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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-18
(45)【発行日】2024-11-26
(54)【発明の名称】電気接点部材、ブラシ、および、回転機
(51)【国際特許分類】
H01R 39/20 20060101AFI20241119BHJP
H02K 13/00 20060101ALI20241119BHJP
【ＦＩ】
H01R39/20
H02K13/00 P
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2023518654
(86)(22)【出願日】2022-04-11
(86)【国際出願番号】 JP2022017492
(87)【国際公開番号】W WO2022234764
(87)【国際公開日】2022-11-10
【審査請求日】2023-08-21
(31)【優先権主張番号】P 2021079010
(32)【優先日】2021-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(73)【特許権者】
【識別番号】304023318
【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】足立 祥広
(72)【発明者】
【氏名】野須 敬弘
(72)【発明者】
【氏名】関川 純哉
【審査官】岡▲さき▼ 潤
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－２９３１３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１１５７５５２７（ＣＮ，Ａ）
【文献】特許第６３８１８６０（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開平０８－０３１２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８８３０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－００９７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３６９４５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３２７１２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１６４９００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｒ ３９／２０
Ｈ０２Ｋ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
相手材に対向させるための接点面（１１）を有しており、上記接点面を有する部分が、カーボン粒子（１２）と、銅粒子（１３）と、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属（１４）とを含んでおり、
上記低電離電圧金属は、低電離電圧金属粒子として含まれている、または、上記銅粒子の表面を覆う被覆層として含まれており、
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円（３）を配置した場合でも、
上記円内に収まる上記低電離電圧金属が存在する、
電気接点部材（１）。
【請求項2】
上記低電離電圧金属の大きさは、上記円の直径の１／２以下とされている、請求項１に記載の電気接点部材。
【請求項3】
上記低電離電圧金属は、ＡｌおよびＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、請求項１または請求項２に記載の電気接点部材。
【請求項4】
銅よりも沸点が低い低沸点金属をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の電気接点部材。
【請求項5】
上記低沸点金属は、ＺｎおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、請求項４に記載の電気接点部材。
【請求項6】
上記銅粒子の一部または全部が、銅とは異なる金属より構成される置換粒子に置換されている、請求項１または請求項２に記載の電気接点部材。
【請求項7】
請求項１または請求項２に記載の電気接点部材を有する、ブラシ（１０）。
【請求項8】
請求項７に記載のブラシを有する、回転機（２）。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本出願は、２０２１年５月７日に出願された日本出願番号２０２１－０７９０１０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
【技術分野】
【0002】
本開示は、電気接点部材、ブラシ、および、回転機に関する。
【背景技術】
【0003】
従来、様々な分野において、相手材との電気的接続を図るために電気接点部材が用いられている。例えば、モータ等の回転機の分野では、相手材である整流子に摺動接触させる接点面を備えたブラシが知られている。
【0004】
具体的には例えば、特許文献１に、電気接点部材に銅の沸点よりも沸点が低い低沸点材としての亜鉛を加え、亜鉛蒸気によりアーク放電時の蒸気密度を高めて電子速度を小さく抑え、電磁ノイズの低減を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２０－６８６５３号公報
【発明の概要】
【0006】
従来技術には、次の課題がある。すなわち、亜鉛は、銅よりも熱電離し難い。そのため、従来技術によれば、電磁ノイズの低減を図るためには、亜鉛を大量に添加する必要がある。それ故、整流子等の相手材の表面に酸化亜鉛が堆積しやすく、接触抵抗が増加しやすい。また、この電気接点部材をモータのブラシ等に適用した場合には、モータ効率の低下等の不具合が生じるおそれがある。
【0007】
本開示は、亜鉛を大量に添加しなくても、電磁ノイズを低減することが可能な電気接点部材、また、これを用いたブラシ、回転機を提供することを目的とする。
【0008】
本開示の一態様は、
相手材に対向させるための接点面を有しており、
上記接点面を有する部分が、カーボン粒子と、銅粒子と、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属とを含んでおり、
上記低電離電圧金属は、低電離電圧金属粒子として含まれている、または、上記銅粒子の表面を覆う被覆層として含まれており、
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円を配置した場合でも、
上記円内に収まる上記低電離電圧金属が存在する、
電気接点部材にある。
相手材に対向させるための接点面を有しており、
上記接点面を有する部分が、カーボン粒子と、銅粒子と、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属とを含んでおり、
上記低電離電圧金属は、低電離電圧金属粒子として含まれている、または、上記銅粒子の表面を覆う被覆層として含まれており、
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円を配置した場合でも、
上記円内に収まる上記低電離電圧金属が存在する、
電気接点部材にある。
【0009】
本開示の他の態様は、上記電気接点部材を有する、ブラシにある。
