JP4333077B2

JP4333077B2 - Graphite brush and method for producing graphite brush

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Publication number: JP4333077B2
Application number: JP2002122747A
Authority: JP
Inventors: 博小林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003313076A

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a graphite brush made from graphite as a raw material and a method for producing a graphite brush for producing the graphite brush.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 1, a motor is driven by energizing a rotor 13 having a shaft 12 within a housing 11 that is rotatably supported. For example, a DC motor in the motor 10 will be described as an example. The motor 10 has a shaft 12 protruding from a housing 11 so as to be rotatable. The shaft 12 is supported by a housing, and the shaft 12 is provided with a laminated iron core (core) 14 integrally having teeth, and a coil 15 is wound around the core 14. The end of the coil 15 wound around the core 14 is electrically connected to a commutator 16 provided on the shaft, and the commutator 16 is supplied with power via a brush 17 so that the coil 15 Is energized.
[0003]
On the other hand, a permanent magnet 18 is disposed on the inner wall of the housing 11 so as to face the rotor 13 with a predetermined gap. When the rotor 13 is assembled in the housing, when the coil 15 is energized, the rotor An attractive / repulsive force due to electromagnetic force acts between 13 and the permanent magnet 18. In the motor 10, the rotor 13 is rotated by the electromagnetic force generated at this time. When the motor 13 is driven and the rotor 13 rotates, the commutator 16 rotates together with the shaft 12 with respect to the brush 17 while the brush 17 and the commutator 16 are in sliding contact with each other. In this case, since the brush 17 is in sliding contact with the commutator 16 when the motor is driven, wear resistance is required and the brush 17 is required to be made of a material with little voltage loss. In recent years, graphite is used as the material of the brush 17.
[0004]
For example, the following publications are known as those using graphite as the material of the brush 17, and in Japanese Patent Laid-Open No. 7-213022, a specific amount of natural graphite powder, electrolytic copper powder, molybdenum powder and lead A metal graphite brush using a mixed resin powder as a binder composed of a powder and a specific amount of a novolac-type phenol resin and a furfural resin is disclosed. In this publication, the bond strength of the metal graphite that is a constituent of the brush is improved, the friction coefficient of the brush is reduced, and the life of the brush is improved.
[0005]
In JP-A-2001-119903, the first graphite powder plated with copper and the second graphite powder having a particle size 10 to 50 times that of the first graphite powder are mixed and compressed, and compressed. A brush fired after molding is disclosed. The second graphite particles that are larger than the copper-plated first graphite powder are interspersed with the copper-plated first graphite powder.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the motor is driven, the commutator is energized by the brush, and when the rotor rotates with the brush electrically connected to the commutator, the brush is in sliding contact with the commutator and a potential is applied between the brush and the commutator. Is done.
[0007]
In this state, at the moment when the brush is separated from the commutator, an electric field determined by the potential and the distance between the brush and the commutator is applied to the brush, whereby the brush is charged. The charge charged on the brush moves toward copper, which has higher conductivity than graphite. In the process of moving this charge, the brush is damaged. This damage is divided into three phenomena. One is the heat generated by the electrical resistance corresponding to the process of charge transfer (hereinafter referred to as a conductive path). In this case, the longer the conductive path, the greater the amount of heat generated. Second, the charge collected in copper is discharged from copper because copper has a small ability to store the charge. In this case, the energy of discharge increases as the amount of charge collected on copper increases. In releasing the charge, much of the electrical energy is converted to heat. Third, there is a discontinuous part when the connection of the graphite particles is viewed as electric resistance, and the electric resistance at this part is large, and therefore there is a relatively large amount of heat generation at this part.
[0008]
Among the above three phenomena, when the amount of heat generated due to the movement of charges is large and when the amount of released charges is large, the temperature at the local site where these phenomena occur rapidly increases. As a result, since copper having a sublimation point lower than that of graphite first sublimates, a defect occurs in the bond between graphite and amorphous carbon (for example, damage caused by volume change due to copper sublimation).
[0009]
Amorphous carbon is a product that accompanies the combustion of the phenol resin, and the phenol resin is a substance that is added in a trace amount when the graphite particles are kneaded. There is a process of softening graphite particles in the process of making brushes. By kneading the graphite particles, the bonding between the graphite particles is promoted to form a lump of graphite particles, and the phenol resin enters between the lumps of the combined graphite particles. By burning the hydrated graphite particles in an inert gas such as nitrogen gas, the phenol resin changes to amorphous carbon, which has the function of binding the mass of bonded graphite particles. ing.
[0010]
Since the graphite particles are bonded in such a structure, the copper particles are sublimated to form an empty cannon, and as a result, the amorphous carbon having a lower interlayer bonding strength than the graphite particles is preferentially destroyed. By destroying the amorphous carbon in this way, the connection of the graphite particle lumps is broken, and the graphite particle lumps fall off, which appears as wear due to the electric load of the brush.
[0011]
Further, as described in the above publication, if the copper is simply plated on graphite, the coating formed by the plating method has a higher linear expansion coefficient than the copper particles of the electrolytic copper powder, and the temperature load after being formed as a brush. When it is added, it has the property that thermal expansion remains. Also, the bonding strength with the graphite particles is weak. For this reason, when using a brush, with the time-dependent change of the binding force between the graphite particles and the copper plating film, there may be a problem that the plating is easily peeled off from the graphite. Further, in order to completely remove metal ions and acid ions as impurities from the graphite particles on which the copper plating film is formed, a corresponding cost is required.
[0012]
At the site where the arc discharge occurs (the site serving as the nucleus), the temperature rapidly increases due to the movement of charges before the discharge phenomenon, and the following two phenomena occur. For example, when graphite particles are bonded to amorphous carbon, one phenomenon is that graphite particles and amorphous carbon rapidly expand in volume. As a result, graphite and amorphous carbon have an effect on the bond between graphite and amorphous carbon due to the difference in interlaminar bonding force between molecules (for example, amorphous carbon is preferentially destroyed). Occurs). The second phenomenon is that copper having a low sublimation point relative to graphite and amorphous carbon starts sublimation ahead of graphite and amorphous carbon. As a result, copper sublimation reduces the copper volume by the amount of copper sublimation, thereby affecting the bond between graphite and amorphous carbon (for example, amorphous carbon is preferentially destroyed) Can occur.
