CN100511876C - 整流子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用于燃料泵的整流子，其可以低成本制造且耐摩耗性优良。本发明的整流子中至少与刷子的接触部包括：以焦炭为主成分的填料、结合剂，所述结合剂被炭化。
Description
技术领域
本发明涉及整流子，特别是涉及用于燃料泵的整流子。
背景技术
历来，在例如汽车等的内燃机中大多使用着燃料泵。马达部的被分割为多个的整流子的接触部与刷子滑动，由此使得电流从电源供给到卷绕着线圈的电机子上，电机子旋转。通过该电机子的旋转使泵部的叶轮旋转，燃料从燃料箱被汲取上来并被供给至内燃机。
整流子一般由铜形成。若与铜制的接触部滑动的刷子的硬度较低，则刷子的摩耗严重，寿命变短，所以考虑将硬度较高的无定形碳加入碳材料中来形成刷子，从而提高耐摩耗性。可是，铜制的接触部有时会与例如氧化了的燃料或含有硫磺成分的燃料起反应而被腐蚀。又，由于生成具有导电性的硫化铜，所以被分割成多个的接触部有可能电气地接触。为了防止接触部与燃料起反应，例如特许文献1公开所示，由碳材料形成接触部的装置已被公知。
但是，因为由碳材料形成的接触部与铜制的接触部相比，硬度较低且机械强度较差，所以若使由碳材料形成的接触部与含有无定形碳而形成的刷子滑动，则接触部的摩耗速度变快，接触部达到摩耗极限的时间、即寿命变短。又，作为用于接触部的碳材料，虽然使用比天然石墨硬度要高的人造石墨来尝试着延长接触部的寿命，但因为人造石墨比天然石墨要贵，所以会导致成本上升。
于是，在特许文献2中也公开了一种天然石墨中含有5～30重量％的无定形碳的方法。
特许文献1：美国专利第5175463号说明书
特许文献2：特开平10-162923号公报
可是，在使用天然石墨作为主原料的情况下，整流子寿命是有限的。又，近年来越来越要求低成本化，在使用天然石墨作为主原料的情况下，难于制造具有充分的特性还能满足低成本化的整流子，所以希望作出可同时满足这些条件的整流子。
于是，本发明的目的在于提供一种使用于燃料泵的整流子，其可以低成本制造且耐摩耗性优良。
发明内容
为了解决前述问题而提出的本发明的整流子，至少与刷子的接触部包括填料和结合剂，所述填料以超过30重量％且为80重量％以下的焦炭为主成分，其它成分为天然石墨、人造石墨或天然石墨与人造石墨两者混合物的任一种，所述整流子的热处理温度为大约400℃～900℃的使结合剂炭化的温度。又，优选地，通过电压降低法测定的整流子的与加压方向垂直的方向上的电阻率为10μΩ·m以上、95μΩ·m以下。
另外，所谓炭化是指在400℃以上进行热处理。又，在填料与结合剂的混合物中进一步混合(添加)碳纤维、二硫化钼、二硫化钨等的固体润滑剂，由此可进一步提高耐摩耗性。
作为填料主成分的焦炭与天然石墨及人造石墨相比价格低廉，所以可降低制造成本。又，使得填料的构成为：焦炭超过30重量％且为80重量％以下，其它成分为天然石墨、人造石墨或天然石墨与人造石墨两者混合物，由此，与碳刷的接触部不会变得过硬，且整流子的摩耗也不会变多。进而，通过以焦炭为主成分，整流子整体电阻变高，整流性能得到提高。除此之外，因为焦炭的粒子较硬，刷子面一直保持为一定的面状态，所以时效变化少，滑动稳定并可长时间地维持高效率。作为粘合剂，使用沥青、热固性树脂、例如酚树脂等的结合剂。本发明的整流子可以通过在非接触一侧主要使用金属粉体(例如黄铜等)并在其上一体成形由碳及结合剂所构成的粉末而作出双层构造。
发明效果
本发明的整流子如上所述，由以焦炭为主成分的填料、及结合剂构成，所以能够降低制造成本，并且能够作出耐久性提高并可长时间地发挥优良特性的整流子。
附图说明
图1是表示本发明的整流子的实施方式的一例的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是本发明的整流子的试验装置的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明整流子的实施方式的一例具体地进行说明。本实施方式例的整流子1如图1及图2所示，包括：等角度间隔地分割成8个的整流子片2、支承整流子片2的树脂制的支承部3。各整流子片2由接触部4以及与接触部4电气连接着的铜制端子部5构成。分割各整流子片2的槽一直达到支承部3，所以各整流子片2相互电气地绝缘。爪部5a突出于各端子部5的外周一侧，与线圈电气地连接。
这样地构成的整流子1如下所述地制造。
首先，在与端子部5接触的接触部4的端面上实施镀镍，对该镍面与端子部5进行焊接。端子部5是在外周具有爪部5a的圆板状铜制部件，接触部4包括以焦炭为主成分的填料、及结合剂，该结合剂被炭化。在端子部5对树脂进行模制而形成支承部3，以一直达到该支承部3的方式分割接触部4及端子部5，从而形成接触部62及端子部63。其后，在爪部5a上熔接线圈，使得接触部4与线圈电气地连接。
