JPH0940989A

JPH0940989A - 摺動接点材料

Info

Publication number: JPH0940989A
Application number: JP7193045A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Uda; 成徳宇田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】摺動接点材料の高品質と長寿命化を実現する
優れた構成を提供する。【構成】使用電圧：０．５〜３０Ｖ、使用電流：１０
〜５００mAの範囲で使用されるＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｃｕ，Ｎｉのうち少なくとも１種以上を成分とする
摺動接点材料において、ＡｌおよびＳｉの内１種または
２種以上の金属を０．０１〜０．５重量％均一に分散さ
せることにより、接触安定性を向上させ高品質で長寿命
化を実現した小型モータを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばテープレコー
ダー，ＶＴＲなどに使用される使用電圧：０．５〜３０
Ｖ，使用電流：１０〜５００mAの小型モータの摺動接点
材料すなわち０ラシ・整流子材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】接点開閉回数の最も多い小型モータの例
で説明すると、一般に小型モータのブラシは弾性を有す
る導電材料で母体が構成され、たとえば銅・ベリリウム
銅・銅チタン合金・リン青銅・洋白の薄板材あるいは線
材に貴金属合金（たとえば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｃｕ，Ｎｉなどおよびこれらの合金）を加熱・加圧によ
り圧接した構造である。整流子もまた同様の方法で製造
される。

【０００３】これらの摺動接点材料は、コミュテータ回
転時にブラシ摺動部の整流子片に対する接触面に異常な
溶着が生じたり、金属と金属との摺動によって摩擦係数
が高くなり、異常摩耗を発生し寿命が極度に短くなるこ
とがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように摺接するブ
ラシ・整流子は、接点の開閉により電気火花が発生し、
この電気火花の発生にともなって電気ノイズが発生した
り、ブラシと整流子との摺動部に溶着が発生し寿命が極
度に短くなるなど、不具合な状態が生じる。

【０００５】本発明は、これらの欠点を解決するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉなどの成分
からなる摺動接点材料に、ＡｌおよびＳｉの内１種また
は２種以上の金属を０．０１〜０．５重量％均一に分散
する。

【０００７】

【作用】これまでのＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎ
ｉなどを成分とする摺動接点材料に、ＡｌおよびＳｉの
内１種または２種以上の金属を０．０１〜０．５重量％
均一に分散したものが、摺動界面で酸化され電気絶縁性
の硬質粒子となりこの粒径が２Å〜５００Åの場合は、
たとえブラシ・整流子間に硬質粒子が挟まったとしても
この粒径が微小であることからブラシ・整流子間の距離
が微小で、トンネル効果により通電には何ら支障が起こ
らず接触不良の原因とはならない。

【０００８】また微小粒子がころの働きをするので潤滑
剤としての効果を発揮し、かつ金属同士の溶着を防止す
ることでブラシ・整流子の耐摩耗性を著しく向上させ
る。

【０００９】なおこの小型モータを多価アルコールの雰
囲気に保つ場合、多価アルコール（たとえば２−メチル
−２，４−ペンタンジオールへプロピレンオキサイド１
モル重合させたもの）の２Å〜５００Åの潤滑膜が形成
される。この潤滑膜厚は機器に使用される接着剤から蒸
発するトルエン，キシレンなどの芳香族炭化水素が接点
部表面に吸着することを防ぎ、電気絶縁性の黒化物の生
成を防止するとともに、ブラシの摺動面の潤滑性を向上
させ、かつ摺動接点間の接触抵抗を減ずるためさらに有
効である。

【００１０】

【実施例】以下本発明の貴金属接点材料に硬質粒子を混
合する製造方法として、５種類の実施例について説明す
る。

【００１１】（１）アルミニウム拡散を行う接点材料の
製造方法（接点材がＡｇまたはＡｕの場合）。

【００１２】ＡｇまたはＡｕの貴金属接点材料板にアル
ミニウム板を重ねて、Ｈ₂ガス雰囲気中で３０分間〜６
０分間熱処理を行い、アルミニウムを接点材料へ拡散さ
せる方法である。その製造方法を図１で説明する。

【００１３】（２）珪素拡散を行う接点材料の製造方法
（接点材がＡｇの場合）。Ａｇの貴金属接点材料板にシリコン板を重ねて、Ｈ₂ガ
ス雰囲気中で１２時間〜２４時間熱処理を行い、珪素を
接点材料中へ拡散させる方法である。その製造方法を図
２で説明する。

