JPH01298666A - 回転電機の集電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転電機の集電装置に係わり、更に詳細には、
フラジと摺動接触して電流の授受を行なう集電環（スリ
ップリングあるいは整流子）に関する。

〔従来の技術〕

回転電機の集電装置は、回転界磁型交流発電機の界磁電
流の供給、回転電機子型直流電動機における電機子電流
の供給、電車における駆動電力の供給など、静止体から
回転あるいは直線運動体内部に電流や電力を供給するこ
とは周知の通りである。この種の集電装置は、静止体の
ブラシと回転体の集電環（スリップリングあるいは整流
７−）とが機械的に接触して、電流の授受を行うもので
。

その構造そのものは簡易である。

ところで、近年においては、回転電機の単機容量の増大
、高周速回転あるいは小型軽量化などが進み、ブラシ装
荷の高密度化およびブラシ電流密度が大きくなる傾向に
ある。このため、ブラシ摩耗の増大、集電環の荒損など
回転ｆｆｉ機の運転上の障害も増え、その保守２点検が
繁雄化している。

この対策として最近、特開昭６１−４１７８号公報等に
開示されるように導電性セラミックスを用いた集電環、
およびブラシが注目されている。導電性セラミックスを
用いた従来例について第６図〜第９図より説明する。

第６図は１回転型機の集電装置の従来例を示す概要図、
第７図は第６図のＡ−Ａ’力方向らみた断面を示す。こ
れらの図に示すように１回転型機の回転子軸１に絶縁物
２を介して配されたスリップリング３があり、スリップ
リング３の外周にブラシ４が摺動可能に接触している。

スリップリング３は５回転軸１の軸中心側に固定配置さ
れる銅、鋼、鉄などの環状金属基材３ｂと、金属基材３
ｂの外周に嵌合固着した導電性セラミックス製の円筒体
３ａとで構成され、セラミックス円筒体３ａの表面がブ
ラシ４と摺動する。

電気的には、ブラシ４が円筒体３ａの表面上を摺動接触
して、リード線６を介して図示しない回転電機の巻線な
どに電流を授受する。リード線６は。

スリップリング３の側面を押圧するリング５で圧接され
る。円筒体３ａを構成する導電性セラミックスとして代
表的なものは、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイト）、
５ｉａＮ４（窒化けい素）のセラミックス基板に、Ｚｒ
Ｂｚ（シリコニウムポライド）などの導電性添加物を配
合し、その配合割合を変えて高温焼結する。ＳｉＣや５
ｉ３Ｎｉは細かい粒子の多結晶体として高温焼結され、
硬い１つの物体となる。この場合のセラミックスの粒形
は、必ずしも球形ではなく尖鋭状のものもある。

このようにブラシと摺動接触する集電環外周面のセラミ
ックス化は、腐食性ガス、油、ダストあるいは極低湿度
、高湿度の雰囲気など多岐にわたる集電環荒損の発生要
因に対して、その影響をほとんど受けなくなる。特にセ
ラミックスの焼結温度が鉄、銅系金属より融点が高いの
で、ブラシ火花などによる耐荒損性は極めてすぐれてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、その反面、次に挙げる種々の改善すべき点があ
った。セラミックスのような脆性材料は、金属材料に比
較して破壊靭性が著しく低く１例えばタービン発電機の
スリップリングのように周速が７０〜８０　ｍ　／　ｓ
に及ぶ高速回転体への適用は、スリップリングの破壊、
飛散の危険性がある。また、従来の如くセラミックス円
筒体３ａを金属基材に嵌合する構造では、セラミックス
と金属材料との接着性（ぬれ）が悪く、そのため、第６
図に示したように、リード線６の接続はリング５で圧接
する構造としたり、あるいは金属材の溶着照射面を介し
て接続するなど１部品工数が増え、作業上の手間を要し
た。

