(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動時に整流子に摺接して通電がなされる黒鉛質ブラシであって、
黒鉛粒子の周囲に銅粉の被膜を設け、モータ駆動時に前記黒鉛質ブラシに帯電される電荷が、前記被膜の隣り合う銅粉の間で移動する導電パスが形成された黒鉛粒子を前記黒鉛質ブラシの原料として用いたことを特徴とする黒鉛質ブラシ。
【請求項２】
黒鉛粒子を原料として作られる黒鉛質ブラシの製造方法であって、
銅粉をフェノール樹脂のペレットの表面に設けて、該ペレットの表面に前記銅粉からなる被膜を形成する銅被膜形成工程と、
前記銅粉からなる被膜が形成されたフェノール樹脂のペレットを溶解させて、表面が銅粉からなる被膜で覆われ、内部にフェノール樹脂の溶解液を有するカプセルを形成するカプセル形成工程と、
フェノール樹脂溶解液の中で前記カプセルを分散させるカプセル分散工程と、
前記カプセルが分散されたフェノール樹脂溶解液を黒鉛粒子の周囲に付着させるフェノール樹脂溶解液の付着工程と、
前記カプセルが分散されたフェノール樹脂溶解液が付着した黒鉛粒子を黒鉛質ブラシとして成形する成形工程と、
前記成形工程によって成形された成形品を焼結する焼結工程とを備えたことを特徴とする黒鉛質ブラシの製造方法。
【請求項３】
黒鉛粒子を原料として作られる黒鉛質ブラシの製造方法であって、
黒鉛粒子の表面にフェノール樹脂溶解液の被膜を形成するフェノール樹脂溶解液の被膜形成工程と、
箔粉状の銅粒子を、フェノール樹脂の被膜が形成された黒鉛粒子の表面に加圧結合する銅粒子の結合工程と、
前記結合工程で銅粒子の被膜が結合された黒鉛粒子を黒鉛質ブラシとして成形する成形工程と、
前記成形工程によって成形された成形品を焼結する焼結工程とを備えたことを特徴とする黒鉛質ブラシの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒鉛を原料として作られる黒鉛質ブラシと、その黒鉛質ブラシを作る黒鉛質ブラシの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータは、図１に示す様に、ハウジング１１の内部にシャフト１２を備えたロータ１３が回転自在に支持され、通電を行うことによって駆動がなされる。例えば、モータ１０の中の直流モータを、例にとって説明する。モータ１０は、ハウジング１１から回転自在にシャフト１２が突出している。シャフト１２はハウジングに支持されており、シャフト１２には一体でティースを有する積層鉄心（コア）１４が設けられ、コア１４にはコイル１５が巻回される。コア１４に巻かれたコイル１５の端部は、シャフト上に設けられた整流子１６と電気的に接続されており、整流子１６はブラシ１７を介して給電が成されることで、コイル１５に通電がなされる。
【０００３】
一方、ハウジング１１の内壁には、ロータ１３に所定の空隙をもって永久磁石１８が対向して配設され、ハウジング内にロータ１３を組み付け状態にあっては、コイル１５に通電がなされると、ロータ１３と永久磁石１８との間で電磁力による吸引／反発力が作用する。モータ１０は、この際に生じる電磁力によって、ロータ１３は回転する。モータ駆動時、ロータ１３が回転を行うと、ブラシ１７と整流子１６とが摺接した状態で、ブラシ１７に対して整流子１６がシャフト１２と一緒に回転する。この場合、モータ駆動時に、ブラシ１７は整流子１６に摺接するので、耐摩耗性が要求されると共に、ブラシ１７には電圧損失の少ない材質であることが要求される。近年では、ブラシ１７の材質には黒鉛が使用されている。
【０００４】
例えば、ブラシ１７の材質に黒鉛を用いたものとしては、以下に示す公報が知られており、特開平７−２１３０２２号公報においては、特定量の天然黒鉛粉、電解銅粉、モリブデン粉末および鉛粉体と、特定量のノボラック型フェノール樹脂およびフラフラール樹脂から成る結合剤としての混合樹脂粉体を用いた金属黒鉛質ブラシが開示されている。この公報では、ブラシの構成物である金属黒鉛質の結合強度を向上させ、ブラシの摩擦係数を低減して、ブラシの寿命を向上させている。
【０００５】
また、特開２００１−１１９９０３号公報では、銅メッキされた第１黒鉛粉と、第１黒鉛粉に比べて１０〜５０倍の粒径をもつ第２黒鉛粉とを混合して圧縮し、圧縮成形後に焼成したブラシが開示されている。銅メッキされた第１黒鉛粉に比べて大きな第２黒鉛粒子の中には、銅メッキされた第１黒鉛粉が点在した構成となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
モータ駆動時にブラシより整流子に通電がなされ、ブラシが整流子に電気的に接続した状態でロータ回転すると、ブラシは整流子に摺接した状態で、ブラシと整流子との間に電位が印加される。
【０００７】
この状態で、ブラシが整流子から離れた瞬間には、ブラシには電位とブラシと整流子との距離で決まる電界が印加され、これによって、ブラシに電荷が帯電される。ブラシに帯電した電荷は、黒鉛に比べて導電率が高い銅に向かって電荷が移動する。この電荷が移動する過程で、ブラシにダメージを与える。このダメージは、三つの現象に分かれる。一つは電荷が伝達する過程（以下で導電パスと称す）に応じた電気抵抗によって発熱する。この場合、導電パスが長いほど発熱量が多い。二つ目は、銅に集まった電荷は、銅が電荷を蓄電する能力が小さいため、銅から電荷が放電する。この場合、放電のエネルギーは銅に集まった電荷の量が多いほど大きい。電荷を放出する際に、電気エネルギーの多くが熱に変換される。三つ目は、黒鉛粒子の繋がりが電気抵抗として見たときに不連続な部位があり、この部位の電気抵抗が大きいため、この部位で比較的大きな発熱量がある。
【０００８】
上記の三つの現象の中で、電荷の移動に伴う発熱量が大きい場合と、電荷を放出する量が大きい場合、これらの現象が起こる局所的な部位は、急激に温度が上昇する。その結果、黒鉛に比べて昇華点が低い銅が先に昇華するため、黒鉛と非晶質炭素との結合に不具合（例えば、銅の昇華による体積変化に伴う損傷等）が生じる。
【０００９】