[0013]
Thus, these two phenomena affect the bond between graphite and amorphous carbon. Then, as it progresses, the amorphous carbon that binds the mass of the graphite particles is destroyed, so the bond of the graphite particle mass is broken and the mass of the graphite particles easily falls off. Wear due to electrical load occurs.
[0014]
In general, the wear of brushes is roughly divided into wear due to mechanical load and wear due to electrical load. Roughly speaking, the former accounts for 30% of the total wear and the latter accounts for 70%. It has been broken. For this reason, the lifetime of a brush is extended by reducing the abrasion by an electrical load.
[0015]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a manufacturing method for improving the life of a graphite brush by preventing deterioration of the graphite brush and improving the life of the brush. Doing this is a technical issue.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The technical measures taken to solve the above issues are: A coating of copper powder is provided around the graphite particles, and the graphite particles formed with a conductive path in which the electric charge charged to the graphite brush when the motor is driven move between the adjacent copper powders of the coating are formed on the graphite brush. A graphite brush used as a raw material That is.
[0017]
According to the above-described means, since a coating of metal particles having a higher conductivity than graphite is formed around the graphite particles, a path (conductive path) through which charges move is formed in the coating of metal particles. . The charge charged to the metal particles is conducted through a long conductive path of adjacent metal particles by sintering, and a part of the charging energy is consumed in the process of moving the charge through the conductive path of the metal particles. Further, since the resistance of the metal particles is significantly smaller than that of graphite, for example, when the metal particles are copper, the specific resistance of copper is 6.6 × 10 6 that of graphite. ^-4 Therefore, the thermal energy generated when electric charges propagate through the copper particles is remarkably reduced.
[0018]
Furthermore, since a coating of metal particles is formed on the surface of each graphite particle, an infinite number of sites (referred to as discharge paths) that discharge the charge after the charge has moved. In this way, charging energy is consumed and discharge paths are dispersed innumerably when the consumed energy is released, so that each discharge energy is remarkably reduced and temperature rise due to arc discharge is suppressed. Thus, bond breakage due to expansion / contraction of amorphous carbon and graphite particles and bond breakage between amorphous carbon and graphite particles due to sublimation of copper particles are suppressed. Therefore, wear of the graphite brush is suppressed and the life is improved.
[0019]
The effect described above has been a configuration in which copper powder as metal particles is dispersed in the past, so that the energy by arc discharge has a large energy, but by changing the configuration of metal particles to a coating structure, The discharge energy can be significantly reduced.
[0020]
In this case, if the metal particles are made of copper powder, the metal material is the same as that of the conventional graphite brush, so that the brush manufacturing method is not greatly changed.
[0021]
In addition, technical measures taken to solve the above-described problems are largely based on two means. One is to attach phenolic resin capsules covered with metal particles around graphite particles. The second is to form a coating of metal particles directly on the surface of the graphite particles.
[0022]
The first means will be described. This means consists of the five steps described below. Copper powder is placed on the surface of phenolic resin pellets The On the surface of the pellet The coating made of the copper powder Form copper The surface of the coating is formed by dissolving the phenol resin pellets on which the coating made of the copper powder is formed and the coating forming step. copper A capsule forming step of forming a capsule having a phenol resin solution inside, a capsule dispersion step of dispersing the capsule in the phenol resin solution, and a phenol in which the capsule is dispersed; An adhesion step of a phenol resin solution for adhering a resin solution around the graphite particles, a molding step of molding the graphite particles to which the phenol resin solution with the capsules dispersed is formed as a graphite brush, and the molding step And a sintering step of sintering the molded product formed by the above method.
[0023]
According to the above-described means, metal particles having a higher conductivity than graphite particles are provided around the phenol resin pellets to form a metal film. And the phenol resin inside a metal film is dissolved and the capsule covered with the metal film is formed. Capsules are dispersed in a phenolic resin solution, and a phenolic resin solution having the dispersed capsules is adhered around the graphite particles by means of spray coating or the like, and the graphite particles coated with the phenolic resin are sintered. Thus, it becomes possible to make a graphite brush in which a path (conductive path) in which electric charges due to metal particles move is formed around the graphite particles.
[0024]
The second means will be described. The second technical means taken in order to solve the above-mentioned problem is a film formation step of a phenol resin solution that forms a film of a phenol resin solution on the surface of the graphite particles, and foil-like copper particles, On the surface of graphite particles with a phenolic resin coating Addition A bonding step for pressure bonding; a molding step for molding graphite particles pressure-bonded with copper particles in the bonding step as a graphite brush; and a sintering step for sintering the molded product molded by the molding step. It is to be prepared.
[0025]
According to the above-described means, a phenol resin film having a predetermined viscosity is formed on the surface of the graphite particles by means such as spray coating, and the foil powder metal particles are added to the graphite particles on which the phenol resin film is formed. By pressure bonding and sintering the bonded graphite particles, it becomes possible to make a graphite brush with excellent wear resistance.
[0026]
In this case, preferably, a film is formed from a dissolved phenolic resin having a predetermined viscosity on the graphite particles, and after the film formation, the graphite particles are semi-dried to increase the viscosity of the phenolic resin film. When the bonded metal particles are bonded to the graphite particles on which the phenolic resin film is formed using frictional force and the bonded graphite particles are sintered, the phenolic resin is carbonized by sintering, and amorphous graphite and Become.
[0027]
According to this method, by forming a phenol resin film on the surface of the graphite particles and further increasing the viscosity of the film by semi-drying, the surface of the graphite particles is compared with the case without the phenol resin film. Thus, the friction coefficient (sliding friction coefficient) is remarkably increased.
[0028]
In addition, when metal particles are bonded to graphite particles having a phenolic resin film formed by frictional force, if particles obtained by pressure-pulverizing copper foil, so-called stamped copper, are used, graphite particles and foil-like metal particles It is easy to secure the contact area and there is a phenolic resin coating at the time of coupling by frictional force, so it is easy to generate frictional force at the contact point between graphite particles having a predetermined sliding friction coefficient and foil powdery metal particles It becomes a particle structure and it becomes easy to couple | bond together.