また、従来のセラミックス型集電装置の電気的特性をみ
ると、既述したように金属基材と円筒セラミックスとの
接着性（ぬれ）が悪いので、その接触境界部分の接触抵
抗が大きくなる傾向があった。このような接触抵抗の増
大は、比較的小容量の回転電機でブラシ取付゛け個数が
少ない場合にはそれほど問題にならないが、これが大容
量の回転電機１例えば６００ＭＷ級タービン発電機では
次のような問題が生じる。すなわち、大容量の回転電機
は、正、負極の１極のスリップリングに取付けられるブ
ラシ個数が６０〜８０個と多数個となる。このため、ス
リップリングの軸方向のブラシが８〜１０列にもなり、
軸長も極めて長い構造となる。したがって、円筒体３ａ
と金属基材３ｂとの嵌合い装着による密着性が十分でな
いと、大電流通電時に接触境界部分の接触抵抗による温
度上昇が高くなるという現象が生じる。特にセラミック
スの場合、導電性といえども、汎用の鋼材よりも熱伝導
性は悪く、回転軸の軸中心側への熱移動が乏しいので、
ブラシどの摩擦損、電気損による発熱も相乗して、スリ
ップリング円筒体＋１を品の温度上昇も著しい。その結
果、ブラシの軸摩擦接触によるブラシ摩耗過大、チャタ
リング等の新らたな間層が発生している。

更に導電性セラミックスの円筒体３ａとブラシ４の摺動
状況をみると、第８図に示す如く、運転時間Ｔの経過に
対して、ブラシと円筒体摺動面間との接触電圧降下Ｖａ
に大きな変動が現われることがある。これは第６図で説
明したブラシ４とスリップリング３の円筒体３ａとの接
触境界部分を微視的にみてみると、（１）第９図のよう
に円筒体３ａの個々のセラミックスの粒子形状が不規則
に結合し、その外周面に微少な凹凸面を形成しているこ
と、（２）そして、セラミックス円筒体３ａの基材であ
るＳｉＣや５ｉｓＮ＋は非常に硬質で潤滑性に乏しい材
質であり、一方、ブラシ４の表面には、黒鉛４ａ中に含
まれる僅かな堅硬物質４ｂが露出し、これらの硬質物同
士が突起物の様に接触するので、（１）、（２）に起因
してスリップリングとブラシの摩擦変動が大きく、不安
定接触となるためである。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、集電装置の耐摩耗性。

耐荒損性の向上化を図ると共に、放熱特性、ｉｆ！気特
性及び機械強度を向上させて、高速運転及び大容量の回
転電機にも充分に対応でき、且つコスト的にも有利な回
転電機の集電装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、回転電機のブラシと摺動接触して電流の授
受を行うスリップリング或いは整流子からなる集電環を
有する集電装置において、前記集電環の本体となる環状
の金属基材の外周表面に。

耐摩耗性、耐電弧性に優れた導電性の金属間化合物の被
膜を拡散を伴った原子的結合により形成してなることで
達成される。

ここで、集電環の基材の材質としては、高速回転等の機
械的強度の確保、及び電力を供給するための電気伝導性
を考慮して、これらの要求を満足する素材、例えば銅＋
Ｉｔ鉄等が用いられる。

また、金属基材の表面に形成される金属間化合物の被膜
としては、例えば、導電性を有する窒化物、炭化物、硼
化物等やＮ１ＡＱの合金被服があり、また、これらの金
属間化合物の被膜は、例えば、物理気相蒸気法、化学気
相蒸気法、溶射法等の方法を用いて形成される。

〔作用〕

金属基材（集電環本体）の外周表面に、金属間化合物の
被膜を拡散を伴った原子的結合により形成することで、
金属基材と被膜との結合（密着性）が極めて良好となる
。具体的には、金属基材と被膜との境界が拡散による濃
度勾配によって明確に区別し難い程に結合されて、金属
基材の表面に極めて密着性が優れた表面層が形成される
。

また、集電環の表面に形成される被膜は、薄膜で、集電
環のほとんどが金属基材で占められ、この金属基材が靭
性のある銅、鋼、鉄等で構成されるだめに、集電環の破
壊靭性も被膜の存在によって大きく損われず、且つ被膜
自身も金属基材に高密着結合するので、高周速の回転体
機種への適用にも充分耐えられる構造となる。

更に、集電環は、はとんどが金属基材であるので、回転
電機巻線の電流リード線と摺電環との接続は、金属基材
の側面に直接接続することが可能となり、部品工数の低
減９作業性の向上を図り得る。

