JPS6166547A - 回転電機用ブラシ - 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】 【発明の利用分野］ この発明は、モーターや発電機等の回億電磯用ブラシの改良に関し、より詳しくは研磨性の回転電機用ブラシの改良に関する。 【従来技術】

シリカやアルミナ等の研磨剤を少量添加した回転電機用
ブラシが知られでいる（例えば、「電機用ブラシとその
使い方」　１１５〜１１６９　昭和５１年　日刊工業新
聞社　発行）、加える研磨剤は珪石や砕砂を粉砕した結
晶質のシリカ、あるいは結晶質のアルミナで、平均粒径
が１μ以上の大きなものが用いられている。研磨剤の添
加目的は、ブラシの使用時にフンミニチーターの表面に
発生する黒色の皮膜を除去することにある。この黒色皮
膜はフンミニチーター等からの亜酸化銅とブラシからの
黒鉛とを主成分とし、導電性が低いため回転篭８！機器
の整流性能の低下や出力の低下の原因となる。 しかしながらこれらの研磨剤は平均粒径が１μ以上と大
きく、結晶質で鋭い結晶面を有するため、フンミニチー
ターやブラシを磨耗させる欠点があところで自動車電装
用等に使用される回転電機用ブラシは、主として金属と
黒鉛との混合物からなっている。この様なブラシは、ブ
ラシの摺動面に黒鉛を主成分とする黒色の皮膜が生じ、
回転電機の出力が低下するという問題が有る。使用開始
直後には、ブラシの摺動面は金属と黒鉛の混合比に対応
した表面組織を示しているが、使用を続けると、摺動面
はブラシ中の黒鉛が薄い皮膜状となってその表面を覆い
、その導電性が低いためブラシとフンミュテーター間の
接触抵抗が増し、出力が低下する。　ブラシの摺動面に
形成されるこの様な皮膜は、従来から公知の結晶質で平
均粒径が１μ以上の研磨剤では除去することが出来ない
。その理由は明らかではないが、このブラシ中の研磨剤
が硬くて粒子が大きすぎ、コンミニチーター表面に形成
される皮膜中に移行しないためブラシ表面の研磨が行わ
れないものと推定される。

【発明の目的】 この発明は、研磨剤の改良によりフンミュテーターやブ
ラシの磨耗を抑制することを目的とする。 この発明は、金属と黒鉛との混合物からなるブラシに対
する副次的課題として、ブラシの摺動面に生じる黒色の
皮膜を除去し、回転電機機器の出力低下を防止すること
をも目的とする。