[0029]
Furthermore, the bonding process between the graphite particles and the foil-like metal particles is a state in which a contact area is secured for the foil shape with respect to the surface of the graphite particles having an increased coefficient of friction if they are bonded by a mechanofusion method. Thus, since the covalent bond between molecules can be performed by the mechano-fusion method, the bond becomes strong. Therefore, compared to the case where plating is provided on the surface of graphite particles as in the prior art, the bonds by the mechano-fusion method are covalent bonds between molecules, so that it is prevented from peeling off easily like plating, and the brush Less wear and longer brush life.
[0030]
Also, in the above-described bonding step between the phenol resin pellets and the metal particles, if the bonding method is performed by the mechano-fusion method, covalent bonding between molecules can be performed, so that the bonding becomes strong. Moreover, the effect that it is easy to ensure the same contact surface is acquired by using foil-shaped metal particle.
[0031]
Since the material used in the above two means is not different from the current graphite brush material, it is not necessary to greatly change the manufacturing method of the graphite brush.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a motor 10 to which a brush 17 is applied. A motor 10 shown in FIG. 1 has a rotor 13 provided with a shaft 12 in a housing 11 and is rotatably supported. The motor 10 can be driven by energizing the motor 10 from the outside.
[0033]
In the motor 10, a shaft 12 is rotatably supported with respect to a housing 11, and a laminated core (core) 14 having a plurality of teeth in the circumferential direction is integrally provided on the shaft 12. A coil 15 is wound around the core 14, and ends of the coil 15 wound around the core 14 are electrically connected to a plurality of commutators 16 provided in the circumferential direction on the shaft. A brush 17 abuts on the commutator 16 at two locations, and power is supplied to the commutator 16 through the brush 17, thereby energizing the coil 15.
[0034]
On the other hand, on the inner wall of the housing 11 in which the rotor 13 is disposed, a plurality of permanent magnets 18 are disposed in the circumferential direction so as to face the rotor 13. In the configuration shown in FIG. 1, when current is applied from the brush 17 to the coil 15 via a connector (not shown), an electromagnetic attractive force and a repulsive force act between the rotor 13 and the permanent magnet 18, and the rotor 13. Rotates relative to the housing 11. When the rotor 13 rotates, the commutator 16 rotates together with the shaft 12 with respect to the brush 17 in a state where the brush 17 and the commutator 16 are in sliding contact.
[0035]
In the present embodiment, the case where the graphite brush 17 is applied to a motor will be described, but the present invention is not limited to this, and for example, for a fixing member (for example, a housing or a base). The present invention can be applied to a moving member that moves or a rotating member that rotates relative to a fixed member, and a member that slides and slides.
[0036]
(First embodiment)
In the first embodiment, the brush 17 forms metal particles 2 having a conductivity higher than that of graphite (graphite particles) 1 around the amorphous carbon 3 that is a product after combustion of the phenol resin, and forms the graphite. It is characterized by being formed around the particles 1 (see FIGS. 2 and 3). This is because the metal particles 2 having higher conductivity than the graphite particles 1 form a path (referred to as a conductive path) 5 through which electric charges escape around the amorphous carbon 3 and the graphite particles 1.
[0037]
As a result, the conductive path 5 by the metal particles 2 has higher conductivity than the graphite particles 1, and when arc discharge occurs in the brush 17, the metal particles 2 having higher conductivity than the graphite particles 1. Is a part (nucleus) where arc discharge occurs. This is because, when a potential is applied between the brush 17 and the commutator 16, the brush 17 is separated from the commutator 16, and the electric charge is charged to the metal particles 2 rather than the graphite particles 1 when arc discharge occurs. . The electric charges charged in the metal particles 2 propagate through the conductive paths 5 formed by the metal particles 2 having higher conductivity than the graphite particles 1 and escape. Furthermore, the core of the arc discharge occurs from any place in the myriad conductive paths 5.
[0038]
Accordingly, in the process in which electric charges are conducted through the conductive path 5 of the metal particle 2, a part of the discharge energy due to the arc discharge is consumed, and further, the discharge nucleus is dispersed, so that one discharge energy is remarkably reduced. As a result, the thermal energy that attacks the amorphous carbon layer 3 and the thermal energy that raises the temperature of the metal particles 2 are alleviated, and the temperature rise of the amorphous carbon 3 and the metal particles 2 due to arc discharge is suppressed. As a result, the bond between the amorphous carbon 3 and the graphite particles 1 can be suppressed, and the wear of the graphite brush 17 can be suppressed.
[0039]
That is, in this embodiment, focusing on the graphite particles 1 that are the main components of the graphite brush, by forming a film of the metal particles 2 on the graphite particles 1, the graphite particles that are the main components of the graphite brush. 1 is made higher than the conductivity of the graphite particles 1 on which the coating of the metal particles 2 is not formed, and a continuous long conductive path 5 is formed around the graphite particles 1. As a result, when arc discharge occurs in the brush 17, electric charges charged in the metal particles 2 propagate one after another through the conductive path 5, so that a part of the electric energy due to the arc discharge discharge is consumed and the thermal energy is reduced. Can be relaxed. Furthermore, since the core of the arc discharge is formed in the conductive path 5, it is dispersed in an infinite number of discharge paths, so that one discharge energy is remarkably reduced. Thus, damage to the amorphous carbon 3 due to arc discharge is suppressed. Further, the sublimation of the metal particles 2 due to the temperature rise of the amorphous carbon 3 is suppressed, whereby the bond breakage between the amorphous carbon 3 and the graphite particles 1 is suppressed, and the life of the graphite brush 17 is improved. Can be made.
[0040]
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of the graphite brush 17 is demonstrated. In this manufacturing method, first, a novolak-type or resol-type resin constituting a phenol resin is prepared (S1). In this case, the novolak type / resole type resin is a pellet-like resin 7, and the size of the pellet resin 7 is preferably 5 μm in average particle diameter in this embodiment.