【００１４】２種類の実施例としては、整流子材質へＡ
ｌおよびＳｉの内１種または２種以上の金属を０．０１
〜０．５重量％均一に分散させたものを説明したが、ブ
ラシ材質へ分散させたものも同様の効果が得られる。

【００１５】さらに摺動接点材料の使用される雰囲気が
多価アルコール（たとえば２−メチル−２，４−ペンタ
ンジオールへプロピレンオキサイド１モル重合させたも
の）である場合は、さらに良好な結果が得られた。

【００１６】以下本発明で得られた実施例の結果と効果
について説明する。なお（表１）〜（表１８）の中で材
料％と表示しているが、これらはすべて重量％とする。

【００１７】（表１）は、本発明の一実施例による製造
方法で得られた実験結果を示したもので、ブラシ材質が
Ａｕ１０％，Ａｇ３０％，Ｐｔ１０％，Ｐｄ３５％，Ｃ
ｕ１５％で、整流子材質がＡｇ９２％，Ｃｕ６％，Ｎｉ
０．２％であり整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が
０．００５重量％のものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】（表２）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．０１重
量％のものである。

【００２０】

【表２】

【００２１】（表３）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．２５重
量％のものである。

【００２２】

【表３】

【００２３】（表４）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．５０重
量％のものである。

【００２４】

【表４】

【００２５】（表５）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．７５重
量％のものである。

【００２６】

【表５】

【００２７】（表６）は、ブラシ材質がＡｇ７０％，Ｐ
ｄ３０％で整流子材質がＡｕ６０％，Ａｇ４０％であ
り、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．００５
重量％のものである。

【００２８】

【表６】

【００２９】（表７）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表６）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．０１重
量％のものである。

【００３０】

【表７】

【００３１】（表８）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表６）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．２５重
量％のものである。

【００３２】

【表８】

【００３３】（表９）は、本発明の他の実施例の実験結
果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表６）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．５０重
量％のものである。

【００３４】

【表９】

【００３５】（表１０）は、本発明の他の実施例の実験
結果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表６）と同じ
で、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．７５重
量％のものである。

【００３６】

【表１０】

【００３７】（表１１）は、（表１）とブラシ・整流子
の材質が同一で、モータ運転雰囲気を多価アルコール
（２−メチル−２，４−ペンタンジオールへプロピレン
オキサイド１モルを重合させたもの）とした本発明の実
施例の実験結果を示したもので、整流子材質へのＡｌお
よびＳｉの配合が０．００５重量％のものである。

【００３８】

【表１１】

【００３９】（表１２）は、本発明の他の実施例の実験
結果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、モータ実験雰囲気は（表１１）と同じで、整流子材
質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．０１重量％のもので
ある。

【００４０】

【表１２】

【００４１】（表１３）は、本発明の他の実施例の実験
結果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、モータ実験雰囲気は（表１１）と同じで、整流子材
質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．２５重量％のもので
ある。

【００４２】

【表１３】

【００４３】（表１４）は、本発明の他の実施例の実験
結果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、モータ実験雰囲気は（表１１）と同じで、整流子材
質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．５０重量％のもので
ある。

【００４４】

【表１４】

【００４５】（表１５）は、本発明の他の実施例の実験
結果を示し、ブラシ材質と整流子材質は（表１）と同じ
で、モータ実験雰囲気は（表１１）と同じで、整流子材
質へのＡｌおよびＳｉの配合が０．７５重量％のもので
ある。

【００４６】

【表１５】

【００４７】（表１６）は従来例１で、ブラシ材質がＡ
ｕ１０％，Ａｇ３０％，Ｐｔ１０％，Ｐｄ３５％，Ｃｕ
１４％，Ｚｎ１％で、整流子材質がＡｇ９２％，Ｃｕ６
％，Ｎｉ０．２％であり、整流子材質へのＡｌおよびＳ
ｉの配合が０重量％のものである。

【００４８】

【表１６】

【００４９】（表１７）は従来例２で、ブラシ材質がＡ
ｇ７０％，Ｐｄ３０％で、整流子材質がＡｕ６０％，Ａ
ｇ４０％であり、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合
が０重量％のものである。