【発明の構成１ この発明は、回転電機用ブラシに、０．０２〜２重量％
の、平均粒径がｌｌ１１μ〜１００＋＋＋μでシリカを
主成分とする無定形化合物を均一に添加したものである
。 ブラシの主成分としては、金属と黒鉛との混合物、ある
いは黒鉛単味のもののいずれも用いうる６しかしブラシ
の摺動面の皮膜を除去することの必要性の５αからは金
属と黒鉛との混合物に対して特に有効である。 添加するシリカ系化合物の効果はブラシの総重量に対す
る添加量で定まるので、ブラシの総重量を１００重量％
ととして、シリカ系化合物の添加量を重量％単位で示す
こととする。 【実施例】 ブラシの材料について説明する。黒鉛としては、炭素黒
鉛、電機黒鉛、天然黒鉛等のいずれをも用い得る。また
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等の有機バイ
ングーを用いる場合、バインダーは後の焼成により炭素
に転化するので、バインダーから生ずる炭素も黒鉛に換
算して黒鉛の量を定めるものとする。 黒鉛は単味で、あるいは導電性を増すための銅等の金属
粉と混合して用いる。金属粉としては、銅の他に銀、ア
ルミニウム、スズ、鉛、鉄、ニッケル、マンガン等が好
ましい。金属粉と黒鉛粉との混合量は、金属粉１０〜８
０重量％に対し黒鉛粉９０〜２０重量％が好ましく、よ
り好ましくは金属粉３０〜８０重量％に対し黒鉛粉７０
〜２０重量％とする。 ブラシは金属や黒鉛とシリカ系化合物のみで構成しても
良いが、これ以外の成分を排除するものではない。他の
成分としては、例えば１〜４重量％程度の二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、あるいは窒化ホウ素等があ
る。 用いるシリカ系化合物は、ＳｉＯ□単昧とすることが好
ましいが、シリカを主成分とするものであれば良く、例
えばＳｉｎ、中の５ｉｊｌｔ子を１０〜３０モル％程度
Ａ１原子で置換したシリカアルミナ化合物等も用い得る
。シリカ系化合物は無定形の非晶質のものに限られる。 無定形のものはフンミュテーターやブラシを磨耗させろ
ことが少く、しかもブラシ摺動面の皮膜を効率的に除去
することが出来る。 本発明に使用するシリカ系化合物は一般に、５ｉｃ１４
の加水分解、有機硅素化合物の分解、アルカリ金属の硅
酸塩の酸による分解等によ１）得られる、シリカを主成
分とする無定形化合物が好適に使用出来る。 次にシリカ系化合物の効果はその平均粒径により定まり
、かつ使用し得る範囲は平均粒径が１ｍμ〜Ｌｏｏｍμ
のものに限らる。なお平均粒径のさらに好ましい範囲は
３〜７０ｍμである。平均粒径が１ｍμ以下のものは製
造自体が困難であり、しかも取扱いも難しく、実用的価
値を欠く。一方１００ａ＋μ以上のものは、ブラシ摺動
面の皮膜を除去できないだけでなく、コンミニチーター
やブラシを磨耗させる０粒度分布については小さいこと
が好ましいが、許容される粒径の範囲が広いため、通常
は問題にならない、なお特に限定する趣旨ではないが、
粒径が１００＋ｎμ以上のものとｌｌ１１μ以下のもの
との合計量が、シリカ系化合物の全量の２０重量％以下
とすることが好ましい。 シリカ系化合物の添加量は、０．０２〜２重量％に限ら
れる。これ以下では効果が全くなく、これ以上ではコン
ミニチーターやブラシの磨耗が著しくなる。なお添加効
果はブラシの総重量に対する添加量で定まるので、ブラ
シの総重量を１００重量％ととして、添加量を示す、シ
リカ系化合物はブラシ中に均一に分布している必要が有
る。ここに均一とは、ブラシの表面に偏析したり、ブラ
シの内部に島状に偏析したりしたものを除く意味である
。不均一であれば、極部的磨耗が生じ、かつ皮膜の除去
に有効でない。 ブラシの製造は例えば次のようにして行う。 黒鉛粉あるいは金属粉と黒鉛粉との混合物にシリカ系化
合物を加え、均一に混合した後に、金型等によりプレス
成型し、焼結してブラシを完成す為。 ここでシリカ系化合物として疎水性のもの、例えばシリ
カ表面のＳ　ｉ−ＯＨ基の一部が５ｉ−ＣＨ−基で置換
された様なもの、を用いることが好ましい。 疎水性のものはブラシ原料の流動性を増し、金型等への