[0041]
Further, in parallel with the pellet-shaped resin 7, metal particles 2 that are raw materials of the film formed on the surface of the phenol resin pellet are prepared (S2). As the metal particles 2, flaky powder (referred to as flaky copper powder) obtained by pressure-pulverizing electrolytic copper powder having higher conductivity than graphite, less impurities, and relatively inexpensively obtained by electrolysis is used. In this case, the particle size of the electrolytic copper powder is 1 μm or less, but is not limited thereto, and for example, aluminum powder or nickel powder may be used instead of the electrolytic copper powder. good. However, it is desirable to use copper powder, which is a material for conventional graphite brushes, from the viewpoint that it is not necessary to significantly change the current brush manufacturing method.
[0042]
Next, a film 4 made of porous electrolytic copper powder (simply referred to as copper powder) is formed on the entire surface of the pellet-shaped resin 7 made of the phenol resin. As a method for forming the coating 4 of the copper powder, a method of bonding particles by a mechanochemical method using a mechanofusion apparatus 30 called a mechanofusion method shown in FIG. 7 can be used.
[0043]
The mechanofusion method is a known bonding method for bonding particles using a solid reaction between powders caused by mechanochemical effects that occur on the surface where the particles contact each other. Therefore, the mechanofusion method will be briefly described. In the mechanofusion method, a pellet-shaped resin 7 made of a phenol resin and metal particles (electrolytic copper powder) 2 are first placed in a mechanofusion device 30. The electrolytic copper powder 2 is pressed against the wall surface of the rotating container 32 and fixed by the centrifugal force of the rotating container 32 of the mechano-fusion device 30. Therefore, when the particles (here, electrolytic copper powder) 2 are pressed against the wall surface of the rotating container 32 by the inner piece (fixed drum functioning as a pressing rod) 31, the electrolytic copper powder 2 and Pellet resin 7 And the shearing force Fs acts in the tangential direction in contact with the rotational direction of the rotating container 32 from the pressing portion by the inner piece 31 due to the compressive force by the inner piece 31 and the centrifugal force of the rotating container 32 rotating, Pellet resin 7 A compression force Fc acting in the radial direction is applied to the inner piece 31. by this, Pellet resin 7 The frictional force based on the compressive force Fc acting on the electrolytic copper powder 2 via the shearing force Fs accompanying the rotation of the rotary container 32 is Pellet resin 7 Is generated at the contact portion between the copper powder 2 and the electric field copper powder 2, thereby bonding them together. By repeating the coupling of particles by this frictional force, Pellet resin 7 The copper film 4 of the electrolytic copper powder 2 is formed on the surface of. In the mechanofusion device 30, for example, the rotating container 32 is rotated at a rotational speed of about 100 rpm for about 1 hour, Pellet resin 7 The copper film 4 of the electrolytic copper powder 2 is formed on the entire surface of the film. FIG. 8 shows a schematic diagram in the process in which the small particles 36 are bonded to the parent particles 35 by the mechano-fusion device 30. In the mechano-fusion device 30, the parent particles 35 and the small particles 36 are put into the rotating container shown in FIG. 7 and are stirred by the inner piece 31, and the state shown in FIG. Become. Therefore, when the rotating container 32 is rotated in the circumferential direction and a pressing force is applied in the radial direction by the inner piece 31, the parent particles 35 and the small particles 36 disposed in the rotating container come into contact with each other. As a result, the pressure contact force Fc acts on the parent particle 35. On the other hand, as shown in (b), the small particles 36 are subjected to a shearing force Fs in a tangential direction from the pressing portion by the rotation of the rotating container 32 and a compressive force Fc in the pressing direction by the pressing of the inner piece 31. It acts, and a frictional force is generated on the contact surface 37 of both particles 35 and 36.
[0044]
When a frictional force is generated on the contact surface 37, the contact surface 37 is activated by a mechanochemical effect. When the contact surface 37 is activated, covalent bonding occurs at the contact surface 37, and both particles 35 and 36 begin to bond. Thereafter, when such a state is continuously achieved, the child particle 36 bonded to the parent particle 35 moves with the shearing force Fs and comes into contact with the next small particle 36. As shown in FIG. Small particles 36 are uniformly bonded around 35.
[0045]
Next, in the process of manufacturing a capsule of a dissolved resin formed of a copper film in which a dissolved phenol resin is encapsulated, first, a phenol resin pellet coated with the electrolytic copper powder 2 is melted (for example, , Ethanol, acetone, etc.) In this case, the copper coating 4 made of the electrolytic copper powder 2 is composed of particles having a particle size of 1 μm or less. Alcohol such as ethanol permeates into the copper coating 4 preferentially at the site of the copper coating 4 composed of particles having a relatively large particle size. In this manner, when alcohol such as ethanol passes through the copper coating 4 and comes into contact with the phenol resin pellets, the phenol resin pellets begin to dissolve (S5). Specifically, in the partition wall of the copper coating 4 of about 1 μm, ethanol penetrates into the partition wall and reaches the inside of the partition wall, and the phenol resin solution in which the pellet is dissolved is separated from the partition wall until the pellet inside the partition wall is completely dissolved. Does not flow out. In this case, if the alcohol temperature is increased, the alcohol penetration rate is increased.
[0046]
Due to the dissolution of the phenol resin, a phenol resin solution in which the phenol resin is dissolved is formed inside the partition formed by the copper coating 4. The phenolic resin solution has an osmotic pressure determined by its concentration and temperature. This osmotic pressure acts as a force for the phenol resin solution to flow out from the inside of the partition formed of copper particles made of the electrolytic copper powder 2. The osmotic pressure of the solution is determined by the Fanthoff equation (Π = RTc Π: osmotic pressure, R: gas constant, T: thermodynamic temperature, c: concentration of the substance in the solution), and the molar concentration of the solution and the absolute value of the solution Proportional to temperature. Thereby, when the temperature of the phenol resin solution increases, the osmotic pressure increases, and when the concentration of the solution increases, the osmotic pressure also increases.