尚、非晶質炭素はフェノール樹脂の燃焼に伴う生成物であり、フェノール樹脂は黒鉛粒子を捏和する際に微量添加される物質である。ブラシを製作する課程の中に、黒鉛粒子を捏和する課程がある。黒鉛粒子を捏和することで、黒鉛粒子同士の結合を進展させ、黒鉛粒子の塊を形成させるとともに、結合された黒鉛粒子の塊の間にフェノール樹脂が入り込む。捏和した黒鉛粒子を窒素ガスなどの不活性ガス中で燃焼させることで、フェノール樹脂が非晶質炭素に変化し、この非晶質炭素は結合された黒鉛粒子の塊を結合させる機能を担っている。
【００１０】
このような構造で黒鉛粒子が結合されているので、銅粒子が昇華することで空砲が形成され、この結果黒鉛粒子よりも層間結合力が弱い非晶質炭素が優先されて破壊する。こうして非晶質炭素が破壊されることで、黒鉛粒子の塊のつながりが切れ、黒鉛粒子の塊が脱落し、ブラシの電気的負荷による磨耗として現れる。
【００１１】
また、上記した公報の如く、単に、銅を黒鉛にメッキしていると、メッキ法によって形勢した被膜は、電解銅粉の銅粒子より線膨張率が大きく、またブラシとして形成させた後に温度負荷を加えた場合に熱膨張が残留する性質を持つ。また黒鉛粒子との結合力も弱い。このため、ブラシを使用するにあたっては、黒鉛粒子と銅のメッキ被膜との結合力の経時変化に伴って、黒鉛からメッキが剥れ易くなるという不具合も生じ得る。さらに、銅メッキの被膜が形成された黒鉛粒子から、不純物としての金属イオンや酸のイオンを完全に取り去るには、それ相応の費用が必要になる。
【００１２】
アーク放電が発生する部位（核となる部位）では、放電現象の前に電荷が移動することによって、温度が急激に上昇して、以下に示す二つの現象が発生する。例えば、黒鉛粒子が非晶質炭素と結合している場合、その一つの現象は、黒鉛粒子と非晶質炭素が急激に体積膨張する。その結果、黒鉛と非晶質炭素とは分子間の層間結合力が異なる事が原因によって、黒鉛と非晶質炭素との結合に影響（例えば、非晶質炭素が優先的に破壊する等が発生）が出る。また、二つ目の現象は、黒鉛および非晶質炭素に対して昇華点が低い銅が、黒鉛および非晶質炭素よりも先行して昇華が開始される。その結果、銅の昇華によって銅の昇華分だけ、銅の体積が減少することによって、黒鉛と非晶質炭素との結合に影響（例えば、非晶質炭素が優先的に破壊する等が発生）が生じ得る。
【００１３】
よって、この様な二つの現象により、黒鉛と非晶質炭素との結合に影響が生じる。そして、それが進行すると、黒鉛粒子の塊を結合している非晶質炭素が破壊されるので、黒鉛粒子の塊の結合が破壊され、黒鉛粒子の塊が脱落し易くなるが故に、ブラシの電気的な負荷による摩耗が発生する。
【００１４】
尚、一般的には、ブラシの磨耗は機械的負荷による磨耗と電気的負荷による磨耗とに大別され、大雑把には前者は全体の磨耗の３割を占め、後者は７割を占めると言われている。このため、電気的負荷による磨耗を低減することで、ブラシの寿命が延びることになる。
【００１５】
そこで、本発明では、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、黒鉛質ブラシの劣化を防止してブラシの寿命を向上させること、及び、黒鉛質ブラシの寿命を向上させる製造方法を提供することを技術的課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、黒鉛粒子の周囲に銅粉の被膜を設け、モータ駆動時に黒鉛質ブラシに帯電される電荷が、前記被膜の隣り合う銅粉の間で移動する導電パスが形成された黒鉛粒子を黒鉛質ブラシの原料として用いた黒鉛質ブラシとしたことである。
【００１７】
上記した手段によれば、黒鉛粒子の周囲に、黒鉛よりも導電率が高い金属粒子の被膜が形成されていることから、電荷が移動する経路（導電パス）が金属粒子の被膜に形成される。金属粒子に帯電した電荷は、焼結により隣り合う金属粒子の長い導電パスを伝導し、金属粒子の導電パスを電荷が移動する過程において、帯電エネルギーの一部が消費される。また、金属粒子の抵抗は黒鉛より著しく小さいため、たとえば金属粒子が銅の場合においては、銅の比抵抗は黒鉛の比抵抗の6.6×１０−４であるため、銅粒子を電荷が伝播する際に発生する熱エネルギーは著しく小さくなる。
【００１８】
更にまた、一つ一つの黒鉛粒子の表面に金属粒子の被膜が形成されているため、電荷が移動した後に電荷を放電する部位（放電パスと称す）は無数に形成されることになる。このように帯電エネルギーが消費され、かつ消費したエネルギーを放出する際には放電パスが無数に分散されるので、これによって、一つ一つの放電エネルギーは著しく小さくなり、アーク放電による昇温が抑制され、非晶質炭素と黒鉛粒子との膨張／収縮による結合破壊と、銅粒子の昇華による非晶質炭素と黒鉛粒子との結合破壊が抑制される。従って、黒鉛質ブラシの摩耗が抑制され、寿命が向上する。
【００１９】
上記に述べた効果は、従来は金属粒子としての銅粉が分散された構成であったために、アーク放電によるエネルギーが大きなエネルギーをもったが、金属粒子の構成を被膜構造に変えることによって、アーク放電エネルギーを著しく小さくすることが出来る。
【００２０】
この場合、金属粒子を銅粉から成る構成とすれば、従来の黒鉛質ブラシを構成する金属材料と同一であるため、ブラシの製造法を大きく変えることがなくなる。
【００２１】
また、上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、大きく２つの手段による。一つは、黒鉛粒子の周囲に金属粒子に覆われたフェノール樹脂のカプセルを付着させるものである。二つ目は、黒鉛粒子の表面に直接金属粒子の被膜を形成させるものである。
【００２２】
第一の手段について説明する。この手段は、以下に説明する５つの工程からなる。銅粉をフェノール樹脂のペレットの表面に設けて、該ペレットの表面に前記銅粉からなる被膜を形成する銅被膜形成工程と、前記銅粉からなる被膜が形成されたフェノール樹脂のペレットを溶解させて、表面が銅粉からなる被膜で覆われ、内部にフェノール樹脂の溶解液を有するカプセルを形成するカプセル形成工程と、フェノール樹脂溶解液の中で前記カプセルを分散させるカプセル分散工程と、前記カプセルが分散されたフェノール樹脂溶解液を前記黒鉛粒子の周囲に付着させるフェノール樹脂溶解液の付着工程と、前記カプセルが分散されたフェノール樹脂溶解液が付着した黒鉛粒子を黒鉛質ブラシとして成形する成形工程と、前記成形工程によって成形された成形品を焼結する焼結工程とを備えたことである。