更に摺電環本体の外周表面に形成される被膜は。

ブラシと摺動するため、耐摩耗性に優れ且つブラシ火花
等に耐える耐電弧性の金属間化合物で形成されるが、そ
の被膜形成は、例えば物理気相蒸気法、化学気相蒸気法
等の表面処理技術を用いて、非常に緻密な結晶構造の被
膜とすることができるので、従来のセラミックス円筒体
のように不規則な粒形状の突起物が介在せず、被覆表面
が滑らかとなって、その表面の摩擦係数を低くできる。

その結果、ブラシとの摺動接触に際して摩擦変動が小さ
く安定した動特性が得られ、この集電環被膜がブラシの
摺動を阻害することはないので、集電環とブラシとの接
触電圧降下を抑制できる。

また１本発明によれば、前述した如く集電環本体たる金
属基材に被膜が拡散を伴って高密着結合するので、金属
基材と被膜との境界が区別し難い程の結合状態となり、
その結果、金属基材と被膜間の接触抵抗を小さくして電
気伝導性を高めると共に、大電流通電時に接触境界部分
の接触抵抗による温度上昇も抑制することができる。ま
た、集電環とブラシとの摺動接触によって発生する摩擦
熱及び電気損によって発生する熱は速やかに金属基材か
ら回転子軸側に伝達され、熱拡散によりブラシ及びスリ
ップリングの温度上昇を低くすることができる。従って
、集電環及びブラシの電気特性を向上させることができ
る。

〔実施例〕

以上５本発明の実施例を第１図ないし第５図に基づき説
明する。

第１図は本実施例の集電装置の片側極だけを表ねした部
分断面図で、その機能については従来と同様で、既述し
た第６図の従来例と同一符号は同一または共通する要素
を示す。スリップリング３は、その本体３′を銅、鋼、
鉄等で形成し、その外観形状は変わらないが、ブラシ４
と摺動接触する同スリップリングの外表面に本発明の要
旨となる金属間化合物の被膜３ｃが拡散を伴った原子的
結合により形成される。

被膜３ｃは、ブラシとの摺動に対して耐摩耗性。

耐電弧性を有し、且つ油、ダクト、腐食性ガス。

湿度に耐えられる耐荒損性を有し、また、＠気的に良導
体であることが必要である。

このような要求に応えるため、被膜３ｃとして高硬度の
金属間化合物が用いられ、金属間化合物としては１例え
ば各種窒化物、炭化物、硼化物が好ましい。

窒化物としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化ジルコニ
ウム（ＺｒＮ）、窒化ハフニウム（ｏｆＮ）。

窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）。

窒化ニオブニウム（ＮｂＮ）、窒化クロムニウム（Ｃｒ
Ｎ、ＣｒｚＮ）などがある。炭化物としては炭化チタン
（ＴｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）　。

炭化ハフニウム（ＨｆＮ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、
炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ニオブニウム（ＮｂＣ）
、炭化タングステン（ＷＣ）。

炭化硼素（８４Ｇ）、炭化クロムニウム（ＣｒａＣｚ。

Ｃｒ７ｃｓ、Ｃｒｚｓｃｓ）などがある。また硼化物と
しては、硼化チタン（ＴｚＢｚ）＊硼化ジルコニウム（
ＺｒＢｚ）を硼化ハフニウム（ＨｆＢｚ）、硼化バナジ
ウム（ＶＢ２）、硼化タンタル（Ｔ　ａ　Ｂ　２）　１
硼化ニオブニウム（ＮｂＢｚ）、硼化タングステン（Ｗ
２Ｂｓ）ｐ硼化クロムニウム（Ｃｒ　Ｂ　２）　Ｔ硼化
鉄（ＦｅＢ、ＦｅｚＢ）などがある。これらの窒化物、
炭化物及び硼化物の硬さは、約Ｈｖ１５００からＨｖ４
０００程度の範囲内の値を示し、基材材質の銅、鋼、鉄
などの金属材料に比較して高い値にある。このため、金
属材料のみを用いた際に比較して耐摩耗性の向上を図れ
、且つ窒化物、炭化物、硼化物の比抵抗は、約６μΩ・
ｌから８００μΩ・■の範囲内の値を示し、基材３′の
材質の銅、鋼、鉄などの金属材料と同等あるいはわずか
に高い値を示しているが、良導体である。したがって、
銅＋ｆｌｌ−鉄などの基材材質の表面に前述の各種の低
い比抵抗を示す窒化物、炭化物、硼化物の被膜を形成し
ても、電力の供給に影響を及ぼさず、スリップリングと
しての特性を確保できる。