[0047]
On the other hand, the phenol resin solution has a surface tension corresponding to the concentration of the solution and is in contact with the partition walls of the copper particles 4. The surface tension is inversely proportional to the 2/3 power of the liquid molar volume and is proportional to the difference between the critical temperature of the liquid and the current absolute temperature of the liquid according to the Ramsey-Schaels equation. For this reason, when the temperature of the phenol resin solution increases, the surface tension of the solution decreases, but when the density of the solution increases, the surface tension increases. In the partition wall formed of the copper coating 4, the phenol resin pellets are formed in the partition wall of the copper coating 4 by adjusting the degree of application of the osmotic pressure of the phenol resin solution and the surface tension generated in the partition wall. It becomes possible to enclose the melted solution. In this case, the surface tension may be made superior to the osmotic pressure.
[0048]
Specifically, when the phenol resin pellets covered with the copper coating 4 are immersed in an ethanol solution at room temperature, the phenol resin pellets coated with the copper coating 4 are room temperature if the immersion time is within 30 minutes. In this state, the phenol resin in which the pellets are dissolved is sealed in the partition walls of the copper coating 4. However, if the immersion time is less than 10 minutes, the phenol resin pellets are not completely dissolved, so it is preferable to ensure the immersion time for at least about 15 minutes. Through such a process, particles 6 (which are referred to as capsules) that are enclosed by the partition walls of the copper coating 4 and have a phenol resin solution inside the copper coating 4 are produced (S6).
[0049]
Next, the capsule 6 in which the molten phenol resin is enclosed in the copper coating 4 is dispersed in a solution in which the phenol resin is dissolved, thereby preparing a solution in which the capsule 6 is dispersed (S7). That is, a phenol resin is put into an ethanol solution, the phenol resin is dissolved, and the capsule 6 is put into this solution. The viscosity of the solution is adjusted in advance so that the capsule 6 put into the solution does not settle in the solution. In this case, if there is a viscosity of 2 Pas or more at room temperature, the capsule 6 does not settle in the solution, and the phenol resin capsule 6 is put into a phenol resin solution having a viscosity of 2 Pas or more. Make a mixed solution. At this time, in order to uniformly disperse the capsule 6 in the phenol resin solution, the capsule 6 is stirred at a rotational speed of about 100 rpm, but the volume ratio of the capsule 6 to the phenol resin in the mixed solution increases. The phenol resin becomes a gel (S8), and the coating 4 of the capsule 6 can be efficiently formed in the step (S9) of attaching the coating 4 of the capsule 6 to the surface of the graphite particles 1 by painting (S9). In order to uniformly disperse the capsule 6 having a high volume ratio with respect to the phenol resin and to perform coating (for example, spray coating), the viscosity of the solution is limited, and the viscosity is about 5 Pas or less. I just need it.
[0050]
Next, the above-described solution is applied to the surface of the graphite particles 1 and attached. In the coating process, the graphite particles 1 are put into a rotating device, and the above solution is sprayed onto the graphite particles 1 by a spray device provided in the rotating device. In this case, the film of the above solution is formed on the surface of the graphite particle 1 by rotating at a slow rotation speed of about 100 rpm for about 1 hour.
[0051]
Thereafter, the above graphite particles are dried in a drying step (S10), and an excessive amount of alcohol is skipped. In this case, a part of the alcohol is evaporated from the surface of the graphite particles 1 by rotating the rotating container for about 30 minutes in the atmosphere of about 80 ° C. at a slow rotational speed of about 100 rpm, for example. At this time, if the viscosity of the coating film formed on the surface of the graphite particles 1 is too low, the capsules 6 attached to the graphite particles 1 are likely to fall off, so the viscosity of the coating film is set to 2 Pas or more. Preferably, when the pressure is 5 Pas or more, the capsule 6 is more prevented from falling off from the graphite particles 1 (state (a) in FIG. 5).
[0052]
Thereafter, the graphite particles 1 are put into a stirrer, and the graphite particles 1 are kneaded for a predetermined time in the kneading step (S11) (state (b) in FIG. 5). Then, when it grind | pulverizes so that it may become a predetermined particle | grain size (S12), a graphite particle is granulated.
[0053]
Then, the granulated graphite particles 1 are mixed and mixed with molybdenum disulfide serving as a lubricant at a predetermined ratio (S13), and the raw material of the graphite brush 17 is manufactured. Then, according to the shape of the brush 17, the raw material of a brush is press-molded (S14) with the shaping | molding apparatus which is not shown in figure. Then, after drying the press-molded product with a drying device, the press-molded product is again sintered in a sintering device at a temperature of about 800 ° C. in a nitrogen atmosphere (S15), and has graphite having a desired shape and desired characteristics. A quality brush 17 is made.
[0054]
Next, the operation of the brush 17 made according to the present invention will be described. When an electric field is applied to the brush 17 when the motor is driven, the copper particles 2 of the copper coating 4 formed around the graphite particles 1 having the highest conductivity among the substances constituting the brush 17 are charged. The charged electric charges are transmitted through the copper coating 4 that is the skin of the capsule 6. Furthermore, the electric charge generated in this case is caused by the fact that the graphite particles 1 around the capsule 6 are overlapped with each other by sintering, so that the copper film 4 of the capsule 6 is adjacent to the copper film 4 of another capsule 6. Contact. For this reason, the electric charge moves between adjacent capsules and is transmitted to the copper coating 4 of the adjacent capsule 6 in order.
[0055]
Next, the effect of the charge transmission path in the present embodiment will be described in comparison with a conventional brush transmission path. For example, in the above-mentioned conventional publication, the particle size of graphite particles is around 27 μm, and when the particle size of the graphite particles 1 in this embodiment is the same as this, the following results are obtained. Is obtained.
[0056]
That is, in this embodiment, since the 1 μm copper coating 4 is formed on the surface of the particles made of amorphous carbon having an average particle diameter of 5 μm on the surface of the graphite particles 1, the particle diameter of the graphite particles 1 is 27 μm. Assuming that particles having a particle diameter of 5 μm are formed on the entire surface of the graphite particles 1, 117 particles are attached around one graphite particle 1. Furthermore, the circumference of one particle is assumed to be 5π. Here, the length of the conductive path 5 of charge is considered in units of one graphite particle. Conventionally, assuming that the conductive path 5 of the graphite particles corresponds to the diameter of the graphite particles, 5π × 117 corresponds to the conductive path 5 in the present invention, and in the present embodiment, the length is 68 times longer than the conventional one. In the present invention, the conductive path 5 becomes longer than the conventional one, so that a part of the charging energy is consumed in the charge propagation process.