【0010】
本開示のさらに他の態様は、上記ブラシを有する、回転機にある。
【0011】
上記電気接点部材は、上記構成を有する。そのため、上記電気接点部材では、接点面と相手材との間にてアーク放電が生じた場合に、導電材料である銅粒子を構成する銅よりも先行して低電離電圧金属の熱電離が生じ、アーク空間における電子密度が増大する。それ故、上記電気接点部材によれば、アーク空間における電子密度が小さい場合に比べ、同じ電流を流す際の電子を移動させる力、つまり、電界強度を小さくすることができる。したがって、上記電気接点部材は、亜鉛を大量に添加しなくても、電磁ノイズを低減することが可能になる。
【0012】
上記ブラシは、上記電気接点部材を有する。そのため、上記ブラシでは、相手材となる整流子と電気接点部材の接点面との間で摺動接触および開離が行われるときのアーク放電時に、低電離電圧金属の熱電離が生じ、アーク空間における電子密度が増大し、電磁ノイズを低減することが可能になる。
【0013】
上記回転機は、上記ブラシを有する。そのため、上記回転機は、電磁ノイズ対策として、コイルやコンデンサなどによって構成されるフィルター、金属製のシールド筐体などを削減することが可能になる。そのため、上記回転機によれば、回転機の小型化、軽量化、低コスト化などを図ることが可能になる。
【0014】
なお、請求の範囲に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0015】
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
【図3】図３は、実施形態３の電気接点部材およびブラシを説明するための説明図であり、（ａ）は、実施形態３の電気接点部材およびブラシの製造に用いられる低電離電圧金属の球体状粉末の一例を示した図であり、（ｂ）は、実施形態３の電気接点部材およびブラシの製造に用いられる低電離電圧金属の箔状粉末の一例を示した図であり、
【発明を実施するための形態】
【0016】
（実施形態１）
実施形態１の電気接点部材およびブラシについて、図１、図２を用いて説明する。図１、図２に例示されるように、本実施形態の電気接点部材１は、相手材（図１、図２では不図示）に対向させるための接点面１１を有している。電気接点部材１は、カーボン粒子１２と、銅粒子１３と、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属１４と、を含んでいる。
実施形態１の電気接点部材およびブラシについて、図１、図２を用いて説明する。図１、図２に例示されるように、本実施形態の電気接点部材１は、相手材（図１、図２では不図示）に対向させるための接点面１１を有している。電気接点部材１は、カーボン粒子１２と、銅粒子１３と、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属１４と、を含んでいる。
【0017】
電気接点部材１は、使用時に接点面１１と相手材との間にアークが生じる用途等に好適に用いることができる。また、電気接点部材１は、使用時に接点面１１が相手材と摺動接触する用途等に好適に用いることができる。電気接点部材１は、具体的には、例えば、モータ、発電機等の回転機のブラシ（電機ブラシ）、アーク溶接棒等に用いることができる。なお、接点面１１は、相手材と接触してよいし、相手材と離れていてもよい。
【0018】
図１では、電気接点部材１を回転機（図１では不図示）のブラシ１０に適用した例が示されている。本実施形態のブラシ１０は、本実施形態の電気接点部材１を有している。具体的には、ブラシ１０は、電気接点部材１を備える接点部１０１と、接点部１０１に接続されたリード線１０２とを有している。なお、リード線１０２は、ピッグテールと称されることがあり、外部から供給される電気が流れる部分である。ブラシ１０は、回転機の回転子に設けられる鉄心に巻回された電機子コイルに対して、整流子を通じて給電を行うものである。この場合、相手材は、回転機における回転子の一部を構成する整流子であり、接点面１１は、相手材と摺動接触および開離する面となる。なお、接点部１０１は、図１に例示されるように、電気接点部材１から構成されていてもよいし、図示はしないが、電気接点部材１と、電気接点部材１に結合され、電気接点部材１とは異なる別部材とを有する構成などとされていてもよい。後者の例としては、例えば、別部材の表面に電気接点部材１が表面層として形成されている例などを挙げることができる。
【0019】
電気接点部材１は、図２に例示されるように、カーボン粒子１２を含む。カーボン粒子１２は、相手材と接点面１１との間で摺動接触および開離が行われる際に、相手材へ潤滑被膜を形成し、相手材との融着を防止するために有用な粒子である。カーボン粒子１２としては、潤滑被膜の形成性、導電性、コスト、素材調達などの観点から、黒鉛粒子を好適なものとして例示することができる。
【0020】
電気接点部材１は、図２に例示されるように、銅粒子１３を含む。銅粒子１３は、電気接点部材１の基材粒子であり、主に電気接点部材１に導電性等の電気特性を付与するために重要な粒子である。
【0021】
電気接点部材１は、図２に例示されるように、低電離電圧金属１４を含む。低電離電圧金属１４は、銅よりも電離電圧が低い金属である。また、低電離電圧金属１４は、銅とは異なる金属である。銅の電離電圧は、具体的には、７．７３ｅＶである。したがって、低電離電圧金属１４は、７．７３ｅＶよりも低い電離電圧を有する金属から選択される。電離電圧が低いほど、少ない熱エネルギ（Ｊ）で熱電離し、アーク空間における電子密度を増大させることができる。
【0022】
低電離電圧金属１４としては、例えば、Ａｌ（アルミニウム）（電離電圧：５．９９ｅＶ）、Ｃｒ（クロム）（電離電圧：６．７７ｅＶ）、Ｍｇ（マグネシウム）（電離電圧：７．６５ｅＶ）、Ｒｂ（ルビジウム）（電離電圧：４．１８ｅＶ）、Ｃｅ（セシウム）（電離電圧：３．８９ｅＶ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。低電離電圧金属１４は、電離電圧が銅に比べて十分に低い、常温付近で固体として存在することができ、電気接点部材１の形状を保持することができるなどの観点から、好ましくは、Ａｌ、Ｃｒなどであるとよい。これらは１種または２種以上併用することができる。低電離電圧金属１４は、より好ましくは、電離電圧がより低く、少量の添加で電子密度の増大を図ることができる、銅の沸点より低温で金属蒸気となり熱電離する、電気接点部材１の焼成時（例えば焼成温度４００℃以上１０００℃以下程度の焼成時等）に焼結によって電気接点部材１を固めることができるなどの観点から、Ａｌであるとよい。なお、各金属の融点、沸点は、Ａｌ（融点：６６０℃、沸点：２４６７℃）、Ｃｒ（融点：１８５７℃、沸点：２６７２℃）、Ｍｇ（融点：６３９℃、沸点：１０９０℃）、Ｒｂ（融点：３９℃、沸点：６８８℃）、Ｃｅ（融点：２９℃、沸点：６７８℃）である。また、これら低電離電圧金属１４は、単独元素に限らず、化合物（熱分離、熱還元含む）として含まれていても同様の効果が得られる。
【0023】
低電離電圧金属１４は、例えば、図２に例示されるように、低電離電圧金属１４の粒子（以下、低電離電圧金属粒子１４０ということがある。）として電気接点部材１に含まれることができる。この構成によれば、カーボン粉末、銅粉末、および、低電離電圧金属粉末を含む混合粉を成形し、焼成することによって比較的簡易に電気接点部材１を製造することができる。また、上記以外にも、例えば、低電離電圧金属１４は、例えば、銅粒子１３の表面を覆う被覆層（不図示）などとして電気接点部材１に含まれることもできる。この場合、被覆層は、銅粒子１３の表面に低電離電圧金属１４を蒸着することなどによって形成されることができる。