【００２３】
上記した手段によれば、黒鉛粒子よりも導電率が高い金属粒子を、フェノール樹脂のペレットの周囲に設けて金属被膜を形成する。そして、金属被膜の内部のフェノール樹脂を溶解させて、金属被膜で覆われたカプセルを形成する。フェノール樹脂溶液の中でカプセルを分散させ、分散させたカプセルを有するフェノール樹脂の溶液を黒鉛粒子の周囲にスプレー塗装などの手段で付着させて、フェノール樹脂が塗布された黒鉛粒子を焼結することにより、金属粒子による電荷が移動する経路（導電パス）を黒鉛粒子の周囲に形成された黒鉛質ブラシを作ることが可能となる。
【００２４】
また、第二の手段について説明する。上記した課題を解決するために講じた第二の技術的手段は、黒鉛粒子の表面にフェノール樹脂溶解液の被膜を形成するフェノール樹脂溶解液の被膜形成工程と、箔粉状の銅粒子を、フェノール樹脂の被膜が形成された黒鉛粒子の表面に加圧結合する結合工程と、前記結合工程で銅粒子が加圧結合された黒鉛粒子を黒鉛質ブラシとして成形する成形工程と、前記成形工程によって成形された成形品を焼結する焼結工程とを備えたことである。
【００２５】
上記した手段によれば、黒鉛粒子の表面に、所定粘度を有するフェノール樹脂の被膜をスプレー塗装などの手段によって形成し、箔粉状の金属粒子をフェノール樹脂の被膜が形成された黒鉛粒子に加圧結合し、結合した黒鉛粒子を焼結することにより、耐摩耗性に優れた黒鉛質ブラシを作ることが可能となる。
【００２６】
この場合、好ましくは、黒鉛粒子に対して、所定の粘度の溶解フェノール樹脂から被膜を形成し、被膜形成後、黒鉛粒子を半乾燥させてフェノール樹脂の被膜の粘度を上昇させ、この後箔粉状の金属粒子をフェノール樹脂の被膜が形成された黒鉛粒子に摩擦力を利用して結合し、結合した黒鉛粒子を焼結すれば、フェノール樹脂が焼結によって炭化し、非晶質の黒鉛となる。
【００２７】
この方法によれば、黒鉛粒子の表面にフェノール樹脂の被膜を形成し、さらに半乾燥させて被膜の粘度を上昇させることにより、黒鉛粒子の表面は、フェノール樹脂の被膜をもたない場合と比べて、著しく摩擦係数（滑り摩擦係数）が増大するものとなる。
【００２８】
また、金属粒子をフェノール樹脂の被膜が形成された黒鉛粒子に摩擦力によって結合する際に、銅箔を加圧粉砕させた粒子、いわゆるスタンピング銅を用いれば、黒鉛粒子と箔粉状の金属粒子とは接触面積を確保し易くなると共に、摩擦力による結合時にはフェノール樹脂の被膜があるので所定のすべり摩擦係数を持つ黒鉛粒子と箔粉状の金属粒子との接触部位で摩擦力を発生し易い粒子構造となり、両者が結合し易くなる。
【００２９】
更に、黒鉛粒子と箔粉状の金属粒子との結合工程は、メカノヒュージョン法による結合を行えば、摩擦係数が増大した黒鉛粒子の表面に対して、箔状のために接触面積を確保した状態で、メカノヒュージョン法による分子間での共有結合が行えるので、結合が強固なものとなる。よって、従来の如くメッキを黒鉛粒子の表面上に設けた場合に比べて、メカノヒュージョン法による結合は分子間同士が共有結合となるため、メッキの如く容易に剥れることが防止され、ブラシは摩耗しにくくなり、ブラシの寿命が向上する。
【００３０】
また、前述したフェノール樹脂のペレットと金属粒子との結合工程においても、メカノヒュ-ジョン法による結合法をおこなえば、分子間での共有結合が行えるので、結合が強固なものになる。また箔状の金属粒子を使用することで、同様の接触面を確保しやすいという効果が得られる。
【００３１】
上記の２つの手段で用いる材料は、現在の黒鉛質ブラシ材料と変わらないので、黒鉛質ブラシの製作方法を大きく変える必要はない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、ブラシ１７が適用されるモータ１０の模式図である。図１に示すモータ１０は、ハウジング１１の内部にシャフト１２を備えたロータ１３が回転自在に支持され、外部よりモータ１０に対して通電を行うことにより、モータ１０を駆動することができる。
【００３３】
モータ１０は、ハウジング１１に対して、回転自在にシャフト１２が支持され、シャフト１２には、周方向に複数のティースを有する積層鉄心（コア）１４が、シャフト上に一体で設けられている。コア１４にはコイル１５が巻回され、コア１４に巻かれたコイル１５の端部は、シャフト上において周方向に設けられた複数の整流子１６に、電気的に接続されている。整流子１６にはブラシ１７が２ヶ所にて当接し、ブラシ１７を介して整流子１６に給電が成されることで、コイル１５に通電がなされる。
【００３４】
一方、ロータ１３が内部に配設されるハウジング１１の内壁には、ロータ１３に対向して、周方向に複数の永久磁石１８が配設されている。図１に示す構成において、図示しないコネクタを介して、ブラシ１７からコイル１５に通電がなされると、ロータ１３と永久磁石１８との間で、電磁吸引力およびその反発力が作用し、ロータ１３はハウジング１１に対して回転する。ロータ１３が回転を行うと、ブラシ１７と整流子１６とが摺接した状態で、ブラシ１７に対して整流子１６がシャフト１２と一緒に回転する。
【００３５】
本実施形態においては、黒鉛質ブラシ１７をモータに適用した場合について説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、固定部材（例えば、ハウジングや基台等）に対して移動する移動部材、或いは、固定部材に対して回転する回転部材に、摺接／摺動する部材に適用が可能である。
【００３６】
（第１実施形態）
第１実施形態においては、ブラシ１７は、黒鉛（黒鉛粒子）１よりも導電率が高い金属粒子２をフェノール樹脂の燃焼後の産物である非晶質炭素３の周囲に形成し、それを黒鉛粒子１の周囲に形成させたことを特徴とする（図２および図３参照）。これは、黒鉛粒子１よりも導電率が高い金属粒子２によって、電荷が逃げる経路（導電パスと称す）５を非晶質炭素３および黒鉛粒子１の周囲に形成させている。
【００３７】