[0057]
Furthermore, since the structure of the conductive path 5 is continuous in the present invention as compared with the conventional structure in which copper powder as metal particles is dispersed, the charge is propagated through the conductive path 5 and then charged. When discharged into space, the discharge path is dispersed to form a large number of discharge nuclei, so that one discharge energy is extremely small.
[0058]
In this case, from electrical detection, the specific resistance of copper is 1.72 × 10 6. ^-6 Ωcm, specific resistance of graphite is 2.6 × 10 ^-3 Since it is Ωcm, copper is likely to pass electric charges about 1500 times as much as graphite.
[0059]
As described above, when the electric charge moves when the arc discharge is generated when the motor is driven, the conventional charge propagator is the graphite particles which are the main components of the graphite brush. The copper film 4 made of the copper particles 2 is responsible for charge propagation. In the charge propagation process, a part of the energy generated by the arc discharge is converted into heat. In this case, the amount of heat generated due to the propagation of electric charge is proportional to the resistance value of the copper coating 4, so the amount of heat generated in this embodiment is about 1/1500 compared to the conventional case.
[0060]
Further, in the charge propagation, the smaller the resistance value of the bearer is, the longer the charge propagation process becomes, and the effect of facilitating the movement of charges due to the small specific resistance is also obtained.
[0061]
Next, a second embodiment will be described.
[0062]
(Second Embodiment)
In the second embodiment, when the above mechanofusion method is performed, the surface of the graphite particle 1 is modified by finding an appropriate pressure contact force Fc when the graphite particle 1 and the metal particle 2 are bonded, and the metal particle 2 shows a method in which the powder structure of the two particles 1 and 2 is changed to protect the particles between the two particles 1 and 2 and to ensure sufficient bonding strength between the two particles 1 and 2.
[0063]
In the first embodiment, Pellet resin 7 As a method of forming the copper coating 4 around the periphery, by mechanochemical reaction using a mechanofusion method, Pellet resin 7 And metal particles 2 are combined, Pellet resin 7 A copper coating 4 is formed around Ru I did it.
[0064]
That is, in the second embodiment, when the copper coating 4 is formed around the graphite particles 1 by performing the mechanofusion method, the graphite particles 1 are not easily crushed by the compressive force acting on the graphite particles 1 by the inner piece 31. To provide a method. In addition, since the graphite particles 1 are usually excellent in slidability, the metal particles 2 slip on the surface of the graphite particles 1 when coming into contact with the metal particles 2. A configuration in which a frictional force is generated between the metal particles 2 is provided.
[0065]
Therefore, referring to FIG. 6, another method for making the graphite brush 17 in the second embodiment will be described. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, a phenol resin solution is first prepared. In this case, a pellet-shaped resin 7 made of a novolac-structured phenol resin having a predetermined size (for example, 2 to 5 μm) or a phenol resin having a resol structure is prepared. Next, the pellet-shaped resin 7 made of a phenol resin having these structures is dissolved in a solution such as ethyl alcohol or acetone (S21).
[0066]
Next, a solution in which the pellet-shaped resin 7 is dissolved is adhered by spray coating or dipping coating to the surface of the graphite particles 1 with phenol resin in which the pellet-shaped resin is dissolved, and is coated by a coating process (adhesion process). Perform (S22). The film of the phenol resin that adheres to the graphite particles 1 is determined by the viscosity of the dissolved phenol resin. Therefore, the viscosity of the phenol resin is adjusted in advance according to the set thickness of the phenol resin film. For example, when a film of phenol resin having a thickness of about 2 μm is formed on graphite particles 1 having an average particle diameter of 100 μm, the viscosity of the phenol resin may be set to about 0.2 Pas.
[0067]
Next, the phenol resin formed as a film on the surface of the graphite particles 1 is semi-dried (S23), and a part of the solvent component forming the film of the dissolved phenol resin is evaporated to increase the viscosity of the film. In this step, a synthetic resin film having a predetermined viscosity is formed in order to increase the coefficient of sliding friction on the surface of the graphite particles 1.
[0068]
Next, the copper film 4 is formed on the graphite particles 1 on which the film of the phenol resin having an increased sliding friction coefficient is formed. At this time, copper is used as the metal particles 2, and the copper particles are called a stamped copper obtained by crushing a copper foil having a thickness of 1 μm and pressing the copper foil or the like so that the average particle size is 5 μm. When the copper powder is used, the contact surface between the graphite particles and the copper powder is easily secured. The graphite particles 1 having a phenol resin film and the copper foil powder prepared in this manner are placed in a mechano-fusion device 30. In the step of bonding the small particles 36 to the surface of the parent particles 36 by the mechano-fusion method shown in FIG. 8, copper foil powder having a film thickness of about 1 μm is formed on the surface of the graphite particles 1 having an average particle size of 100 μm. Combined.
[0069]
In this case, in order to prevent the graphite particles 1 from being crushed by the pressure contact force Fc of the inner piece 31 when the sample is put into the mechano-fusion device 30, an appropriate value of the compression force Fc is determined. For example, the rotational speed of the rotary container 32 is shaken in the range of 50 to 200 rpm, and the shearing force Fs that bonds the copper powder film to the entire surface of the graphite particles 1 is found in a short time. For this purpose, an appropriate number of rotations is found while repeatedly observing the surface of the sample put in, and in the combination of graphite particles 1 and copper powder, the rotation speed of the rotating container 32 is 100 rpm. Conditions are appropriate.
[0070]
Next, the graphite particles 1 on which the copper coating 4 created above is formed are kneaded (S25). In this kneading process, a small amount of dissolved phenol resin solution is added, and the rotary container 32 is rotated at a constant rotational speed so that the graphite particles are bonded in layers, and kneaded over time. Next, the copper particles with the copper coating formed into the paste-like shape produced through such a process are cut into a certain size and granulated as graphite particles (S26), and the brush 17 is formed. A lump of graphite particles with copper coating as a raw material is completed.