【0024】
図２では、具体的には、電気接点部材１が、カーボン粒子１２と、銅粒子１３と、低電離電圧金属粒子１４０と、を含む例が示されている。より具体的には、電気接点部材１は、複数のカーボン粒子１２と、複数の銅粒子１３と、複数の低電離電圧金属粒子１４０と、を含む焼結体より構成することができる。
【0025】
電気接点部材１は、低沸点金属（不図示）をさらに含むことができる。低沸点金属は、銅よりも沸点が低い金属である。この構成によれば、銅の沸点よりも低温で低沸点金属が金属蒸気となり、アーク空間の空気を排除することができる。空気に含まれる窒素や酸素は熱電離し難いため、低沸点金属の金属蒸気によってアーク空間の空気が排除されることにより、低電離電圧金属の熱電離が促進され、アーク空間における電子密度を増大させやすくなる。なお、銅の沸点は、具体的には、２５６７℃である。したがって、低沸点金属は、２５６７℃よりも低い沸点を有する金属から選択されることができる。低沸点金属は、低電離電圧金属１４とは異なる金属であり、銅よりも沸点が低ければ、電離電圧は窒素や酸素より低く銅より高いものであってもよい。
【0026】
低沸点金属としては、例えば、Ｚｎ（亜鉛）（沸点：９０７℃、電離電圧：９．３９ｅＶ）、Ｍｇ（マグネシウム）（沸点：１０９０℃、電離電圧：７．６５ｅＶ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。低沸点金属としては、沸点がより低く、アーク中の空気排除効果が得やすいなどの観点から、Ｚｎを選択することができる。また、低沸点金属としては、銅よりも沸点が低い上、銅よりも電離電圧が低いために熱電離による電子密度の増大化も期待できるなどの観点から、Ｍｇを選択することができる。
【0027】
低沸点金属は、例えば、低沸点金属の粒子（以下、低沸点金属粒子ということがある。）として電気接点部材１に含まれることができる。この構成によれば、カーボン粉末、銅粉末、低電離電圧金属粉末、および、低沸点金属粉末を含む混合粉を成形し、焼成することによって比較的簡易に電気接点部材１を製造することができる。
【0028】
図示はしないが、電気接点部材１は、具体的には、例えば、カーボン粒子１２と、銅粒子１３と、低電離電圧金属粒子１４０と、低沸点金属粒子とを含む構成とすることができる。この場合、より具体的には、電気接点部材１は、複数のカーボン粒子１２と、複数の銅粒子１３と、複数の低電離電圧金属粒子１４０と、複数の低沸点金属粒子とを含む焼結体より構成することができる。
【0029】
電気接点部材１は、図２に例示されるように、接点面１１の走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭということがある。）像において、ＳＥＭ像上のいずれの位置に直径５０μｍの円３を配置した場合でも、円３内に収まる低電離電圧金属１４が存在する構成とすることができる。直径５０μｍの円３は、接点面１１と相手材との間に発生するアークのアーク輝点径と関係がある。アーク電圧は、アーク輝点が接する材質によって変化する。上記構成によれば、電気接点部材１を構成する材料の小粒径化、均一分散化が促進される。上記構成によれば、接点面１１のいずれの位置にてアークが生じ、また、アークが移動した場合でも、アーク電圧変動の抑制に有利となる。また、上記構成によれば、アークの位置、移動によらずに、アーク輝点径内に収まる低電離電圧金属１４を常に存在させやすくなる。そのため、上記構成によれば、アークの位置、移動によらずに、低電離電圧金属１４の熱電離を確実に生じさせることができ、アーク空間における電子密度を増大させることが可能になる。
【0030】
電気接点部材１が低沸点金属を含む場合、電気接点部材１は、接点面１１のＳＥＭ像において、ＳＥＭ像上のいずれの位置に円３を配置した場合でも、円３内に収まる低沸点金属が存在する構成とすることができる。上記構成によれば、電気接点部材１を構成する材料の小粒径化、均一分散化が促進される。上記構成によれば、接点面１１のいずれの位置にてアークが生じ、また、アークが移動した場合でも、アーク電圧変動の抑制に有利となる。また、上記構成によれば、アークの位置、移動によらずに、アーク輝点径内に収まる低沸点金属を常に存在させやすくなる。そのため、上記構成によれば、アークの位置、移動によらずに、低沸点金属の金属蒸気を確実に生じさせることができ、この低沸点金属の金属蒸気によってアーク空間の空気を排除することが可能になる。
【0031】
上述した構成を満たすことは、接点面１１のＳＥＭ像上に直径５０μｍの円３を当てて、ＳＥＭ像の全領域において円３を動かし、各位置において円３内に収まる低電離電圧金属１４や低沸点金属が存在することを確認することによる。ＳＥＭ像を取得するにあたり、接点面１１は、必要に応じて研磨することができる。なお、円３内に収まる低電離電圧金属１４が存在するとは、低電離電圧金属１４の外形輪郭全体が円３内に入っている低電離電圧金属１４が存在することを意味する。また、円３内に収まる低沸点金属が存在するとは、低沸点金属の外形輪郭全体が円３内に入っている低沸点金属が存在することを意味する。この際、円３の外形線が低電離電圧金属１４、または、低沸点金属上を通るもの（円３の外形線と低電離電圧金属１４が重なるものや、円３の外形線と低沸点金属が重なるもの）については除外する。低電離電圧金属１４、低沸点金属の外形輪郭は、例えば、低電離電圧金属１４、低沸点金属が粒子として電気接点部材１に含まれる場合には、低電離電圧金属粒子１４０、低沸点金属の粒子外形である。
【0032】
電気接点部材１は、図２に例示されるように、接点面１１のＳＥＭ像において、ＳＥＭ像上のいずれの位置に直径５０μｍの円３を配置した場合でも、円３内に収まるカーボン粒子１２が存在する構成とすることができる。上記構成によれば、電気接点部材１を構成する材料の小粒径化、均一分散化が促進される。上記構成によれば、接点面１１のいずれの位置にてアークが生じ、また、アークが移動した場合でも、アーク電圧変動の抑制に有利となる。
【0033】
電気接点部材１は、図２に例示されるように、接点面１１のＳＥＭ像において、ＳＥＭ像上のいずれの位置に直径５０μｍの円３を配置した場合でも、円３内に収まる銅粒子１３が存在する構成とすることができる。上記構成によれば、電気接点部材１を構成する材料の小粒径化、均一分散化が促進される。上記構成によれば、接点面１１のいずれの位置にてアークが生じ、また、アークが移動した場合でも、アーク電圧変動の抑制に有利となる。なお、円３内に収まるカーボン粒子１２、円３内に収まる銅粒子１３の意味については、円３内に収まる低電離電圧金属１４についての上述の説明を準用して理解することができる。
【0034】
図２では、具体的には、電気接点部材１が、接点面１１のＳＥＭ像において、ＳＥＭ像上のいずれの位置に円３を配置した場合でも、円３内に収まるカーボン粒子１２と、円３内に収まる銅粒子１３と、円３内に収まる低電離電圧金属粒子１４０と、を含む例が示されている。また、図示はしないが、電気接点部材１は、円３内に収まる低沸点金属粒子をさらに含んでいてもよい。これらの場合には、電気接点部材１を構成する各材料粒子（カーボン粒子１２、銅粒子１３、低電離電圧金属粒子１４０、低沸点金属粒子等）の小粒径化、均一分散化が図られる。電気接点部材１がブラシに適用される場合等、電気接点部材１の接点面１１が相手材と摺動接触する場合には、接点面１１が摺動接触により摩耗するため、アーク発生位置が異なる位置となりやすい。そのため、上記の場合には、接点面１１が相手材と摺動接触する場合であっても、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することができる。