これにより、金属粒子２による導電パス５が、黒鉛粒子１より導電率が高くなる様にしており、ブラシ１７にアーク放電が発生する際には、導電率が黒鉛粒子１よりも高い金属粒子２が、アーク放電の発生する部位（核）となる。これは、ブラシ１７と整流子１６との間に電位が印加された状態下で、ブラシ１７が整流子１６から離れ、アーク放電が生じる際に黒鉛粒子１よりも金属粒子２に電荷が帯電する。金属粒子２に帯電した電荷は、黒鉛粒子１よりも導電率が高い金属粒子２によって形成される導電パス５を伝播して逃げてゆく。さらにアーク放電の核は、無数の導電パス５の任意の場所から起こる。
【００３８】
従って、金属粒子２の導電パス５を電荷が導電する過程において、アーク放電による放電エネルギーの一部が消費されることによって、さらに放電の核が分散されることによって、一つの放電エネルギーが著しく小さくなることによって、非晶質炭素層３を攻撃する熱エネルギーと、金属粒子２を昇温させる熱エネルギーが緩和され、アーク放電による非晶質炭素３と金属粒子２の昇温が抑制される。この結果、非晶質炭素３と黒鉛粒子１との結合破壊が抑制、黒鉛質ブラシ１７の摩耗が抑制できる構成となっている。
【００３９】
つまり、本実施形態においては、黒鉛質ブラシの主成分である黒鉛粒子１に着目して、この黒鉛粒子１に金属粒子２の被膜を形成することで、黒鉛質ブラシの主成分である黒鉛粒子１の導電率を金属粒子２の被膜が形成されていない黒鉛粒子１の導電率より高くしていると共に、黒鉛粒子１の周囲に連続した長い導電パス５を形成させている。これにより、アーク放電がブラシ１７に発生する場合に、金属粒子２に帯電した電荷が導電パス５を次々に伝播することで、アーク放電の放電による電気エネルギーの一部が消費され、熱エネルギーを緩和させることができる。さらに、アーク放電の核を導電パス５に形成させるので、無数に近い放電パスに分散されるので、一つの放電エネルギーが著しく小さくなる。こうして、アーク放電による非晶質炭素３の損傷が抑止される。また、非晶質炭素３の温度が上昇することによる金属粒子２の昇華が抑えられ、これによって非晶質炭素３と黒鉛粒子１との結合破壊が抑えられ、黒鉛質ブラシ１７の寿命を向上させることができる。
【００４０】
次に、図４を参照して、黒鉛質ブラシ１７の製造方法について説明する。この製造方法では、最初に、フェノール樹脂を構成するノボラック型、或いは、レゾール型の樹脂を用意する（Ｓ１）。この場合、ノボラック型／レゾール型の樹脂はペレット状の樹脂７を用い、ペレットの樹脂７大きさは、本実施形態では、平均粒径で５μｍのものを用いる事が望ましい。
【００４１】
また、ペレット状の樹脂７と平行して、このフェノール樹脂のペレットの表面に形成される皮膜の原料である金属粒子２を用意する（Ｓ２）。金属粒子２としては、導電率が黒鉛よりも高く、不純物が少なく且つ比較的安価に電気分解によって得られる電解銅粉を加圧粉砕した片状粉（片状銅粉と称す）を用いる。この場合、電解銅粉の粒子の大きさは、１μｍ以下のものを用いるが、これに限定されるものではなく、電解銅粉の代わりに、例えば、アルミニウム粉やニッケル粉等を使用しても良い。しかし、従来の黒鉛質ブラシの材料である銅粉を使用することが、現在のブラシの製造方法を大きく変えることが必要とならないとの観点から、銅粉が望ましい。
【００４２】
次に、上記したフェノール樹脂から成るペレット状の樹脂７の表面全体に、多孔質な電解銅粉（単に、銅紛と称する）による被膜４を形成する。銅粉の被膜４を形成する方法としては、図７に示すメカノヒュージョン法と呼ばれる、メカノヒュージョン装置３０を用いたメカノケミカルな方法による粒子の結合法を用いることができる。
【００４３】
メカノヒュージョン法は、粒子同士が接触する表面で起こる、メカノケミカルな効果による粉体同士の固体反応を利用した粒子同士を結合させる公知の結合方法である。そこで、メカノヒュージョン法について簡単に説明すると、メカノヒュージョン法では、メカノヒュージョン装置３０に、最初にフェノール樹脂から成るペレット状の樹脂７と金属粒子（電解銅粉）２とを入れる。電解銅粉２は、メカノヒュージョン装置３０の有する回転容器３２の遠心力によって、回転容器３２の壁面に押し付けられて固定される。そこで、インナーピース（押付け棒として機能する固定ドラム）３１により粒子（ここでは、電解銅粉）２を回転容器３２の壁面に押し付けると、電解銅粉２とペレット状の樹脂７との間には、インナーピース３１による圧縮力と回転容器３２の回転する遠心力によって、せん断力Ｆｓがインナーピース３１による押圧部位から回転容器３２の回転方向に接する接線方向に作用すると共に、ペレット状の樹脂７にインナーピース３１によって径方向に作用する圧縮力Ｆｃが作用する。これによって、ペレット状の樹脂７を介して電解銅粉２に働く圧縮力Ｆｃと回転容器３２の回転に伴うせん断力Ｆｓに基づく摩擦力が、ペレット状の樹脂７と電界銅粉２の接触部に発生し、これによって両者が結合する。この摩擦力による粒子の結合が繰り返されることで、ペレット状の樹脂７の表面に電解銅粉２の銅被膜４が形成される。このメカノヒュージョン装置３０では、例えば、約１００ｒｐｍの回転速度で回転容器３２を、約1時間程回転させて、ペレット状の樹脂７の表面全体に電解銅粉２の銅被膜４が形成される様にしている。図８に、メカノヒュージョン装置３０によって、親粒子３５に小粒子３６が結合する過程における模式図を示す。メカノヒュージョン装置３０では、図７に示す回転容器内に、親粒子３５と小粒子３６とが投入され、インナーピース３１によって攪拌される攪拌前の段階では、図８の（ａ）に示す状態となる。そこで、回転容器３２を周方向に回転させ、インナーピース３１により径方向に押圧力を付与すると、回転容器内に配設される親粒子３５と小粒子３６とが互いに接触する。その結果、親粒子３５には圧接力Ｆｃが作用する。一方、小粒子３６には、の（ｂ）に示す様に、回転容器３２の回転により押圧部位より接線方向にせん断力Ｆｓが作用すると共に、インナーピース３１の押圧により押圧方向に圧縮力Ｆｃが作用し、両粒子３５，３６の接触面３７に摩擦力が発生する。
【００４４】
接触面３７に摩擦力が発生すると、接触面３７がメカノケミカルな効果によって活性化される。接触面３７が活性化されると、接触面３７での共有結合が起こり、両粒子３５，３６は結合し始める。その後、継続してこの様な状態が成されると、親粒子３５に結合した子粒子３６はせん断力Ｆｓで移動し、次の小粒子３６と接触し、（ｃ）に示す如く、親粒子３５の周囲に、均一に小粒子３６が結合する。