なお、被膜３ｃは、上記のものに限定されず、その他に
も、例えばＡＱＮｉ被膜も要求に応える。

また硅化物は一般に絶縁性を有するものが多いが、導電
性を有するものについては適用可能である。

しかして、被膜３ｃは、特にスリップリング表面に拡散
を伴う原子的結合により形成することが重要である。

被膜形成の表面処理法としては種々の方法があるが１本
実施例では、形成する被膜の材質が金属間化合物の窒化
物、炭化物、硼化物等であることから、化学気相蒸着法
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｆｏｎ
、以下ＣＶＤ法と称する）、物理気相蒸着法（Ｐｈｙｓ
ｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　、以下
ＰＶＤ法と称する）、溶射法などを用いて行われる。

ＣＶＤ法では、金属間化合物となる原料をガス状で供給
し、加熱された基材表面で化学反応により金属間化合物
の被膜が形成される。例えば、窒化チタン被膜の形成で
は、原料ガスとしてチタン源に金属ハロゲン化物のＴ　
ｉ　ＣＱ　＜　　を水素ガスのキャリガスで飽和させて
供給し、窒素源としてアンモニアガス（ＮＩＩａ）ある
いは窒素（Ｎ２）等を用いることにより、 ＴｉＣｌ２＋＋１／２Ｎ２＋２１１ｚ→ＴｉＮ＋４ＩＩ
ＣＱ・・・（１） 或いは、 ＴｉＣｆｆ＋＋ＮＩＩａ＋１／２ＩＩｚ→Ｔ　ｉ　Ｎ　
＋　４　ＩＩ　ＣＱ・・・（２） 等の反応式によってＴｉＮ被膜が形成される。この際の
反応温度は、窒化物の生成自由エネルギー（ΔＧ）によ
って決まる。窒化チタンの場合、（１）式の反応では、
通常６２０℃以上の反応温度を要するが、近年開発され
た直流グロー放電あるいは１３．５６ＭＩＩｚ　　の高
周波放電を用いたプラズマＣＶＤ法によれば、５００℃
程度の低い温度においても窒化チタン被膜を形成できる
。同様に、ＣＶＤ法において他の窒化物、炭化物、硼化
物についても基材表面に被膜を形成することができる。

ＰＶＤ法では、銅、１１．鉄等の金属基材との被膜の密
着性の観点から、イオンミキシング法、イオンブレーテ
ィング法、スパッタリング法、イオン注入法等で行われ
る。例えば、イオンミキシング法では、金属基材（摺電
環本体）の表面に第４ａ、第５ａ及び第６　ａ’族のい
ずれかの金属を蒸若あるいはスパッタリング等で被膜を
形成しながら、例えば窒化物を形成する場合には窒素イ
オン、炭化物を形成する場合には炭素イオンを注入する
ことにより形成できる。窒素イオンを注入する場合には
、窒素ガスやアンモニアガス等窒素を含有するガスを用
い、炭素イオンを注入する場合には、アセチレン（Ｃｚ
Ｈｚ）ｐメタン（ＣＨ４）ガス等を用いればよい。

本発明はこれ、らのガスに限るものではなく、要は窒化
物、炭化物を形成できるガスであればよい。

例えばスリップリング金属基材の表面層にＴｉＮ（窒化
チタン）を形成する場合、表面層に窒素イオンを加速注
入すると同時に、基材表面にＴｉ蒸着膜の生成を行ない
、基材構成原子に打ち込まれた窒素イオンとＴｉ原子の
混合物層が形成される。