【0035】
電気接点部材１において、低電離電圧金属１４の大きさは、円３の直径の１／２以下とされることができる。また、電気接点部材１が低沸点金属を含む場合、低沸点金属の大きさは、円３の直径の１／２以下とされることができる。これらの構成によれば、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制しやすくなる。
【0036】
低電離電圧金属１４、低沸点金属の大きさは、好ましくは、上述した作用効果を確実なものとするなどの観点から、円３の直径の２／５以下、より好ましくは、円３の直径の３／１０以下、さらに好ましくは、円３の直径の１／５以下、さらにより好ましくは、円３の直径の１／１０以下とすることができる。
【0037】
上記構成を満たすことは、接点面１１のＳＥＭ像上に直径５０μｍの円３に対して所定の直径を有する大きさ確認用円（不図示）を当てて、ＳＥＭ像の全領域において大きさ確認用円を動かし、各位置において大きさ確認用円内に低電離電圧金属１４、低沸点金属が収まっていることを確認することによる。なお、大きさ確認用円内に低電離電圧金属１４が収まっているとは、各低電離電圧金属１４の外形輪郭全体が大きさ確認用円内に入っていることを意味する。また、大きさ確認用円内に低沸点金属が収まっているとは、各低沸点金属の外形輪郭全体が大きさ確認用円内に入っていることを意味する。この際、大きさ確認用円の外形線が低電離電圧金属１４、または、低沸点金属上を通るもの（大きさ確認用円の外形線と低電離電圧金属１４とが重なるものや、大きさ確認用円の外形線と低沸点金属とが重なるもの）については除外する。低電離電圧金属１４、低沸点金属の大きさは、低電離電圧金属１４、低沸点金属が粒子として電気接点部材１に含まれる場合には、低電離電圧金属粒子１４０、低沸点金属粒子の粒径である。
【0038】
図２では、具体的には、カーボン粒子１２、銅粒子１３、および、低電離電圧金属粒子１４０の各粒径が、円３の直径の１／２以下とされることができる。また、図示はしないが、電気接点部材１は、円３内に収まる低沸点金属粒子をさらに含んでいる場合には、低沸点金属粒子の粒径は、円３の直径の１／２以下とされることができる。なお、カーボン粒子１２、銅粒子１３、低電離電圧金属粒子１４０、低沸点金属粒子の各粒径は、好ましくは、上述した作用効果を確実なものとするなどの観点から、円３の直径の２／５以下、より好ましくは、円３の直径の３／１０以下、さらに好ましくは、円３の直径の１／５以下、さらにより好ましくは、円３の直径の１／１０以下とすることができる。なお、カーボン粒子１２、銅粒子１３の粒径については、上述した低電離電圧金属１４、低沸点金属の大きさについての説明を準用して理解することができる。
【0039】
電気接点部材１において、カーボン粒子１２の含有量は、接点面１１を相手材へ摺動接触させる場合に接点面１１と相手材との融着を効果的に抑制するなどの観点から、２５質量％以上８５質量％以下の範囲から選択されることができる。また、銅粒子１３の含有量は、電気接点部材１の導電性等の電気特性などの観点から、１５質量％以上７５質量％以下の範囲から選択されることができる。低電離電圧金属１４の含有量は、添加による効果を確実なものとし、また、電気および機械結合低下の抑制、原料コストなどの観点から、２質量％以上７５質量％以下の範囲から選択されることができる。また、低沸点金属の含有量は、添加による効果を確実なものとする、絶縁酸化皮膜の増加抑制などの観点から、２質量％以上３０質量％以下の範囲から選択されることができる。なお、上記質量％の選択は、合計で１００質量％となるように行うものとする。
【0040】
本実施形態の電気接点部材１では、接点面１１と相手材との間にてアーク放電が生じた場合に、導電材料である銅粒子１３を構成する銅よりも先行して低電離電圧金属１４の熱電離が生じ、アーク空間における電子密度が増大する。それ故、本実施形態の電気接点部材１によれば、アーク空間における電子密度が小さい場合に比べ、同じ電流を流す際における電子を移動させる力、つまり、電界強度を小さくすることができる。したがって、本実施形態の電気接点部材１は、亜鉛を大量に添加しなくても、電磁ノイズを低減することが可能になる。
【0041】
本実施形態のブラシ１０は、本実施形態の電気接点部材１を有する。そのため、本実施形態のブラシ１０では、相手材となる整流子と電気接点部材１の接点面１１との間で摺動接触および開離が行われるときのアーク放電時に、低電離電圧金属１４の熱電離が生じ、アーク空間における電子密度が増大し、電磁ノイズを低減することが可能になる。
【0042】
（実施形態２）
実施形態２の電気接点部材およびブラシについて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
実施形態２の電気接点部材およびブラシについて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【0043】
本実施形態の電気接点部材１は、銅粒子１３の一部または全部が、銅とは異なる金属より構成される置換粒子（不図示）に置換されたものである。つまり、本実施形態の電気接点部材１は、銅粒子１３の少なくとも一部が置換粒子に置換されたものである。
【0044】
置換粒子としては、例えば、Ａｌ粒子、Ｃｒ粒子などを例示することができる。置換粒子がＡｌ粒子の場合には、軽量、低価格、素材調達容易、埋蔵枯渇リスクが小さいなどの利点がある。また、置換粒子がＣｒ粒子の場合には、機械強度増加、耐摩耗性向上などの利点がある。
【0045】
なお、置換粒子がＡｌ粒子である場合等、置換粒子を構成する金属を低電離電圧金属として機能させることができる場合には、電気接点部材１は、例えば、カーボン粒子１２と、銅粒子１３と、置換粒子とを含む構成としたり、また、カーボン粒子１２と、置換粒子とを含む構成としたりすることができる。
【0046】
また、本実施形態のブラシ１０は、本実施形態の電気接点部材１を有している。
【0047】
なお、実施形態１における銅粒子についての説明は、置換粒子の説明として準用することができる。その他の構成および効果は実施形態１と同様である。
【0048】
（実施形態３）
実施形態３の電気接点部材およびブラシについて図３を用いて説明する。実施形態３の電気接点部材１において、低電離電圧金属１４は、球体状粒子または箔状粒子より構成されている。図３（ａ）は、実施形態３の電気接点部材１およびブラシ１０（後述する）の製造に用いられる低電離電圧金属１４の球体状粉末の一例を示した図であり、図３（ｂ）は、実施形態３の電気接点部材１およびブラシ１０（後述する）の製造に用いられる低電離電圧金属１４の箔状粉末の一例を示した図である。なお、図３に例示した低電離電圧金属１４の球体状粉末および箔状粉末の材質は、具体的にはＡｌである。
実施形態３の電気接点部材およびブラシについて図３を用いて説明する。実施形態３の電気接点部材１において、低電離電圧金属１４は、球体状粒子または箔状粒子より構成されている。図３（ａ）は、実施形態３の電気接点部材１およびブラシ１０（後述する）の製造に用いられる低電離電圧金属１４の球体状粉末の一例を示した図であり、図３（ｂ）は、実施形態３の電気接点部材１およびブラシ１０（後述する）の製造に用いられる低電離電圧金属１４の箔状粉末の一例を示した図である。なお、図３に例示した低電離電圧金属１４の球体状粉末および箔状粉末の材質は、具体的にはＡｌである。
【0049】