【００４５】
次に、溶解したフェノール樹脂が封入された、銅被膜で形成される溶解樹脂のカプセルを製作する過程において、最初に、電解銅粉２で被覆されたフェノール樹脂のペレットを、溶融させる溶剤（例えば、エタノール、アセトン等）が入った容器の中に浸漬する。この場合、電解銅紛２による銅被膜４は、粒径が1μｍ以下の粒子から構成される。相対的に粒径が大きい粒子で構成された銅被膜４の部位において、優先的にエタノール等のアルコールが銅被膜４の内部へと浸透する。この様にして、エタノール等のアルコールが銅被膜４を通過して、フェノール樹脂のペレットに接触すると、フェノール樹脂のペレットの溶解が始まる（Ｓ５）。具体的に、1μｍ程度の銅被膜４の隔壁では、エタノールは隔壁内に浸透し、隔壁内部まで到達し、ペレットが溶解したフェノール樹脂の溶液は、隔壁内部のペレットが完全に溶解するまで隔壁から外に流れ出ない。この場合、アルコールの温度を上げれば、アルコールの浸透速度が上がる。
【００４６】
フェノール樹脂の溶解により、銅被膜４で形成された隔壁の内部に、フェノール樹脂が溶解したフェノール樹脂の溶解液が形成される。フェノール樹脂の溶解液は、濃度と温度によって決定される浸透圧を持つ。この浸透圧は、電解銅紛２から成る銅粒子で形成された隔壁の内部から、フェノール樹脂の溶解液が流れ出す力として働く。溶解液の浸透圧は、ファントホッフの式（Π＝ＲＴｃ  Π：浸透圧、Ｒ：気体定数、Ｔ：熱力学温度、ｃ：溶液の物質量濃度）より決まり、溶液のモル濃度と溶液の絶対温度に比例する。これにより、フェノール樹脂の溶解液の温度が上昇すると、浸透圧が増大し、溶解液の濃度が上昇すると、浸透圧も増大する。
【００４７】
一方、フェノール樹脂の溶解液は、溶解液の濃度に応じた表面張力を持っており、銅粒子４の隔壁と接する。表面張力は、ラムゼー-シールスの式より、液体のモル体積の２／３乗に反比例し、液体の臨界温度と液体の現時点の絶対温度との差に比例する。このため、フェノール樹脂の溶解液の温度が上昇すると、溶解液の表面張力は低下するが、溶解液の密度が増大すると、表面張力は増大する。銅被膜４で形成された隔壁では、フェノール樹脂の溶解液がもつ浸透圧と隔壁に発生する表面張力とのかけひきの具合を調整することによって、銅被膜４の隔壁内に、フェノール樹脂のペレットが溶融した溶解液を封入させることが可能になる。この場合、表面張力を浸透圧より優位にすれば良い。
【００４８】
具体的には、銅被膜４で覆われたフェノール樹脂のペレットを、常温のエタノール液に浸漬させる場合、浸漬時間が３０分以内であれば、銅被膜４で被覆されたフェノール樹脂のペレットを室温で溶解させ、表面張力が浸透圧より優位になり、この状態では、ペレットが溶解したフェノール樹脂が、銅被膜４の隔壁内に封止される。しかし、浸漬時間が１０分未満であると、フェノール樹脂のペレットは、完全に溶解されないので、浸漬時間を少なくとも１５分程以上は確保すると良い。このような工程を経て、銅被膜４の隔壁で封入され、銅被膜４の内部にフェノール樹脂の溶解液を持つ粒子（これを、カプセルと称す）６が作られる（Ｓ６）。
【００４９】
次に、溶融したフェノール樹脂を銅被膜４の内部に封入したカプセル６を、フェノール樹脂を溶解した溶液に分散させ、カプセル６が分散された溶液を作成する（Ｓ７）。つまり、エタノール液にフェノール樹脂を投入し、フェノール樹脂を溶解させ、カプセル６をこの溶液の中に投入する。溶液の中に投入されたカプセル６が溶液内で沈降しない様に、予め溶液の粘度を調整する。この場合、常温で２Ｐａｓ以上の粘度があれば、カプセル６は溶液内で沈降せず、２Ｐａｓ以上の粘度を持つフェノール樹脂の溶解液の中に、フェノール樹脂のカプセル６を投入して、カプセル６の混合溶液を作成する。この際、フェノール樹脂の溶液内でカプセル６を均一に分散させるため       には、１００ｒｐｍ程度の回転速度により、カプセル６を攪拌するが、混合溶液内のカプセル６のフェノール樹脂に対する体積割合を増大させるほど、フェノール樹脂はゲル状になり（Ｓ８）、黒鉛粒子１の表面にカプセル６から成る被膜４を塗装により付着させる工程（Ｓ９）で、カプセル６の被膜４を効率的に形成させることができる。フェノール樹脂に対する体積割合の高いカプセル６を、混合溶液内に均一に分散させることと、塗装（例えばスプレー塗装等）を行うためには、溶液の粘度には制約があり、約５Ｐａｓ以下の粘度であれば良い。
【００５０】
次に、上記した溶液を、黒鉛粒子１の表面に塗装して付着する。塗装工程では、回転装置内に黒鉛粒子１を投入し、回転装置に設けられたスプレー装置によって上記した溶液が黒鉛粒子１に対して噴霧される。この場合、１００ｒｐｍ程度のゆっくりした回転速度で、1時間程度、回転させることにより、黒鉛粒子１の表面に上記した溶液の被膜を形成させる様にしている。
【００５１】
この後、上記の黒鉛粒子を乾燥工程（Ｓ１０）にて乾燥させ、必要以上のアルコールを飛ばす。この場合、約８０℃の大気中で、例えば、１００ｒｐｍ程度のゆっくりした回転速度で、３０分程度回転容器を回転させて、黒鉛粒子１の表面からアルコールの一部を蒸発させる。この際、黒鉛粒子１の表面に形成する被膜の粘度が低すぎると、黒鉛粒子１に付着したカプセル６が脱落し易くなるため、被膜の粘度を２Ｐａｓ以上とする。好ましくは、５Ｐａｓ以上とすれば、よりカプセル６の黒鉛粒子１からの脱落がなくなる（図５の（ａ）状態）。
【００５２】
この後、黒鉛粒子１を攪拌装置に入れて、捏和工程（Ｓ１１）にて所定時間かけて黒鉛粒子１を練りこむ（図５の（ｂ）状態）。この後、所定の粒子の大きさになるよう粉砕する（Ｓ１２）と、黒鉛粒子が造粒される。
【００５３】
そして、造粒された黒鉛粒子１に対して、潤滑剤となる二硫化モリブデンを所定割合で配合・混合して（Ｓ１３）、黒鉛質ブラシ１７の原材料を製作する。その後、ブラシ１７の形状に応じて、ブラシの原材料を図示しない成形装置によりプレス成形（Ｓ１４）する。そして、プレス成形品を乾燥装置により乾燥させた後、再度、窒素雰囲気中でプレス成形品を８００度程の温度で焼結装置内で焼結し（Ｓ１５）、所望形状および所望特性を有する黒鉛質ブラシ１７が作られる。
