
低抵抗層となるブラシ本体の少なくとも摺動面以外の外表面を酸化させる場合、その方法については特に制限はなく、ブラシ本体の外表面全体を酸化させた後、摺動面となる部分を削って低抵抗層となる部分を露出させてもよく、また摺動面となる部分を覆ってから他の部分、即ち、摺動面以外の外表面を酸化させてもよい。
なお、高抵抗層の膜の厚さについは特に制限はないが、低抵抗層の１／３〜１／４の厚さであることが好ましい。
【００１０】
高抵抗層及び低抵抗層における抵抗率は、高抵抗層＞低抵抗層の関係を満足していれば抵抗率に制約はないが、これらの抵抗率の関係を満足するには、例えば高抵抗層の抵抗率は低抵抗層の抵抗率の２〜２０倍程度が好ましく、４〜１６倍程度がより好ましく、８〜１２倍程度がさらに好ましい。
【００１１】
抵抗率は、使用される回転電機の要求特性に合わせて設定されるが、一般的には０．１〜３０μΩ・ｍ程度の値である。上記の抵抗率にするには、主に黒鉛を主成分としたブラシに含有される金属量を調整して適宜選定する。ブラシに含有させる金属としては、銅、銀等の粉末が挙げられる。また高抵抗層の抵抗率は、上記以外に表面の酸化程度により決定される。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１
平均粒径が５０μｍの天然黒鉛部（日本黒鉛工業（株）製、商品名ＣＢ−１５０）８０重量％及びレゾール型フェノール樹脂（日立化成工業（株）製、商品名ＶＰ１１Ｎ）２０重量％を混練した後、６５℃で１６時間乾燥し、その後粉砕して平均粒径が１５０μｍの樹脂処理黒鉛粉を得た。
【００１３】
次に、この樹脂処理黒鉛粉４５重量％及び平均粒径が３５μｍの電解銅粉（福田金属箔工業(株)製、商品名ＣＥ−２５）５５重量％を混合して低抵抗層成形用粉体を得た。
上記で得た低抵抗層成形用粉体を金型に充填し、成形プレスで３９２ＭＰａの圧力で成形し、次いで還元雰囲気中で７００℃まで３時間で昇温し、７００℃で１時間焼結して寸法が７×１６×１５ｍｍの低抵抗層となるブラシ本体を得た。
【００１４】
上記で得た低抵抗層となるブラシ本体を電気炉中で４００℃まで１時間で昇温し、４００℃で１時間加熱して低抵抗層の外表面全体を酸化させて高抵抗層となる膜で被覆し、この後、摺動面となる部分を機械加工により削除してブラシ前駆体を得た。
【００１５】
次に、ブラシ前駆体の所定の部分にリード線挿入孔を形成した後、該リード線挿入孔にリード線を挿入し、さらにリード線の周囲に銀めっき銅粉（図示せず）を充填し、充填後スタンピング作業により銀めっき銅粉を加圧してリード線を固定して、図１に示すようなブラシを得た。なお、図１において、１は低抵抗層、２は高抵抗層の膜、３はリード線及び４は摺動面である。
【００１６】
得られたブラシの抵抗率を測定したところ、低抵抗層は０．４μΩ・ｍ及び高抵抗層は４．５μΩ・ｍであった。
なお、抵抗率の測定は、低抵抗層については低抵抗層成形用粉体を上記と同様の条件で成形、焼結後、機械加工して５×５×２０ｍｍの寸法に試験片を作製し、また高抵抗層については、上記低抵抗層と同成分で混合、成形、焼結後３×５×２０ｍｍの寸法に機械加工し、このものを前記と同様の方法で酸化させた試験片を作製し、これらの試験片について２０ｍｍの方向に１Ａの電流を流した際の１０ｍｍ間の電圧降下を測定し、次式により算出した。ここで、測定用試験片は２０ｍｍ方向を成形加圧直角方向とした。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
比較例１
実施例１で得た樹脂処理黒鉛粉６５重量％及び平均粒径が３５μｍの電解銅粉（福田金属箔工業(株)製、商品名ＣＥ−２５）３５重量％を混合して高抵抗層成形用粉体を得た。
次に、実施例１で得た低抵抗層成形用粉体及び上記で得た高抵抗層成形用粉体を金型の所定の位置にそれぞれ別々に充填し、さらに所定の箇所にリード線を設置した後、成形プレスで３９２ＭＰａの圧力で一体成形し、その後、還元雰囲気中で７００℃まで３時間で昇温し、７００℃で１時間焼結し、次いで所定の形状に機械加工して図２に示すように寸法が１６×１５×７ｍｍの低抵抗層１及び高抵抗層５を有するブラシを得た。
【００１９】
得られたブラシの低抵抗層１及び高抵抗層５を横切るように切断してその表面を観察したところ、低抵抗層１と高抵抗層５の境界部分がはっきりと確認することができず、粉体同士の充填密度にバラツキが生じていた。
【００２０】
実施例１で得たブラシと比較例１で得たブラシを実際に直流電動機に組み込んで火花の発生の有無について確認したところ、実施例１で得たブラシは火花の発生がなく、また摩耗量も少なかったが、比較例１で得たブラシは火花が発生し、摩耗量も多いことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１で得たブラシの断面図である。
【図２】比較例１で得たブラシの断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  低抵抗層
２  高抵抗層の膜
３  リード線
４  摺動面
５  高抵抗層
【図１】
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【図２】
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