低電離電圧金属１４が球体状粒子より構成される場合には、電気接点部材１の製造時に、カーボン粒子１２を含有させるためのカーボン粉末と、球体状粒子より構成される低電離電圧金属１４を含有させるための低電離電圧金属１４の球体状粉末とを含む混合粉が準備される。低電離電圧金属１４の球体状粉末はカーボン粉末との均一分散性に優れるため、上記構成によれば、カーボン粒子１２、球体状粒子より構成される低電離電圧金属１４の均一分散性に優れた電気接点部材１が得られる。低電離電圧金属１４の球体状粉末は、例えば、アトマイズ法などを用いて準備することができる。
【0050】
一方、低電離電圧金属１４が箔状粒子より構成される場合には、次の利点がある。上述のように低電離電圧金属１４が球体状粒子より構成される場合には、低電離電圧金属１４が箔状粒子より構成される場合に比べて、球体状粒子同士の接触が少なく、球体状粒子の表面が滑らかであるために、機械結合力および電気結合力が小さく、摺動時に球体状粒子が脱落し、これにより電気接点部材１の電気抵抗が大きくなるおそれがある。これに対し、低電離電圧金属１４が箔状粒子より構成される場合には、箔状粒子同士が絡み合いやすいために、機械結合力および電気結合力が向上し、摺動時に箔状粒子が脱落し難く、電気接点部材１の電気抵抗の増加を抑制することが可能になる。電気接点部材１の製造時に用いる低電離電圧金属１４の箔状粉末としては、例えば、低電離電圧金属１４の箔を粉砕した粉（箔粉砕粉）などを好適に用いることができる。
【0051】
なお、電気接点部材１に含まれる低電離電圧金属１４の形状は、電気接点部材１の断面カット面をＳＥＭなどにより観察することにより特定することができる。球体状粒子は、粒子外形が真円状または楕円状を呈する。一方、箔状粒子は、粒子の隅部分の外形が真円状または楕円状を呈していない。そのため、両粒子は、比較的容易に区別することができる。その他の構成および効果は、実施形態１、２の電気接点部材１と同様である。
【0052】
本実施形態のブラシ１０は、本実施形態の電気接点部材１を有している。そのため、電気接点部材１が球体状粒子より構成される低電離電圧金属１４を有する場合には、カーボン粒子１２、球体状粒子より構成される低電離電圧金属１４の均一分散性に優れたブラシ１０が得られる。また、電気接点部材１が箔状粒子より構成される低電離電圧金属１４を有する場合には、摺動時に箔状粒子同士が脱落し難く、これによる電気抵抗の増加を抑制することが可能なブラシ１０が得られる。その他の構成および効果は実施形態１、２のブラシ１０と同様である。
【0053】
（実施形態４）
実施形態４の電気接点部材およびブラシについて図４を用いて説明する。図４に例示されるように、実施形態４の電気接点部材１において、低電離電圧金属１４は、低電離電圧金属１４の粒子（低電離電圧金属粒子１４０）として電気接点部材１に含まれている。低電離電圧金属粒子１４０を含む電気接点部材１において、低電離電圧金属粒子１４０の微構造は、図４（ａ）および図４（ｂ）に例示されるような微構造のうち少なくとも一方の構造とすることができる。以下、具体的に説明する。
実施形態４の電気接点部材およびブラシについて図４を用いて説明する。図４に例示されるように、実施形態４の電気接点部材１において、低電離電圧金属１４は、低電離電圧金属１４の粒子（低電離電圧金属粒子１４０）として電気接点部材１に含まれている。低電離電圧金属粒子１４０を含む電気接点部材１において、低電離電圧金属粒子１４０の微構造は、図４（ａ）および図４（ｂ）に例示されるような微構造のうち少なくとも一方の構造とすることができる。以下、具体的に説明する。
【0054】
図４（ａ）において、低電離電圧金属粒子１４０は、表面全体が酸化皮膜１４１で覆われている。酸化皮膜１４１に欠損部１４１ａは生じておらず、低電離電圧金属粒子１４０同士に部分的な金属接合は生じていない。図４（ａ）に例示されるような微構造を有する電気接点部材１は、例えば、電気接点部材１の製造における焼成時に、低電離電圧金属１４の融点を超えない（変形を生じない）温度にて焼成することにより製造することができる。なお、低電離電圧金属１４が例えばＡｌの場合、Ａｌの融点は約６６０℃である。
【0055】
一方、図４（ｂ）においては、例えば、低電離電圧金属１４の融点を超える温度による焼成により、溶融による粒子の変形が生じる。低電離電圧金属粒子１４０は、表面が酸化皮膜１４１で覆われている。但し、酸化皮膜１４１に部分的に欠損部１４１ａが存在し、当該欠損部１４１ａにおいて低電離電圧金属粒子１４０同士に部分的な金属接合が生じている。なお、上記金属接合は、具体的には例えば、溶融結合とすることができる。また、図４（ｂ）に例示されるように、欠損部１４１ａが生じていない酸化皮膜１４１を有する低電離電圧金属粒子１４０が含まれていてもよい。図４（ｂ）に例示されるような微構造を有する電気接点部材１は、例えば、電気接点部材１の製造における焼成時に、低電離電圧金属１４の融点以上の温度にて焼成することにより製造することができる。図４（ｂ）に例示されるような微構造を有する電気接点部材１は、図４（ａ）に例示されるような微構造を有する電気接点部材１に比べて、低電離電圧金属粒子１４０同士の部分的な金属接合により、機械結合力および電気結合力が向上し、摺動時に低電離電圧金属粒子１４０が脱落し難く、電気接点部材１の電気抵抗の増加を抑制することが可能になる。とりわけ、低電離電圧金属粒子１４０の材質がＡｌの場合には、焼成時に低電離電圧金属粒子１４０の表面に薄い酸化皮膜１４１（例えば、約５ｎｍ程度）が生じやすい。酸化皮膜１４１は、粒子間の機械結合力を低下させ、絶縁性であるために電気抵抗の増加につながる。そのため、図４（ｂ）に例示されるような微構造を有する電気接点部材１によれば、酸化皮膜１４１の欠損部１４１ａにて低電離電圧金属粒子１４０同士が部分的に金属接合していることによる効果を十分に発揮することが可能になる。なお、部分的な金属接合の密度は、例えば、電気接点部材１の深さ方向において異なることができる。なぜなら、電気接点部材１の深さ方向において焼成温度が異なることが製造上生じうるからである。
【0056】
なお、電気接点部材１における低電離電圧金属粒子１４０の微構造は、電気接点部材１の断面カット面をＥＰＭＡ（Ｘ線元素マッピング）分析し、低電離電圧金属粒子１４０が表面に備える酸化皮膜１４１の欠損部１４１ａの有無を確認することにより把握することができる。酸化皮膜１４１の欠損部１４１ａがあれば、低電離電圧金属粒子１４０同士の金属接合が生じているということができる。その他の構成および効果は、実施形態１、２の電気接点部材１と同様である。
【0057】
本実施形態のブラシ１０は、本実施形態の電気接点部材１を有している。とりわけ、電気接点部材１において、低電離電圧金属粒子１４０の表面における酸化皮膜１４１に欠損部１４１ａが生じており、当該欠損部１４１ａにて低電離電圧金属粒子１４０同士が部分的に金属接合している場合には、摺動時に低電離電圧金属粒子１４０同士が脱落し難く、これによる電気抵抗の増加を抑制することが可能なブラシ１０が得られる。その他の構成および効果は実施形態１、２のブラシ１０と同様である。
【0058】
（実施形態５）
実施形態５の回転機について、図５、図６を用いて説明する。図５、図６に例示されるように、本実施形態の回転機２は、実施形態１のブラシ１０を有する。回転機２は、具体的には、回転電機であり、より具体的には、ブラシ付き直流モータとして構成されている。回転機２は、例えば、車載装置の駆動用モータ、家庭用電気の駆動用モータ、一般産業用機械の駆動用モータをはじめ、各種の機器の駆動用モータなどに使用可能である。回転機２は、電動機として構成されてもよいし、電動機と発電機の２つの機能を併せ持つ電動発電機として構成されてもよい。