充填密度を高め充填量を安定化させる。 試験例について説明する。フェノール樹脂で処理した天
然黒鉛粉３０重量部（樹脂が熱分解した時に残留する炭
素と天然黒鉛の総量を意味する）に、７０重量部の電解
銅粉と、各平均粒径の疎水性の乾燥した無定形ＳｉＯ２
粉末を加え、混合機で約１時間混合した。ブラシ材料を
金型を用いてブレ又成型し約６００″Ｃで焼結し、ブラ
シを得た。 自動車用の１．ＯＫＷのスターターモーターにブラシを
組付け、エンジンを２秒間回転させ２８秒間休止させる
ことを１サイクルとして、１０゜０００サイクル動作さ
せた。モーターの試験前後での出力低下率、およびコン
ミニチーターとブラシの磨耗量を測定し、性能を評価し
た（試料１〜６）。 比較のため、研磨剤無添加のもの（試料１１）、珪砂を
粉砕して得た結晶質のＳｉＯ□粉末を添加したもの（試
料１２〜１４）についても、同時に試験を行った。 結果を表に示す。 試料Ｎｏ　　　ＳｉＯ２５ｉＯ＝量 □　平均粒径（ａ＋μ）−Ω１景澹Ｄ １　　　　　７　　　　２．０ ２　　　　１２　　　　０．０５ ３　　　　１２　　　　０．５ ４　　　　１２　　　　１．０ ５　　　　１２　　　　２．０ ６　　　　４０　　　　１．０ １１Ｘ　　　　　　　　　　　　０ １２＊　　　　４０ｍμ　　　３．０ １３×　　　４μ　　　　１．０ １４）ｉＥ　　　４０μ　　　　１．０Ｘ；　Ｘ印は比
較例。 モーター出力　フンミュテーター　ブラシ磨耗量−電工
！豆０−産乳ｌｂｍｌ−（＝ｎｍ　）Ｓ、Ｏ０００８１
，３２ ７、，８０，０６１，１０ ６，１０，０？　　　　　　１，１５ ２．４　　　　０．０？　　　　　　１，０８４．２　
　　　０，１０　　　　　１，３０３．５　　　　０．
０？　　　　　　１．２５１０．２　　　　０，０７　
　　　　１，１２８、Ｓ　　　　　Ｏ，１８１，６０ ９，８０，２１２，１０ １０，５０，３５２，４５ 実施例のブラシと比較例のものとを対比すると、出力の
低下防止や、フンミュテーターやブラシの磨耗防止に優
れた効果が得られることがわかる。 なお、単線の黒鉛を主成分とするブラシの場合も、ブラ
シやフンミュテーターの磨耗の防止について類似の結果
が得られた。試験例について詳細に検討すると、試料６
（実施例）と試料１２（比較例）とから、無定形のもの
の使用によりフンミュテーター等の磨耗を抑制しつつ、
出力の低下を防ぎ得ることがわかる。Ｓ＋Ｏｚの平均粒
径の効果については、試料１，４．６から、平均粒径１
２ｍμのもので最大の効果が得られることがわかる。な
お平均粒径約１μの無定形５ｉｎ２を１重量％加えた場
合、比較例の試料１２と類似の結果が得られた。 Ｓ　ｉ　Ｏ２の添加量については、試料２，３，４．５
の比較から、１．０重量％で最良の結果が得られること
がわかる。表には示さないが、手粉粒径４０ｍμのＳｉ
ｏ２を約４重量％加えた場合、出力の低下防止には有効
であるものの、フンミュテーターやブラシの魔耗につい
ては、試料１２の比較例と同様の結果となった。

【発明の効果】

この発明では、フンミュテーター表面の皮膜を有効に除
去しつつ、かつフンミュテーターやブラシの磨耗を抑制
することが８米る。黒鉛と金属との混合物を主成分とす
るブラシの場合、従来不可能であったブラシ表面の黒色
皮膜の除去を可能とし、モーター等の出力の低下を防止
することが出来る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属と黒鉛との混合物および黒鉛単味からなる群
   の一員の物質をブラシの主成分とする回転電機用ブラシ
   において、 前記ブラシには、ブラシの総重量に対して０．０２〜２
   重量％の、平均粒径が１ｍμ〜１００ｍμでシリカを主
   成分とする無定形化合物を均一に添加したことを特徴と
   する回転電機用ブラシ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の回転電機用ブラシに
   おいて、 前記ブラシの主成分は金属と黒鉛との混合物であり、か
   つ金属と黒鉛との混合比は金属が１０〜８０重量％で黒
   鉛が９０〜２０重量％であることを特徴とする回転電機
   用ブラシ。