この混合物層は金属基材との層間に境界がないので、極
めて密着性がすぐれた表面層が形成される。

また、イオンブレーティング法では、減圧下でチタン源
たる金属チタンを電子ビームを照射して高温に加熱し蒸
発させるとともに、窒素源としてアンモニアガスあるい
は窒素ガスを導入し、蒸発源と基材間でプラズマを発生
させて、チタン及び窒素源を活性状態にして反応させる
。このようにして、窒化チタンを形成し、この窒化チタ
ンをバイアス電位によって基材に加速させて、コーティ
ングを行うものである。他の窒化物も同様に金属源を蒸
発させ、窒素源ガスを添加することで形成できる。炭化
物の場合は、炭素源として例えば炭化水素系ガス、ＣＩ
Ｉ＋等を用いればよい。硼化物の場合には、金属源及び
硼素源を同時に蒸発させ、プラズマにより活性化するこ
とにより形成できる。

また、スパッタリング法では、窒化物、炭化物。

硼化物のターゲットを用いて、スパッタリング作用によ
り基材に被膜を形成できる。また、窒化物の場合は、反
応性スパッタリング、すなわち、金属源を窒素源ガスで
スパッタリングすることにより、金属間化合物とするこ
とができる。また、イオン注入法の如く、金属基材の表
面に窒素イオン。

炭素イオン等を打込んで金属基材自身の表面にこの基材
をベースとした窒化物、炭化物等の被膜を形成してもよ
い。

溶射法は、被膜となる原料を高温、高速状態にして基材
表面に吹付けることでコーティングされる。例えばプラ
ズマ溶射法は、Ａ　ｒ　、　Ｎｚ、ＩＩ　ｅ等のベース
ガスを多量に流しながら、陽極と陰極間に熱プラズマを
発生させて高温、高速のプラズマ炎を生成し、このプラ
ズマ炎の内部に原料の窒化物、炭化物、硼化物等の原料
粉末を供給することにより、これらの粉末は高温に加熱
されるとともに高速に加速されて、基材表面に到達し、
被膜が形成される。プラズマ溶射の場合、ガス組成を制
御することによって目的の被膜を、ＣＶＤ及びＰＶＤ法
に比較して高速に形成できる。しかし、形成された被膜
の表面の粗さはＣＶＤ法及びＰＶＤ法に比較して粗いた
め、目的によっては表面の仕上げ加工を行うことが、摩
擦特性上好ましい。

以上のような方法により形成する金属間化合物（例えば
窒化物、炭化物、硼化物）の被膜の厚さは、剥離しない
厚さであれば、厚い方が摩耗を考慮すると好ましい。一
般的にＣＶＤ法及びＰＶＤ法で形成される膜厚は１００
μｍ程度以下である。

一方、溶射法では１ｍｍ程度以下である。なお、被膜を
厚くするために異なった材質の金属間化合物の層を複数
組み合せることにより改善することもでき、目的に応じ
て被膜を形成することが望ましい。

ここで、被膜３ｃの具体的な形成例を、下達の実施例Ｉ
、ｎにより説明する。

（実施例Ｉ） 本実施例では、金属間化合物（被膜）３ｃは、窒化チタ
ン（Ｔ　ｉ　Ｎ）とし、スリップリング基材として鉄、
鋼基材を用い、この基材表面にイオンミキシング法によ
りＴｉＮ被膜を形成する。具体　　　　−的には、真空
容器内で１０−４〜″″６Ｔｏｒｒ以下で、Ｔｉを基材
表面に蒸着しながら窒素イオンを注入し、窒化化合物（
Ｔ　ｉ　Ｎ）を形成する。イオン注入条件は、Ｔｉ蒸着
速度：３人／ｓｅｅ、加速電圧：２０ＫＶで窒素イオン
注入量は２×１０１８個イオン／ｄである０通常、この
集電装置の集電、摺動材として耐摩耗、低摩擦係数の窒
化物層３ｃを形成するためには窒素イオン注入量は１×
１０１８個イオン／ｄ以上が望ましく、これ以下の量で
は蒸着金属の残留が多く、所要の特性が得られない。

この窒化物層３ｃの厚さは数μｍ程度であり、スリップ
リングはほとんどが金属基材であるので、回転電機内の
巻線への電流授受を行なうリード線６の接続は、第１図
に示す如くスリップリング３の基材３′に通常行なわれ
るボルト８による取付け、あるいは半田付けなどの加工
が可能であり、この部分の作業性が改善される。