【００５０】

【表１７】

【００５１】（表１８）は従来例３で、（表１６）とブ
ラシ・整流子の材質が同一で、モータ運転雰囲気を多価
アルコール（２−メチル−２，４−ペンタンジオールへ
プロピレンオキサイド１モルを重合させたもの）とした
もので、整流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合が０重量
％のものである。

【００５２】

【表１８】

【００５３】実験に使用したモータは、直流モータで外
径：30mm，高さ：25ｍ、定格出力：0.1Ｗ、実験時の運
転条件がＤＣ電圧：4.2Ｖ，電流：25mA，整流子径：1.5
〜5.0mmΦ，モータ回転数：2000〜8000rpm，ブラシ幅：
0.5〜1.5mm，ブラシ接触圧力：1.5〜5ｇである。

【００５４】寿命の判定基準は、整流子の摩耗深さを表
面粗さ計で測定し３０μmを越えた時か、あるいは日本
工業規格の試験方法にもとづいた回転ムラ測定器で測定
し、ワウ・フラッター値がＪＩＳｗｒｍｓ値で0.1％ｗ
ｒｍｓを越えた時のいずれかで判定した。

【００５５】なお、（表１）〜（表１５）へ対応する整
流子材質へのＡｌおよびＳｉの配合例を示すが、この配
合はこの表以外の整流子材質においても同様の結果を得
た。

【００５６】なお硬質粒子が0.75重量％以上の場合は、
絶縁物としての性質が顕著となりワウ・フラッター特性
値からも極端な特性の劣化が見られ寿命が短くなった。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、（１）ＡｌおよびＳｉの金属を均一に分散させた貴金属
摺動接点材料を使用したモータは、ＡｌおよびＳｉの金
属成分が摺動界面で酸化され硬質粒子となる。この硬質
粒子の潤滑作用により摺接面の異常摩耗を防止できる。

【００５８】（２）ＡｌおよびＳｉの金属を均一に分散
させた貴金属摺動接点材料を使用したモータは、Ａｌお
よびＳｉの金属成分が摺動界面で酸化され硬質粒子とな
る。この硬質粒子の潤滑作用により、溶着とこれによる
擦過損傷を防止できる。

【００５９】（３）ＡｌおよびＳｉの金属を均一に分散
させた貴金属摺動接点材料を使用したモータは、Ａｌお
よびＳｉの金属成分が摺動界面で酸化され硬質粒子とな
る。この硬質粒子の潤滑作用により、ワウ・フラッター
特性の向上を図ることができる。

【００６０】（４）ＡｌおよびＳｉの金属を均一に分散
させた貴金属摺動接点材料を使用したモータは、Ａｌお
よびＳｉの金属成分が摺動界面で酸化され硬質粒子とな
る。この硬質粒子の潤滑作用と、多価アルコール薬品が
小型モータのブラシおよびコミュテータ・セグメントの
摺動部表面へ吸着することにより、潤滑作用がはたら
き、摺動面の異常摩耗を防止できる。などの優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における貴金属接点材料に硬
質粒子を混合する製造方法を示す図

【図２】本発明の他の実施例における貴金属接点材料に
硬質粒子を混合する製造方法を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 103:04 125:04 125:26 129:16）Ｃ１０Ｎ 10:02 10:06 10:16 40:14 40:18 50:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】使用電圧：０．５〜３０Ｖ、使用電流：１
０〜５００mAの範囲で使用されるＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｃｕ，Ｎｉのうち少なくとも１種以上の成分で構成
される摺動接点材料に、ＡｌおよびＳｉの内１種または
２種以上の金属を０．０１〜０．５重量％均一に分散し
た摺動接点材料。
【請求項２】使用電圧：０．５〜３０Ｖ、使用電流：１
０〜５００mAの範囲で使用されるＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｃｕ，Ｎｉのうち少なくとも１種以上の成分で構成
される摺動接点材料に、多価アルコール（たとえば２−
メチル−２，４−ペンタンジオールへプロピレンオキサ
イド１モル重合させたもの）の２Å〜５００Åの潤滑膜
の存在下で、ＡｌおよびＳｉの内１種または２種以上の
金属を０．０１〜０．５重量％均一に分散した摺動接点
材料。