実施形態５の回転機について、図５、図６を用いて説明する。図５、図６に例示されるように、本実施形態の回転機２は、実施形態１のブラシ１０を有する。回転機２は、具体的には、回転電機であり、より具体的には、ブラシ付き直流モータとして構成されている。回転機２は、例えば、車載装置の駆動用モータ、家庭用電気の駆動用モータ、一般産業用機械の駆動用モータをはじめ、各種の機器の駆動用モータなどに使用可能である。回転機２は、電動機として構成されてもよいし、電動機と発電機の２つの機能を併せ持つ電動発電機として構成されてもよい。
【0059】
本実施形態では、特に断わらない限り、回転機２を構成するシャフト２０の軸方向を矢印Ｘで示し、シャフト２０の径方向を矢印Ｙで示すものとする。また、シャフト２０の周方向のうちの一方向である回転方向を矢印Ｚａで示すものとする。
【0060】
回転機２は、回転軸である円柱状のシャフト２０を備え、電源Ｅから供給される電力によってこのシャフト２０が回転駆動されるように構成されている。この回転機２は、ケース２３とカバー２４とによって構成されたハウジング２２と、シャフト２０を回転駆動するための複数の構成要素とを備え、ハウジング２２内にこれら複数の構成要素が収容されている。複数の構成要素には、シャフト２０を回転可能に支持する複数の支持部２５と、ロータとしての回転子２２０と、整流子２３１と、２つのブラシ１０、１０と、ステータとしての磁石２４０とが含まれている。
【0061】
回転子２２０は、シャフト２０に固定されている。回転子２２０は、複数の電磁鋼板が積層されてなる鉄心２２１と、電機子コイル２２２とを有し、鉄心２２１に電機子コイル２２２が巻かれている。
【0062】
磁石２４０は、ハウジング２２を構成するケース２３の内面に回転子２２０との間に隙間を隔てて固定されている。磁石２４０は、電機子コイル２２２に界磁を与える機能を有するものであり、互いに極性の異なる界磁用の永久磁石（Ｓ極およびＮ極）として構成されている。
【0063】
整流子２３１は、複数の整流子片２３２を有し、電機子コイル２２２に電気的に接続されている。図６に示されるように、整流子２３１において複数の整流子片２３２はシャフト２０の周方向に並べて配置されている。隣接する整流子片２３２は、周方向に互いに離間しており、且つ電機子コイル２２２によって互いに電気的に接続されている。
【0064】
２つのブラシ１０はいずれも、電源Ｅに電気的に接続され、かつ、整流子２３１の回転に伴って複数の整流子片２３２に摺動接触する矩形状のブラシである。一方の第１のブラシ１０は、電源Ｅの正極端子に電気的に接続されている。他方の第２のブラシ１０は、電源Ｅの負極端子に電気的に接続されて第１のブラシ１０と対をなすように構成されている。２つのブラシ１０は、周方向に１８０°ずれた位置に配置されている。このため、第１のブラシ１０を「正ブラシ」といい、第２のブラシ１０を「負ブラシ」ということもできる。
【0065】
第１のブラシ１０は、複数の整流子片２３２に対して摺動接触および開離が可能であり、摺動接触あるいは開離するときに、複数の整流子片２３２に対して相対的に電位が高くなる。第２のブラシ１０は、複数の整流子片２３２に対して摺動接触および開離が可能であり、摺動接触あるいは開離するときに、複数の整流子片２３２に対して相対的に電位が低くなる。このように、複数の整流子片２３２のそれぞれは、２つのブラシ１０との摺動接触の関係に応じて高電位側あるいは低電位側になり得る。本実施形態では、２つのブラシ１０の両方が、電気接点部材１を用いて構成されている。
【0066】
本実施形態の回転機２は、実施形態１のブラシ１０を有する。そのため、本実施形態の回転機２は、電磁ノイズ対策として、コイルやコンデンサなどによって構成されるフィルター、金属製のシールド筐体などを削減することが可能になる。そのため、本実施形態の回転機２によれば、回転機２の小型化、軽量化、低コスト化などを図ることが可能になる。
【0067】
なお、本実施形態において、回転機２の入力電力は、特に限定されないが、例えば、１０Ｗ以上８００Ｗ以下などとすることができる。この場合には、ブラシが有する電気接点部材１と整流子２３１との間にて形成されるアークのアーク輝点径の大きさとの関係において、上述した電気接点部材１の効果を十分に発揮させることができる。
【0068】
また、本実施形態では、回転機２が実施形態１のブラシ１０を有する場合について説明したが、回転機２は、実施形態２～４の電気接点部材１を有するブラシ１０を有していてもよい。
【0069】
（実験例１）
Ｃｕ（電離電圧：７．７２ｅＶ）、Ａｌ（電離電圧：５．９９ｅＶ）、Ｚｎ（電離電圧：９．３９ｅＶ）の各元素について、温度と、１ｍ３当たりの熱電離した電子数で定義される電子密度との関係を、シミュレーションにより求めた。このシミュレーションでは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎの各元素が、温度に関わらず、大気圧で、全てガス化（気体化）していると仮定した。この際、各元素は１００％金属ガス状態であるとし、空気（Ｎ２、Ｏ２）の混入はないものとした。また、電子密度は、各元素毎に熱電離するエネルギから電離する電子数を計算にて求めた。図７に、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎの各元素についての温度（Ｋ）と電子密度（ｍ－３）との関係を示す。なお、本実験例では、入力電力が５０Ｗクラスの小型のブラシ付き直流モータを想定し、アーク放電温度を４０００Ｋ（ケルビン）と設定した。
Ｃｕ（電離電圧：７．７２ｅＶ）、Ａｌ（電離電圧：５．９９ｅＶ）、Ｚｎ（電離電圧：９．３９ｅＶ）の各元素について、温度と、１ｍ３当たりの熱電離した電子数で定義される電子密度との関係を、シミュレーションにより求めた。このシミュレーションでは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎの各元素が、温度に関わらず、大気圧で、全てガス化（気体化）していると仮定した。この際、各元素は１００％金属ガス状態であるとし、空気（Ｎ２、Ｏ２）の混入はないものとした。また、電子密度は、各元素毎に熱電離するエネルギから電離する電子数を計算にて求めた。図７に、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎの各元素についての温度（Ｋ）と電子密度（ｍ－３）との関係を示す。なお、本実験例では、入力電力が５０Ｗクラスの小型のブラシ付き直流モータを想定し、アーク放電温度を４０００Ｋ（ケルビン）と設定した。
【0070】
図７によれば、以下のことがわかる。Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎの各元素は、いずれも１００００Ｋ（９７２７℃）超で、ほぼ１００％電離する（電子密度が飽和する）。Ｚｎは、Ｃｕよりも電離電圧が高い。一方、Ａｌは、Ｃｕよりも電離電圧が低い。アーク放電温度の４０００Ｋ程度付近では、Ａｌは、Ｚｎに比べ、アーク空間における電子密度を増加させることができる。このことから、銅粒子を含む電気接点部材において、Ｚｎに代えてＡｌを用いる、つまり、Ａｌのような、Ｃｕよりも電離電圧が低い低電離電圧金属を用いることにより、接点面と相手材との間にてアーク放電が生じた場合に、導電材料である銅粒子を構成する銅よりも先行して低電離電圧金属の熱電離が生じ、アーク空間における電子密度を増加させることが可能になるといえる。それ故、このような電気接点部材によれば、アーク空間における電子密度が小さい場合に比べ、同じ電流を流す際の電子を移動させる力、つまり、電界強度を小さくすることができ、亜鉛を大量に添加しなくても、電磁ノイズを低減することが可能になるといえる。
【0071】
（実験例２）