在此，构成接触部4的填料中焦炭超过30重量％且为80重量％以下，优选地为超过40重量％且为70重量％以下，其它成分为天然石墨、人造石墨或天然石墨与人造石墨两者混合物的任一种。接触部4是将酚树脂等的热固性树脂作为结合剂混合在这些混合物中，并在成形为规定的形状之后，在非氧化性气氛中700～900℃下进行烧结，从而使结合剂炭化。通过以焦炭为主成分，整流子整体电阻变高，整流性能得到提高。除此之外，因为焦炭的粒子较硬，刷子面一直保持为一定的面状态，所以摩耗小，滑动稳定并可长时间地维持高效率。
将50重量％的石油类焦炭或烧焦炭、50重量％的天然石墨与酚树脂混合并搅拌。在搅拌后使这些混合物干燥，将其粉碎使其平均粒径为100μm以下。将其成形为图1及图2所示的形状，从而作成整流子。测定该整流子的电阻率，并且通过设置在图3所示的试验装置上来对整流子摩耗率进行测定。另外，电阻率表示相对于加压方向垂直的方向的值，通过电压降低法来测定。具体地说，在试验片的两端面上抵接电流端子的铜网，经由绝缘物而用约1kg的压力压住并通电，用电压计来测定试验片中央部的电压降低。
图3所示的试验装置包括：在前端设有整流子1的马达13、与整流子1接触的碳刷11、将碳刷11向整流子1施力的弹簧12。整流子摩耗率在以下条件下测定：假设在实际条件下用作燃料泵的整流子的情况，在石油类矿物油14气氛内，转速：10000min-1、整流子Φ：20mm、电流：D.C.5A、圆周速度：10(m/s)。
实施例2
除了将石油类焦炭或烧焦炭设为70重量％、天然石墨设为30重量％以外，通过与实施例1同样的方法来制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
实施例3
除了将石油类焦炭或烧焦炭设为80重量％、天然石墨设为20重量％以外，通过与实施例1同样的方法来制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
实施例4
除了将石油类焦炭或烧焦炭设为35重量％、天然石墨设为65重量％以外，通过与实施例1同样的方法来制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
比较例1
除了将石油类焦炭或烧焦炭设为30重量％、天然石墨设为70重量％以外，通过与实施例1同样的方法来制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
比较例2
除了将石油类焦炭或烧焦炭设为85重量％、天然石墨设为15重量％以外，通过与实施例1同样的方法来制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
比较例3
除了将石油类焦炭或烧焦炭设为100重量％以外，通过与实施例1同样的方法来制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
比较例4
用100重量％的天然石墨作为填料，制作整流子，并对电阻率、整流子摩耗率进行了测定。
对以上的实施例1～4、比较例1～4的电阻率、整流子摩耗率进行了归纳，结果如表1所示。
表1
| 焦炭(重量％) | 天然石墨(重量％) | 电阻率(μΩ·m) | 整流子摩耗率(mm/1000h) | 刷子摩耗率(mm/1000h) | |
| 实施例1 | 50 | 50 | 46 | 0.2 | 0.2 |
| 实施例2 | 70 | 30 | 75 | 0.2 | 0.3 |
| 实施例3 | 80 | 20 | 81 | 0.3 | 0.3 |
| 实施例4 | 35 | 65 | 39 | 0.3 | 0.3 |
| 比较例1 | 30 | 70 | 33 | 0.4 | 0.4 |
| 比较例2 | 85 | 15 | 92 | 0.4 | 0.6 |
| 比较例3 | 100 | 0 | 121 | 0.6 | 1.0 |
| 比较例4 | 0 | 100 | 15 | 1.0 | 0.6 |
如表1所示，随着焦炭的含有量的增多，可知电阻率变高。又，随着焦炭的含有量从30重量％变多，整流子摩耗率及刷子摩耗率的任一种一度变少，其后逐渐增加。由此，通过使焦炭的含有量在超过30重量％且为80重量％以下的范围内，能够提供一种可长时间地维持优良特性的整流子。
Claims (1)
1.一种整流子，至少与刷子的接触部包括填料和结合剂，所述填料以超过30重量％且为80重量％以下的焦炭为主成分，其它成分为天然石墨、人造石墨或天然石墨与人造石墨两者混合物的任一种，所述整流子的热处理温度为大约400℃～900℃的使结合剂炭化的温度。
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