第２図〜第４図に本実施例と従来の集電装置を用い比較
した実験結果の一例を示す。

第２図は本実施例のスリップリングを用いたブラシとの
接触電圧降下Ｖｂの時間変化を示す。前述した第８図の
結果と比較して摩擦変動が低く。

ブラシ摺動特性は非常に安定していることがわかる。こ
れはスリップリング表面の窒化物層が鏡面様に緻密に形
成されると共に、その硬さがＨｖ２５０ｏ程度と硬質で
摩擦係数も低いことから、ブラシ黒鉛の不均一な付着や
、黒鉛に混在する堅硬質物粒子が露出しても窒化物層と
の硬質物同志の摺動であり低摩擦係数となるので、ブラ
シ摺動を阻害する要因が解消されるからである。

前述のようにブラシの摩擦変動が低いと、ブラシ集電に
伴うその他の諸特性も著しく改善され、その全効果は大
きい。

例えばブラシ摩耗量をみると、第３図はブラシ電流密度
δと１０００時間あたりのブラシ摩耗量Ｗにおけるブラ
シ摩耗曲線で、従来技術のＬ曲線に対し、本実施例はＮ
曲線で表わされるように約５０％に半減している。

また、各ブラシ電流密度の試験において、運転前後のス
リップリング表面の“荒れ”の変化もほとんど認められ
なかった。

さらにまた同様にブラシ温度Ｔは、第４図に示すように
従来技術ではブラシ温度曲線はＰであり、本発明によれ
ば温度曲線Ｑとなり２０〜３０％の温度低下を図ること
ができる。

これはブラシ摩擦変動が低減されたことよりも、スリッ
プリングを構成する窒化物層とリング基材との境界が拡
散を伴う原子的結合により不明瞭となるので、熱及び電
気伝導性が良好となり、ブラシ摺動接触による摩擦損、
電気損によって発生する熱がスリップリング基材から回
転子軸側に速やかに移動するので、熱放散効果が大きい
ためである。従って、ブラシ及びスリップリング双方の
温度上昇を抑制して、集電装置全体の電気特性を大幅に
向上させることができる。

更に本実施例は、ブラシ火花、荒損等に対する耐力も表
面被膜そのものがセラミックス層であり、その機能は従
来のセラミックス円筒タイプのものと同等の効果を奏す
る。従って、ブラシ火花の大きい難整流機種の場合、表
面層形成膜の厚さを制御することで耐荒損性を高めるこ
とができる。

これは、腐食性ガスが介在する雰囲気における機種につ
いても同様の対処で回避が可能である。

更に、被膜の金属基材（スリップリング本体）に対する
密着性が高く、しかもスリップリングの破壊靭性も基材
並みであり、高周速回転体機種への適用にも充分に耐え
られる。

（実施例■） 本実施例では、ＣＶＤ法による被膜３ｃの形成について
説明する。

本実施例でも、金属間化合物（被膜）３ｃは窒化チタン
（ＴｉＮ）とし、スリップリング基材として鉄材を用い
た例について述べる。ＣＶＤ処理は、減圧容器の反応炉
内に被処理材のスリップリングを配設し、反応炉内を１
０−”Ｔｏｒｒ以下に減圧した後、水素ガスを導入して
８０Ｔｏｒｒに保持しながら、反応炉を外側の抵抗加熱
方式の電気炉によって１０２０℃に加熱する。この状態
で、チタン源たる金属ハロゲン化物の四塩化チタン（Ｔ
ｉＣ１４）及び窒素源たる窒素ガスを供給し、８時間の
処理を行った。この処理によってＴｉＮ被膜が１０μｍ
形成された。