[0071]
Thereafter, depending on the atmosphere in which the brush 17 is used, the lubricity of the graphite is impaired, so a solid lubricant such as molybdenum disulfide and tungsten disulfide is weighed and blended in a necessary amount, and the lump of copper-coated graphite particles (S27) and then press-molded into a predetermined shape by a press-molding device (S28). In the subsequent process, the solvent of ethyl alcohol or acetone remaining in the press-molded molded article is evaporated in the drying process, and finally sintered at a predetermined atmospheric temperature for a predetermined time, A molded product (brush) is obtained.
[0072]
Here, the effect | action of the film of the melt | dissolution phenol resin formed on the graphite particle of the brush 17 obtained by the above-mentioned process is demonstrated.
[0073]
In general, the graphite particles 1 have a weak intermolecular force (Van der Waals force), and when compressive force or shear force is applied, the intergranular bond is affected. Therefore, as in the above-described mechano-fusion method, in a method in which the compressive force Fc and the shear force Fs are applied to the contact surfaces 37 of different particles of the parent particle 35 and the small particle 36 to cause covalent bonding between molecules, the compressive force Depending on the magnitude of the force applied by Fc and the shearing force Fs, the graphite particles 1 as the parent particles are easily crushed, the surface of the graphite particles 1 is peeled off, or the surface of the copper particles 2 as small particles is There is a possibility that the graphite particles 1 are peeled off and the graphite particles 1 adhere to the surface of the peeled copper particles 2.
[0074]
Accordingly, the force acting on the particles when the different particles 35 and 36 are coupled by the mechano-fusion method will be described with reference to FIGS.
[0075]
Normally, in the mechanofusion device 30, when the parent particles 35 and the small particles 36 are mixed, the particles entering the gap between the inner piece 31 and the rotating container 32 come into contact with each other. Thereafter, the contacted particles receive a compressive force Fc and a shearing force Fs according to the driving conditions of the mechanofusion device 30. In this case, if the compressive force Fc is too large for the strength that the parent particle 35 can withstand, the parent particle 35 is destroyed. Further, if the shearing force Fs is too large for the strength that the small particles 36 can withstand, the small particles 36 will be crushed. At this time, in the mechano-fusion device 30, a frictional force corresponding to the compression force Fc and the shearing force Fs is generated at the contact surface 37 of both particles 35 and 36 during driving. However, in this case, if the sliding friction coefficient of the contact surface 37 is excessively small, the efficiency of converting the resultant force of the compressive force and the shearing force into the frictional force is not sufficient. Even if it tries to combine, slip will generate | occur | produce on the surface of the parent particle 35. FIG.
[0076]
Accordingly, when the compressive force generated in the parent particle 35 and the compressive force and shear force generated in the child particle 36 are converted into a frictional force generated in a region where both particles are in contact, the particles are covalently bonded. It will be important. Thereafter, the particles in which the small particles 36 are bonded to the parent particles 35 move to another position in the rotating container, where contact with new small particles begins, and the same state as above is repeated. Particles in which small particles 36 are uniformly bonded to the surface are produced.
[0077]
In this step, when applying the mechano-fusion method, first, an appropriate value of the compression force Fc is obtained. In this case, the compression force Fc is gradually changed to such an extent that the destruction of the graphite particles 1 does not proceed. When an appropriate compression force Fc is found, the distance between the inner piece 31 and the rotating container 32 is fixed by an adjusting member (not shown) provided in the mechano-fusion device. After the compressive force Fc is fixed, an appropriate value of the shear force Fs is determined. In this case, by gradually increasing the rotation speed of the rotating container 32 and finding the rotation speed at which the adhesion of copper powder to the graphite particles 1 is slightly recognized, the copper powder is adhered to the surface of the graphite particles 1. Driving conditions are found.
[0078]
In the mechano-fusion device 30, in a state where the compression force Fc is large and the particles receive the force, the compression force Fc is the friction force unless the sliding friction coefficient on the contact surface 37 of the different particles 35 and 36 is larger than a certain level. The surface layer of the parent particle is destroyed without being converted to. Alternatively, when the sliding particle has a sliding friction coefficient at which the small particles 36 are not coupled to the parent particles 35 on the contact surface 37 by the frictional force, the small particles slide on the parent particle 35 and no frictional force is generated between the two particles. Are not combined. For this reason, the surface state of the graphite particles 1 that become the parent particles 35 is modified to increase the sliding friction coefficient with the copper particles.
[0079]
On the other hand, in order to improve the surface state of the graphite particles 1 that are the main material of the brush 17, it is possible to add a substance that inhibits the lubricity and slidability characteristics of the brush 17 to the main material of the brush 17. I can't. For this reason, in the second embodiment, paying attention to the graphite brush 17 and the dissolved phenol resin (dissolved phenol resin) used as means for bonding the graphite particles 1 of the graphite brush 17, Dissolved phenol resin was used as a film to be formed on the surface of the graphite particles so that the sliding friction coefficient on the surface of the graphite particles was changed.
[0080]
One way to do this is to change the viscosity of the dissolved phenolic resin that forms the coating formed on the surface of the graphite particles, thereby increasing the coefficient of sliding friction on the surface of the graphite particles. What is necessary is just to raise the viscosity of the film of the dissolved phenol resin made. That is, when the viscosity of the surface of the graphite particles 1 is increased, the sliding friction coefficient of the graphite particles increases, and as a result, the frictional force increases between the parent particles and the child particles, and the small particles 36 adhere to the surface of the graphite particles 1. However, in this case, when the film thickness of the dissolved phenolic resin is increased, the proportion of the phenolic resin in the entire brush increases, resulting in a problem that the lubricity of the brush 17 is deteriorated and the slidability is deteriorated. To do. In order to avoid the occurrence of this problem, in the second embodiment, it is necessary to reduce the amount added to the graphite of the phenol resin as much as possible and to make the phenol resin bear the bond of the graphite particles 1. In order to realize this, the viscosity of the dissolved phenol resin is adjusted in advance to a low viscosity, and a film of the dissolved phenol resin is formed on the entire graphite particle with a set thin film thickness. Thereafter, the solvent of the dissolved phenol resin is removed in the drying step, the viscosity of the dissolved phenol resin is increased, and the sliding friction coefficient of the surface of the graphite particles 1 is increased. By such a process, the surface state of the graphite particles 1 can be modified, the friction force and the friction time in the contact between the graphite particles 1 and the copper particles 2 can be secured, and the mechanochemical bond between the graphite particles and the copper particles can be ensured. Done.