【００５４】
次に、本発明によって作られたブラシ１７の作用について説明する。モータ駆動時にブラシ１７に電界が印加されると、ブラシ１７を構成する物質の中で、最も導電率が高い黒鉛粒子１の周囲に形成された銅被膜４の銅粒子２が帯電する。帯電した電荷は、カプセル６の表皮である銅被膜４を伝達する。更に、この場合に生じた電荷は、カプセル６を周囲に形成した黒鉛粒子１が、焼結によって互いに重なり合っているために、カプセル６の銅被膜４が近接する別のカプセル６の銅被膜４と接触する。このため、電荷は隣り合う近接するカプセル間で移動し、隣のカプセル６の銅被膜４へと、順を追って伝達する。
【００５５】
次に、本実施形態における電荷の伝達経路について、従来のブラシの伝達経路と対比させて、その効果を説明する。例えば、上記した従来の公報には、黒鉛粒子の粒径は、２７μｍ前後であり、本実施形態における黒鉛粒子１の粒子径を、これと同じ粒子径とした場合には、以下の様な結果が得られる。
【００５６】
つまり、本実施形態においては、黒鉛粒子１の表面に、平均粒径で５μｍの非晶質炭素からなる粒子の表面に１μｍの銅被膜４を形成したので、黒鉛粒子１の粒径が２７μｍの球で形成され、黒鉛粒子１の表面全体に粒径が５μｍの粒子が形成されたとすると、１つの黒鉛粒子１の周囲には、１１７個の粒子が付着することになる。更に、一個の粒子の円周は、５πであるとする。ここで、電荷の導電パス５の長さを、一個の黒鉛粒子の単位で考える。従来では、黒鉛粒子の導電パス５を黒鉛粒子の直径に相当すると考えると、本発明では５π×１１７が導電パス５に相当し、本実施形態では、従来に比べて、６８倍の長さの導電パス５になり、本発明では導電パス５が従来に比べて長くなるので、電荷の伝播の過程において、帯電エネルギーの一部が消費される。
【００５７】
更に、従来のように金属粒子としての銅粉が分散された構造と比較して、本発明では連続した導電パス５の構造になっているため、電荷が導電パス５を通して伝播した後、電荷が空間に放出される際には、放電のパスが分散されて数多くの放電核が形成されるため、一つの放電エネルギーは著しく小さなものになる。
【００５８】
この場合、電気的な検知から、銅の比抵抗は１．７２×１０−６Ωcm、黒鉛の比抵抗は２．６×１０−３Ωcmであることから、銅は黒鉛に比べて、約１５００倍も電荷を通しやすい。
【００５９】
以上、説明したことから、モータ駆動時において、アーク放電が発生した場合に電荷が移動する際、従来における電荷の伝播の担い手は黒鉛質ブラシの主成分である黒鉛粒子であるが、本実施形態における電荷の伝播の担い手は銅粒子２から成る銅被膜４である。電荷の伝播過程において、アーク放電によるエネルギーはその一部が熱に変換される。また、この場合には、電荷の伝播に伴う発熱量は、銅被膜４の抵抗値に比例する事から、本実施形態における発熱量は、従来に比べて１／１５００程度になる。
【００６０】
更に、電荷の伝播において、その担い手の抵抗値が小さいほど、電荷の伝播工程は長くなり、比抵抗が小さいことによる、電荷の移動がし易くなるという効果も得られる。
【００６１】
次に、第２実施形態について説明する。
【００６２】
（第２実施形態）
この第２実施形態では、上記したメカノヒュージョン法を行う場合に、黒鉛粒子１と金属粒子２を結合させる際に適切な圧接力Ｆｃを見出して黒鉛粒子１の表面を改質すると共に、金属粒子２の粉体構造を変えて、両粒子１，２との間で粒子保護を図り、両粒子１，２の結合強度を十分に確保する方法を示す。
【００６３】
第１実施形態においては、ペレット状の樹脂７の周囲に銅被膜４を形成する方法として、メカノヒュージョン法を用いて、メカノケミカルな反応によって、ペレット状の樹脂７と金属粒子２とを結合させ、ペレット状の樹脂７の周囲に銅被膜４を形成させる様にした。
【００６４】
つまり、第２実施形態では、メカノヒュージョン法を行って黒鉛粒子１の周囲に銅被膜４を形成する場合、インナーピース３１による黒鉛粒子１に働く圧縮力によって、黒鉛粒子１が破砕され難くい構成となる方法を提供する。また、通常、黒鉛粒子１は摺動性が優れているため、金属粒子２と接触する際、金属粒子２が黒鉛粒子１の表面を滑ってしまうが、これを防止する様、黒鉛粒子１と金属粒子２との間に摩擦力が発生する構成を提供する。
【００６５】
そこで、図６を参照して、第２実施形態において、黒鉛質ブラシ１７を作る別の方法を示す。第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、最初に、フェノール樹脂の溶解液を作る。この場合、所定の大きさ（例えば、２〜５μｍ）を有するノボラック構造のフェノール樹脂、或いは、レゾール構造を有するフェノール樹脂から成るペレット状の樹脂７を用意する。次に、これらの構造を有するフェノール樹脂から成るペレット状の樹脂７を、例えば、エチルアルコール、アセトン等の溶解液により溶解する（Ｓ２１）。
【００６６】
次に、ペレット状の樹脂７を溶解させた溶液を、スプレー塗装あるいはディッピング塗装によって、黒鉛粒子１の表面にペレット状の樹脂が溶解したフェノール樹脂を付着させ、塗装工程（付着工程）により塗装を行う（Ｓ２２）。黒鉛粒子１に付着するフェノール樹脂の皮膜は、溶解フェノール樹脂の粘度によって決定される。このため、設定したフェノール樹脂の皮膜の厚みに応じて、フェノール樹脂の粘度を予め調整する。例えば、平均粒径が１００μｍの黒鉛粒子１に、約２μｍの厚みを有するフェノール樹脂の皮膜を形成する場合は、フェノール樹脂の粘度を約０．２Ｐａｓに設定すると良い。
【００６７】
次に、黒鉛粒子１の表面に被膜として形成されたフェノール樹脂を半乾燥し（Ｓ２３）、溶解フェノール樹脂の皮膜を形成する溶媒成分の一部を蒸発させて、皮膜の粘度を高める。この工程において、黒鉛粒子１の表面の滑り摩擦係数を増大させるため、所定粘度を持つ合成樹脂の皮膜を形成させる。
【００６８】
次に、滑り摩擦係数を増大させたフェノール樹脂の皮膜が形成された黒鉛粒子１に、銅被膜４を形成する。この際、金属粒子２として銅を使用し、銅粒子は厚みが１μｍの銅箔を、粒子の大きさが平均５μｍになる様、銅箔等を加圧して破砕したスタンピング銅とよばれる片状の銅粉を用いると、黒鉛粒子と銅粉との接触面が確保されやすいので良い。こうして用意された、フェノール樹脂の皮膜を形成した黒鉛粒子１と銅箔粉とを、メカノヒュ-ジョン装置３０の中に入れる。図８に示すメカノヒュ-ジョン法による親粒子３６の表面への小粒子３６を結合させる工程においては、平均粒径が１００μｍから成る黒鉛粒子１の表面に膜厚が、約１μｍの銅箔粉を結合させている。