前述の如く金属基材が鉄の場合には、減圧ＣＶＤ法によ
る被膜処理が可能であるが、金属基材の中には、減圧Ｃ
ＶＤ法で処理温度が高いものもある。

この場合には、直流グロー放電で被処理品を陰極に接続
して、前述同様のＣＶＤ処理を行うことで、６００℃、
３時間で１０μｍのＴｉＮ被膜を形成することができる
。

しかして１本実施例も、実施例■と同様の効果を奏し得
る。

なお、上記各実施例では、スリップリングに被膜（金属
間化合物）３ｃとして窒化物のＴｉＮをＰＶＤ法、ＣＶ
Ｄ法により形成した例を説明したが、ＴｉＮ以外の被膜
材質（例えば実施例の冒頭に例挙した各種の金属間化合
物）についても同様の効果が得られる。

また、基材表面に形成する金属間化合物の被膜を複合化
することも可能である。特に溶射法においては、被膜原
料となる窒化物、炭化物、硼化物粉末と、ブラシとの摺
動に際して摩擦特性を改善できる、いわゆる固体潤滑特
性のある物質（例えばＭｏ５ｓ、Ｍｎ５ｚ、ｈ−ＢＮ＋
黒鉛等）とを混合させることで、被膜中にこれらの固体
潤滑要素を分散した組織構造を得ることができる。

また、溶射被膜のみにおいても、例えば第５図に示すよ
うにコーティング条件を制御することで。

目的とする溶射粒子３０間の気孔３１を分散させ。

この気孔３１に固体潤滑要素（鉛等）を含浸させること
によっても、複合状態の組織を形成できる。

以上のような複合組織によって、電気特性を良好に保持
した状態で、摺動特性を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、集電環、ブラシの耐摩耗
性、耐荒損性の向上化を図ると共に、放熱特性、電気特
性及び機械強度を向上させて、高速回転及び大容量の回
転電機にも充分に対応できる集電装置を提供することが
でき、しかも、被膜形成も容易に行い得ると共に、リー
ド線と摺電環との電気的接続作業も簡単に行い得１作業
コストの低減化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す集電装置の部分縦断面
図、第２図は上記実施例のブラシ接触電圧降下の特性図
、第３図は上記実施例と従来の集電装置のブラシ摩耗状
態を比較して表わす説明図、第４図は上記実施例と従来
の集電装置のブラシ温度状態を比較して表わす説明図、
第５図は本発明の他の実施例を示す部分拡大断面図、第
６図はセラミックス型集電装置の従来例を示す部分断面
図、第７図は第６図のＡ−Ａ’断面図、第８図は上記従
来例のブラシ接触電圧降下の特性図、第９図は上記従来
例のブラシと集電環表面との接触状態を表わす説明図で
ある。 １・・・回転子軸、２・・・絶縁物、３・・・集電環、
３′・・・集電環本体（金属基材）、３ｃ・・・金属間
化合物の被膜、４・・・ブラシ。 第１囚 第２の θ↑ｆ’ｓ”。 ６３の ’（’／ｅｘす 第４０ Ｊ　（Ａ／ｃａｔ’　） ＄５　（２） め６０　　　　　１□ 肇８区 升Ｐｌ＋’１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転電機のブラシと摺動接触して電流の授受を行う
   スリップリング或いは整流子からなる集電環を有する集
   電装置において、前記集電環の本体となる環状の金属基
   材の外周表面に、耐摩耗性、耐電弧性に優れた導電性の
   金属間化合物の被膜を拡散を伴つた原子的結合により形
   成してなることを特徴とする回転電機の集電装置。 ２、第１請求項において、前記金属間化合物の被膜は、
   窒化物、炭化物、硼化物のいずれか１つで構成してなる
   回転電機の集電装置。 ３、第１請求項において、前記金属間化合物の被膜は、
   ＮｉＡｌの被膜よりなる回転電機の集電装置。 ４、第１請求項ないし第３請求項のいずれか１項におい
   て、前記金属間化合物の被膜は、物理気相蒸気法、化学
   気相蒸気法及び溶射法のいずれか１つの方法を用いて形
   成してなる回転電機の集電装置。 ５、第１請求項ないし第４請求項のいずれか１項におい
   て、前記金属間化合物の被膜は、ブラシに対する摩擦特
   性を改善するための固体潤滑材を含有してなる回転電機
   の集電装置。 ６、第１請求項ないし第５請求項のいずれか１項におい
   て、前記金属間化合物の被膜は、異なつた材質の金属間
   化合物を少なくとも２層以上積層してなる回転電機の集
   電装置。