[0081]
【effect】
According to the present invention, the graphite particles, which are the main components of the graphite brush, are coated with metal particles having a higher conductivity than graphite and sintered around the graphite particles. Even when the electric charge is transferred and the arc discharge is generated, even if the metal particle is charged, the charge charged to the metal particle can be freely conducted between the adjacent metal particles. A part of the energy of arc discharge can be consumed by this movement of electric charges.
[0082]
In addition, the electric charge collected in the metal particles is released into the space, but since the metal particles are formed as a film on the surface of the graphite particles, the discharge site consists of an infinite number of sites. The energy is dispersed, and the magnitude of one discharge energy is significantly reduced. As a result, the temperature rise due to arc discharge can be suppressed, and bond breakage due to expansion / contraction of amorphous carbon and graphite particles and bond breakage between amorphous carbon and graphite particles due to sublimation of metal particles can be suppressed. Wear of the graphite brush can be suppressed, and the life of the brush can be improved.
[0083]
In this case, if the metal particles are made of copper powder, the material of the graphite brush is not changed, so that the graphite brush can be easily manufactured using the present invention.
[0084]
Further, according to the present invention, metal particles having higher conductivity than graphite particles are provided around the phenol resin to form a metal film, and the phenol resin inside the metal film is dissolved to be covered with the metal film. Form a capsule. Capsules are dispersed in a phenol resin solution, the dispersed capsules are applied around the graphite particles, and the graphite particles coated with the phenol resin are sintered. A graphite brush which is formed around the particles and has excellent wear resistance can be produced.
[0085]
Further, according to the present invention, a phenol resin film having a predetermined viscosity is formed on the surface of the graphite particles, and the foil powder-like metal particles are pressure-bonded to the graphite particles on which the phenol resin film is formed and bonded. By sintering the graphite particles, a graphite brush having excellent wear resistance and excellent wear resistance can be produced.
[0086]
This forms a phenolic resin film on the surface of the graphite particles, but the phenolic resin film formed on the surface of the graphite particles has a predetermined viscosity, thus increasing the coefficient of friction on the surface of the graphite particles. Can do.
[0087]
On the other hand, if the metal film to be bonded to the surface of the graphite particles is press-bonded to the graphite particles, and if the piece-like particles obtained by pressure-pulverizing the copper foil are used, the graphite particles and the foil-like metal particles are It becomes easy to secure a contact area, and since it becomes a particle structure that easily generates a frictional force at a contact portion with both at the time of pressure bonding, the bonding between both can be strengthened.
[0088]
In this case, if the bonding process is performed by the mechanofusion method, the surface of the graphite particles having an increased friction coefficient is secured between the molecules by mechanochemical reaction in a state where the contact area is secured due to the foil shape. Since the covalent bond can be performed, the bond becomes stronger. Therefore, compared with the case where plating is provided around the graphite particles, the bonds by the mechano-fusion method are covalent bonds between the molecules, so that it is prevented from peeling off from the graphite particles easily like plating, and the brush is worn. This can improve the life of the brush.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a motor to which a graphite brush according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of graphite particles in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the surface structure of the graphite particles shown in FIG.
FIG. 4 is a manufacturing method for making a graphite brush according to the first embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing the structure of graphite particles produced in the course of the manufacturing method shown in FIG.
FIG. 6 is a manufacturing method for making a graphite brush according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an operation explanatory view of a mechanofusion device used in the process of making the graphite brush of the present invention.
8 is a schematic diagram showing the state of particles produced by the mechanofusion device shown in FIG. 7, where (a) is a dispersion / mixing state of parent particles and small particles, and (b) is compressive force and shear. The state of the fusion process by force, (c) shows the fusion state of the particles.
[Explanation of symbols]
1 Graphite particles
2 Metal particles (electrolytic copper powder)
3 Amorphous carbon
4 Coating (copper coating)
5 Charge transfer path (conductive path)
6 capsules
7 Pellet resin
10 Motor
13 Rotor
16 Commutator
17 Graphite brush (brush)
35 Parent particles
36 small particles
37 Contact surface
S3 Film formation process
S5, S21 dissolution process
S7 Dispersion process
S9, S22 adhesion process
S11, S25 Joining process
S15, S29 Sintering process

Claims

A graphite brush that is energized in sliding contact with the commutator when the motor is driven,
A graphite film is provided around the graphite particles, and the graphite particles are formed with a conductive path in which electric charges charged to the graphite brush when the motor is driven move between adjacent copper powders of the film. A graphite brush that is used as a raw material for a brush.

A method for producing a graphite brush made of graphite particles as a raw material,
Copper film forming step of providing copper powder on the surface of the pellet of phenol resin and forming a film made of the copper powder on the surface of the pellet ;
Capsule forming step of dissolving phenol resin pellets with a coating made of copper powder and having a surface covered with a coating made of copper powder to form a capsule having a phenolic resin solution inside,
A capsule dispersion step of dispersing the capsule in a phenolic resin solution;
A phenol resin solution adhering step of adhering the phenol resin solution in which the capsules are dispersed around the graphite particles;
A molding step of molding graphite particles with the phenol resin solution in which the capsules are dispersed as a graphite brush;
And a sintering step of sintering the molded product formed by the forming step.

A method for producing a graphite brush made of graphite particles as a raw material,
A film forming step of a phenol resin solution that forms a film of a phenol resin solution on the surface of the graphite particles;
Foil powdery copper particles, and coupling steps of the copper particles to pressure bonded to the surface of the graphite particle coating formed of phenolic resin,
A molding step of molding the graphite particles combined with the copper particle coating in the binding step as a graphite brush;
And a sintering step of sintering the molded product formed by the forming step.