平均粒径５０μｍのＣｕ（銅）粉と、平均粒径５μｍのＣ（黒鉛）粉とを、質量比で５０：５０（体積比で２０：８０程度）となるように配合し、撹拌、混合した。次いで、得られた混合粉を金型にて圧縮成形した。次いで、得られた圧縮成形体を、脱酸素雰囲気下、成分が熱変化しない温度にて焼成し、焼き固めた。これにより、試料１のブラシを作製した。なお、原料粉の平均粒径は、レーザ回折・散乱法によって求められた粒度分布における体積積算値が５０％のときの粒径をいう（以下、同様）。
平均粒径５０μｍのＣｕ（銅）粉と、平均粒径５μｍのＣ（黒鉛）粉とを、質量比で５０：５０（体積比で２０：８０程度）となるように配合し、撹拌、混合した。次いで、得られた混合粉を金型にて圧縮成形した。次いで、得られた圧縮成形体を、脱酸素雰囲気下、成分が熱変化しない温度にて焼成し、焼き固めた。これにより、試料１のブラシを作製した。なお、原料粉の平均粒径は、レーザ回折・散乱法によって求められた粒度分布における体積積算値が５０％のときの粒径をいう（以下、同様）。
【0072】
試料１のブラシの作製において、均一分散性がより向上するように撹拌、混合した点以外は同様にして、試料２のブラシを作製した。
【0073】
試料１のブラシの作製において、平均粒径２０μｍのＣｕ粉と、平均粒径５μｍのＣ粉とを、質量比で５０：５０（体積比で２０：８０程度）となるように配合した点以外は同様にして、試料３のブラシを作製した。
【0074】
試料１のブラシの作製において、平均粒径２μｍのＣｕ粉と、平均粒径５μｍのＣ粉とを、質量比で５０：５０（体積比で２０：８０程度）となるように配合した点以外は同様にして、試料４のブラシを作製した。
【0075】
各ブラシを用いたモータ実機相当の摺動電気接点回路にて、電気接点間の電圧波形を取り込み、２５０ＭＨｚバンドバスフィルタ後のフィルタ電圧値（電圧波形の大きさ）を測定した。フィルタ電圧値の大きさは接触状態で変動するため、幅がある。そのため、同じ設定にてデータ計測を繰り返し、フィルタ電圧値の上限値、下限値、および、平均値を求めた。なお、各試料につき、サンプル数２、繰り返し数４でｎ＝８とした。図８に、試料１～試料４のブラシについてのフィルタ電圧値（ｄＢ）を示す。また、図９に、試料１～試料４のブラシにおける接点面のＳＥＭ像を示す。なお、図９において、白色部分がＣｕであり、灰色部分がＣである。
【0076】
図８、図９によれば、以下のことがわかる。図８、図９に示されるように、試料１のブラシでは、ＳＥＭ像上に直径５０μｍの円を配置した場合に、電気接点部材を構成する各材料粒子（ここでは、Ｃｕ粒子、Ｃ粒子）が上記円内に収まって存在していない。そのため、試料１のブラシは、フィルタ電圧値の幅が大きくなった。そのため、試料１のブラシは、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することができないといえる。試料２のブラシも同様である。なお、試料２のブラシは、試料１のブラシと原料粒径を同じとして分散性のみ向上させたものである。これらに対し、試料３、試料４のブラシでは、ＳＥＭ像いずれの位置に直径５０μｍの円を配置した場合でも、電気接点部材を構成する各材料粒子が上記円内に収まって存在している。そのため、試料３、試料４のブラシは、材料粒子の小粒径化、均一分散化が図られることにより、フィルタ電圧値の幅が小さくなった。この結果から、試料３、試料４のブラシによれば、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することができるといえる。また、試料１～試料４のブラシ同士を比較すると、材料粒子の小粒径化、均一分散化が促進されるほど、フィルタ電圧値の幅がより小さくなり、アーク電圧変動を抑制しやすくなることがわかる。また、材料粒子の粒径を上記円の直径の１／２以下とすることにより、材料粒子が上記円内に収まって存在する状態を確実なものとしやすくなることもわかる。
【0077】
（実験例３）
平均粒径５μｍのＣｕ（銅）粉と、平均粒径１０μｍのＣ（黒鉛）粉と、平均粒径５μｍのＡｌ（アルミニウム）粉を、質量比で５０：４５：５となるように配合し、ボールミルを用いて撹拌、混合した。次いで、得られた混合粉を金型にて圧縮成形した。次いで、得られた圧縮成形体を、脱酸素雰囲気下、成分が熱変化しない温度にて焼成し、焼き固めた。これにより、試料６のブラシを得た。なお、試料６のブラシは、低電離電圧金属粒子として、Ａｌ粒子を含む。
平均粒径５μｍのＣｕ（銅）粉と、平均粒径１０μｍのＣ（黒鉛）粉と、平均粒径５μｍのＡｌ（アルミニウム）粉を、質量比で５０：４５：５となるように配合し、ボールミルを用いて撹拌、混合した。次いで、得られた混合粉を金型にて圧縮成形した。次いで、得られた圧縮成形体を、脱酸素雰囲気下、成分が熱変化しない温度にて焼成し、焼き固めた。これにより、試料６のブラシを得た。なお、試料６のブラシは、低電離電圧金属粒子として、Ａｌ粒子を含む。
【0078】
平均粒径５μｍのＣｕ（銅）粉と、平均粒径１０μｍのＣ（黒鉛）粉と、平均粒径５μｍのＡｌ（アルミニウム）粉と、平均粒径５μｍのＺｎ（亜鉛）粉とを、質量比で５０：４０：５：５となるように配合し、ボールミルを用いて撹拌、混合した。次いで、得られた混合粉を金型にて圧縮成形した。次いで、得られた圧縮成形体を、脱酸素雰囲気下、成分が熱変化しない温度にて焼成し、焼き固めた。これにより、試料７のブラシを得た。なお、試料７のブラシは、低電離電圧金属粒子として、Ａｌ粒子を含み、低沸点粒子として、Ｚｎ粒子を含む。
【0079】
本開示は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。すなわち、本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は、当該実施形態や構造等に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。また、各実施形態、各実験例、以下の参考形態に示される各構成および各効果は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
【0080】
以下に第１の参考形態の例を付記する。
［１］
相手材に対向させるための接点面（１１）を有しており、
カーボン粒子（１２）と、
銅粒子（１３）と、
銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属（１４）と、
を含む、電気接点部材（１）。
［２］
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円（３）を配置した場合でも、
上記円内に収まる上記低電離電圧金属が存在する、［１］に記載の電気接点部材。
［３］
上記低電離電圧金属の大きさは、上記円の直径の１／２以下とされている、［２］に記載の電気接点部材。
［４］
上記低電離電圧金属は、ＡｌおよびＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、［１］から［３］のいずれか１つに記載の電気接点部材。
［５］
銅よりも沸点が低い低沸点金属をさらに含む、［１］から［４］のいずれか１つに記載の電気接点部材。
［６］
上記低沸点金属は、ＺｎおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、［５］に記載の電気接点部材。
［７］
上記銅粒子の一部または全部が、銅とは異なる金属より構成される置換粒子に置換されている、
［１］から［６］のいずれか１つに記載の電気接点部材。
［８］
［１］から［７］のいずれか１つに記載の電気接点部材を有する、ブラシ（１０）。
［９］
［８］に記載のブラシを有する、回転機（２）。
また、以下に第２の参考形態の例を付記する。
［項１］
相手材に対向させるための接点面を有する電気接点部材であって、