【００６９】
この場合、メカノヒュージョン装置３０の中へ、試料を投入した際におけるインナーピース３１の圧接力Ｆｃにより、黒鉛粒子１が破砕することを防ぐため、圧縮力Ｆｃの適性値を見極める。例えば、回転容器３２の回転速度を５０〜２００ｒｐｍの範囲で振って、短時間で黒鉛粒子１の表面全体に、銅粉の皮膜が結合されるせん断力Ｆｓを見出す。このために、中に投入された試料の表面を繰り返し観察しながら、適切な回転数を見出す様にしており、黒鉛粒子１と銅粉との組合せでは、回転容器３２の回転速度は、１００ｒｐｍの条件が適切である。
【００７０】
次に、上記で作成した銅被膜４が形成された黒鉛粒子１を捏和する（Ｓ２５）。この捏和の過程においては、微量の溶解フェノール樹脂の液を添加し、黒鉛粒子同士が層状に結合されるように、一定の回転速度で回転容器３２を回転させ、時間をかけて混練する。次に、この様な工程を経て作られた練り物状となった銅被膜付の黒鉛粒子を、一定の大きさに裁断し、黒鉛粒子の粒として造粒し（Ｓ２６）、ブラシ１７を構成する原料と成る銅被膜付の黒鉛粒子の塊が完成する。
【００７１】
その後、ブラシ１７が使用される雰囲気によっては、黒鉛が有する潤滑性が損なわれる為、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の固体潤滑剤を必要量だけ秤量して配合し、銅被膜黒鉛粒子の塊と混合（Ｓ２７）した後、プレス成形装置により所定形状にプレス成形する（Ｓ２８）。そして、その後の工程において、プレス成形した成形品の内部に残るエチルアルコールやアセトンの溶媒を、乾燥工程で蒸発させた後、最後に、所定の雰囲気温度下で所定時間だけ焼結し、所望の成形品（ブラシ）を得る。
【００７２】
ここで、上記した工程によって得られたブラシ１７の黒鉛粒子上に形成する溶解フェノール樹脂の被膜の作用について説明する。
【００７３】
一般的に、黒鉛粒子１は、分子間力（ファンデルワールス力）が弱く、圧縮力やせん断力を付与すると、分子間結合に影響を与える。従って、上記したメカノヒュージョン法の如く、親粒子３５と小粒子３６との異なる粒子の接触面３７に、圧縮力Ｆｃとせん断力Ｆｓとを作用させて分子間で共有結合させる方法では、圧縮力Ｆｃとせん断力Ｆｓとの付与する力の大きさによっては、親粒子としての黒鉛粒子１は簡単に破砕されたり、黒鉛粒子１の表面が剥れたり、小粒子である銅粒子２の表面が剥がされ、その剥がされた銅粒子２の表面に黒鉛粒子１が付着してしまうという不具合が起こり得る。
【００７４】
そこで、メカノヒュ-ジョン法による異なる粒子３５，３６の結合を行う際の粒子に働く力について、図７および図８を参照して説明する。
【００７５】
通常、メカノヒュージョン装置３０では、親粒子３５と小粒子３６とを混合すると、インナーピース３１と回転容器３２との隙間に入った粒子は接触する。その後、接触した粒子は、メカノヒュージョン装置３０の駆動条件に応じた圧縮力Ｆｃとせん断力Ｆｓとを受ける。この場合、圧縮力Ｆｃが親粒子３５の耐え得る強度に対して大きすぎれば、親粒子３５が破壊してしまう。また、小粒子３６の耐え得る強度に対してせん断力Ｆｓが大きすぎれば、小粒子３６が粉砕してしまう。この時、メカノヒュージョン装置３０では、駆動時には圧縮力Ｆｃとせん断力Ｆｓに応じた摩擦力が、両粒子３５，３６の接触面３７にて発生する。しかし、この場合において、接触面３７の滑り摩擦係数が過小であると、上記の圧縮力とせん断力の合力が摩擦力に変換される効率が十分でないために、小粒子３６は親粒子３６に結合しようとしても、親粒子３５の表面上に滑りが発生してしまう。
【００７６】
よって、親粒子３５に発生する圧縮力と、子粒子３６に発生する圧縮力とせん断力を、両粒子が接触する部位において発生する摩擦力に変換させることが粒子同士の共有結合を行う際に重要なものとなる。その後、親粒子３５に小粒子３６が結合された粒子が回転容器内の別の位置に移動し、そこで、新たな小粒子との接触が始まり、上記と同じ状態を繰り返り、親粒子３５の表面に均一に小粒子３６が結合された粒子が作られる。
【００７７】
このステップの中で、メカノヒュージョン法を適用するに当たり、最初に圧縮力Ｆｃの適性値を求めるが、この場合、黒鉛粒子１の破壊が進行しない程度まで、徐々に圧縮力Ｆｃを変化させる。適切な圧縮力Ｆｃが見つかると、今度はインナーピース３１と回転容器３２との間隔をメカノヒュージョン装置に備え付いた図示しない調整部材により固定する。圧縮力Ｆｃが固定された後に、せん断力Ｆｓの適性値を決定する。この場合、回転容器３２の回転速度を徐々に上昇させて、黒鉛粒子１に対して銅粉の付着が僅かに認められる回転速度を見出す事により、黒鉛粒子１の表面に銅粉を付着させるための駆動条件が見出される。
【００７８】
メカノヒュージョン装置３０では、圧縮力Ｆｃが大きく粒子がその力を受けた状態では、異なる粒子３５，３６の接触面３７における滑り摩擦係数を一定以上の大きさにしないと、圧縮力Ｆｃが摩擦力に変換されず、親粒子の表面層が破壊されてしまう。あるいは、接触面３７において親粒子３５に対して小粒子３６が摩擦力により結合されない滑り摩擦係数であると、親粒子３５に対して小粒子が滑ってしまい、摩擦力が発生せず両粒子間の結合がなされない。このために、親粒子３５となる黒鉛粒子１の表面状態を改質し、銅粒子との滑り摩擦係数を増大させる様にしている。
【００７９】
一方、ブラシ１７の主材料となる黒鉛粒子１の表面状態を改質するには、ブラシ１７としての潤滑性と摺動性の特性を阻害する物質を、ブラシ１７の主材料に添加することは出来ない。このような事から、第２実施形態においては、黒鉛質ブラシ１７、及び、黒鉛質ブラシ１７の黒鉛粒子１を結合させる手段として用いられている溶解したフェノール樹脂（溶解フェノール樹脂）に着目し、溶解フェノール樹脂を黒鉛粒子の表面に形成する被膜として用いて、黒鉛粒子表面の滑り摩擦係数を変える様にした。
【００８０】
この方法の一つには、黒鉛粒子の表面に形成される被膜となる溶解フェノール樹脂の粘度を変え、これによって黒鉛粒子表面上の滑り摩擦係数を増大させるためには、黒鉛粒子表面上に形成された溶解フェノール樹脂の被膜の粘度を上げれば良い。つまり、黒鉛粒子１表面の粘度を上げると、黒鉛粒子のすべり摩擦係数が増大し、この結果親粒子と子粒子との間で摩擦力が増大し、黒鉛粒子１の表面に小粒子３６が付着する、しかし、この場合、溶解フェノール樹脂の皮膜の厚みが厚くなると、フェノール樹脂のブラシ全体に占める割合が多くなり、ブラシ１７の潤滑性が悪化したり、摺動性が悪くなるという不具合が発生する。この問題の発生を避けるため、第２実施形態においては、フェノール樹脂の黒鉛に極力添加される量を低減し、且つ、黒鉛粒子１の結合をフェノール樹脂が担うようにする必要がある。これを実現するため、溶解フェノール樹脂の粘度を予め低粘度に調整し、設定した薄い膜厚で黒鉛粒子全体に溶解フェノール樹脂の皮膜を形成する。その後、乾燥工程において溶解フェノール樹脂の溶媒を飛ばし、溶解フェノール樹脂の粘度を高め、黒鉛粒子１の表面の滑り摩擦係数を上げる。この様な工程によって、黒鉛粒子１の表面状態の改質が出来、黒鉛粒子１と銅粒子２との接触における摩擦力と摩擦時間が確保でき、黒鉛粒子と銅粒子とのメカノケミカルな結合が行われる。
【００８１】
【効果】
本発明によれば、黒鉛質ブラシの主成分である黒鉛粒子に、黒鉛よりも導電率が高い金属粒子の被膜を黒鉛粒子の周囲に形成して焼結させたことから、金属粒子の被膜によって電荷が移動する経路ができ、アーク放電が発生する際に、金属粒子に電荷が帯電しても、金属粒子に帯電した電荷は、隣り合う金属粒子間を自由に伝導することができる。この電荷の移動により、アーク放電のエネルギーの一部を消費することができる。
【００８２】
更に、金属粒子に集まった電荷は空間に放出されるが、金属粒子は黒鉛粒子の表面に被膜として形成されているため、電荷を放電する部位は、無数に近い数多くの部位からなるため、放電エネルギーが分散され、一つの放電エネルギーの大きさは著しく小さくなる。これによって、アーク放電による昇温が抑制でき、非晶質炭素と黒鉛粒子との膨張／収縮による結合破壊と、金属粒子の昇華による非晶質炭素と黒鉛粒子との結合破壊が抑制できるので、黒鉛質ブラシの摩耗が抑制でき、ブラシの寿命を向上させることができる。
【００８３】
この場合、金属粒子は、銅粉から成る構成とすれば、黒鉛質ブラシの材料を変えることにならないので、本発明を使用して容易に黒鉛質ブラシを製作することができる。
【００８４】
また、本発明によれば、黒鉛粒子よりも導電率が高い金属粒子を、フェノール樹脂の周囲に設けて金属被膜を形成し、金属被膜の内部のフェノール樹脂を溶解させて、金属被膜で覆われたカプセルを形成する。フェノール樹脂溶液の中でカプセルを分散させ、分散させたカプセルを黒鉛粒子の周囲に塗布して、フェノール樹脂が塗布された黒鉛粒子を焼結することにより、金属粒子による電荷が移動する経路が黒鉛粒子の周囲に形成され、耐摩耗性に優れた黒鉛質ブラシを作ることができる。
【００８５】
更に、本発明によれば、黒鉛粒子の表面に、所定粘度を有するフェノール樹脂の被膜を形成し、箔粉状の金属粒子をフェノール樹脂の被膜が形成された黒鉛粒子に加圧結合し、結合した黒鉛粒子を焼結することにより、耐摩耗性に優れ、耐摩耗性に優れた黒鉛質ブラシを作ることができる。
【００８６】
これは、黒鉛粒子の表面にフェノール樹脂の被膜を形成するが、黒鉛粒子の表面に形成されるフェノール樹脂の被膜は、所定の粘性をもっていることから、黒鉛粒子の表面の摩擦係数を増大させることができる。
【００８７】
一方、黒鉛粒子の表面に結合させる金属被膜は、黒鉛粒子に加圧結合する際に、銅箔を加圧粉砕させた片状の粒子を用いれば、黒鉛粒子と箔粉状の金属粒子とは接触面積を確保し易くなり、加圧結合時には両者との接触部位で確実に摩擦力を発生し易い粒子構造となるので、両者の結合を強固とすることができる。
【００８８】
この場合、結合工程は、メカノヒュージョン法による結合を行えば、摩擦係数が増大した黒鉛粒子の表面に対して、箔状のために接触面積を確保した状態で、メカノケミカルな反応による分子間での共有結合を行うことができるので、より結合が強固なものとなる。よって、黒鉛粒子の周囲にメッキを設けた場合に比べて、メカノヒュージョン法による結合は分子間同士が共有結合となるため、メッキの如く容易に黒鉛粒子から剥れることが防止され、ブラシは摩耗しにくくなり、ブラシの寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における黒鉛質ブラシが適用されるモータの断面図である。
【図２】  本発明の第１実施形態における黒鉛粒子の構造を示す模式図である。
【図３】  図２に示す黒鉛粒子の表面構造の要所部分拡大図である。
【図４】  本発明の第１実施形態における黒鉛質ブラシを作る製造方法である。
【図５】  図４に示す製造方法の過程で作られる黒鉛粒子の構造を示す模式図である。
【図６】  本発明の第２実施形態における黒鉛質ブラシを作る製造方法である。
【図７】  本発明の黒鉛質ブラシを作る過程において用いられるメカノヒュージョン装置の動作説明図である。
【図８】  図７に示すメカノヒュージョン装置により作られてゆく粒子の状態を示す模式図であり、（ａ）は親粒子と小粒子との分散・混合状態、（ｂ）は圧縮力とせん断力による融合化過程の状態、（ｃ）は粒子の融合化状態を示す。
【符号の説明】
１  黒鉛粒子
２  金属粒子（電解銅粉）
３  非晶質炭素
４  被膜（銅被膜）
５  電荷の移動経路（導電パス）
６  カプセル
７  ペレット状の樹脂
１０  モータ
１３  ロータ
１６  整流子
１７  黒鉛質ブラシ（ブラシ）
３５  親粒子
３６  小粒子
３７  接触面
Ｓ３  被膜形成工程
Ｓ５，Ｓ２１  溶解工程
Ｓ７  分散工程
Ｓ９，Ｓ２２  付着工程
Ｓ１１，Ｓ２５  結合工程
Ｓ１５，Ｓ２９  焼結工程
【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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