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円を配置した場合でも、
上記電気接点部材を構成する材料粒子が上記円内に収まって存在する、
電気接点部材。
上記項１の電気接点部材によれば、電気接点部材１を構成する材料粒子の小粒径化、均一分散化が図られる。そのため、上記項１の電気接点部材によれば、接点面のいずれの位置にてアークが生じ、また、アークが移動した場合でも、アーク電圧変動を抑制するという課題を解決することができる。
［項２］
上記材料粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１に記載の電気接点部材。
上記項２の電気接点部材によれば、上記電気接点部材を構成する材料粒子が上記円内に収まって存在する状態を確実なものとすることができる。
［項３］
上記材料粒子は、銅粒子を含み、
上記銅粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１または項２に記載の電気接点部材。
［項４］
上記材料粒子は、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属粒子を含み、
上記低電離電圧金属粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１から項３のいずれか１項に記載の電気接点部材。
［項５］
上記低電離電圧金属粒子を構成する金属は、ＡｌおよびＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、項４に記載の電気接点部材。
［項６］
上記材料粒子は、銅よりも沸点が低い低沸点金属粒子を含み、
上記低沸点金属粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１から項５のいずれか１項に記載の電気接点部材。
［項７］
上記低沸点金属粒子を構成する金属は、ＺｎおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、項６に記載の電気接点部材。
［項８］
上記材料粒子は、カーボン粒子を含み、
上記カーボン粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１から項７のいずれか１項に記載の電気接点部材。
［項９］
上記銅粒子の一部または全部が、銅とは異なる金属より構成される置換粒子に置換されている、
項３に記載の電気接点部材。
［項１０］
項１から項９のいずれか１項に記載の電気接点部材を有する、ブラシ。
項１０のブラシによれば、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することが可能なブラシが得られる。
［項１１］
項１０に記載のブラシを有する、回転機。
項１１の回転機によれば、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することが可能なブラシを有する、回転機が得られる。
［１］
相手材に対向させるための接点面（１１）を有しており、
カーボン粒子（１２）と、
銅粒子（１３）と、
銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属（１４）と、
を含む、電気接点部材（１）。
［２］
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円（３）を配置した場合でも、
上記円内に収まる上記低電離電圧金属が存在する、［１］に記載の電気接点部材。
［３］
上記低電離電圧金属の大きさは、上記円の直径の１／２以下とされている、［２］に記載の電気接点部材。
［４］
上記低電離電圧金属は、ＡｌおよびＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、［１］から［３］のいずれか１つに記載の電気接点部材。
［５］
銅よりも沸点が低い低沸点金属をさらに含む、［１］から［４］のいずれか１つに記載の電気接点部材。
［６］
上記低沸点金属は、ＺｎおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、［５］に記載の電気接点部材。
［７］
上記銅粒子の一部または全部が、銅とは異なる金属より構成される置換粒子に置換されている、
［１］から［６］のいずれか１つに記載の電気接点部材。
［８］
［１］から［７］のいずれか１つに記載の電気接点部材を有する、ブラシ（１０）。
［９］
［８］に記載のブラシを有する、回転機（２）。
また、以下に第２の参考形態の例を付記する。
［項１］
相手材に対向させるための接点面を有する電気接点部材であって、
上記接点面の走査型電子顕微鏡像において、
上記走査型電子顕微鏡像上のいずれの位置に直径５０μｍの円を配置した場合でも、
上記電気接点部材を構成する材料粒子が上記円内に収まって存在する、
電気接点部材。
上記項１の電気接点部材によれば、電気接点部材１を構成する材料粒子の小粒径化、均一分散化が図られる。そのため、上記項１の電気接点部材によれば、接点面のいずれの位置にてアークが生じ、また、アークが移動した場合でも、アーク電圧変動を抑制するという課題を解決することができる。
［項２］
上記材料粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１に記載の電気接点部材。
上記項２の電気接点部材によれば、上記電気接点部材を構成する材料粒子が上記円内に収まって存在する状態を確実なものとすることができる。
［項３］
上記材料粒子は、銅粒子を含み、
上記銅粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１または項２に記載の電気接点部材。
［項４］
上記材料粒子は、銅よりも電離電圧が低い低電離電圧金属粒子を含み、
上記低電離電圧金属粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１から項３のいずれか１項に記載の電気接点部材。
［項５］
上記低電離電圧金属粒子を構成する金属は、ＡｌおよびＣｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、項４に記載の電気接点部材。
［項６］
上記材料粒子は、銅よりも沸点が低い低沸点金属粒子を含み、
上記低沸点金属粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１から項５のいずれか１項に記載の電気接点部材。
［項７］
上記低沸点金属粒子を構成する金属は、ＺｎおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の金属である、項６に記載の電気接点部材。
［項８］
上記材料粒子は、カーボン粒子を含み、
上記カーボン粒子の粒径は、上記円の直径の１／２以下とされている、項１から項７のいずれか１項に記載の電気接点部材。
［項９］
上記銅粒子の一部または全部が、銅とは異なる金属より構成される置換粒子に置換されている、
項３に記載の電気接点部材。
［項１０］
項１から項９のいずれか１項に記載の電気接点部材を有する、ブラシ。
項１０のブラシによれば、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することが可能なブラシが得られる。
［項１１］
項１０に記載のブラシを有する、回転機。
項１１の回転機によれば、アークの位置、移動によらずに、アーク電圧変動を抑制することが可能なブラシを有する、回転機が得られる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】