CN101002373A - 碳刷 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制碳制整流子的磨损量、并且膨润也少的碳刷。这种碳刷与用于燃料泵中的碳制整流子接触滑动，体积密度为1.85g/cm3以下，肖式硬度为40以下。

Description

碳刷
技术领域
本发明涉及一种用于与碳制整流子接触地滑动、进行整流的情况下的碳刷，例如涉及在燃料泵中的碱等腐蚀性强的液体中使用的碳刷。
背景技术
在现代社会中，具有内燃机的汽车等移动装置是必须的。作为这种汽车的燃料泵，大多使用内置有马达和泵部分的电磁驱动式的燃料泵。
电磁驱动式的燃料泵的原理如下。通过马达部分的整流子接触部分与电刷的接触，电流从电源供给到电枢上，电枢旋转。通过该电枢的旋转，泵部分的涡轮旋转，燃料从燃料箱中被上吸而供给到发动机中。
通常，在这种燃料泵中所采用的整流子由铜形成的情况非常多。
但是，由于铜制的整流子暴露在含有氧化或硫磺以及乙醇成分的汽油等中，所以存在整流子自身容易腐蚀的问题。
因此，近年来，提出了将铜制的整流子改变为下述专利文献1～3中所示的碳制整流子的方案。
专利文献1：特开平8-126259号公报
专利文献2：特开平8-308183号公报
专利文献3：特开平10-162923号公报
通常，由于铜制的整流子比碳制整流子硬，所以即使将铜制的整流子用的碳刷原封不动地用于碳制整流子上，也仅仅是碳制整流子的磨损量增大。
而且，虽然碳制整流子在上述各专利文献中已提出，但关于与碳制整流子接触滑动的碳刷却仅停留在整流子片与碳刷以相同的材质为好的公开程度。也就是说，现状是几乎并没有着眼于碳制整流子的磨损量少的碳刷。
而且，构成上述碳制整流子和碳刷的碳材料是具有较多气孔的多孔值材料。因此，由于上述的碳制整流子和碳刷处于始终暴露在成为燃料的汽油等中的环境下，所以还存在碳制整流子和碳刷自身膨润，固着在电刷保持器上的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制碳制整流子的磨损量、而且膨润也较少的碳刷。
本发明的碳刷与用于燃料泵中的碳制整流子接触滑动，体积密度为1.85g/cm3以下，优选地是1.60～1.75g/cm3，肖式硬度为40以下，优选地是30～40。另外，本发明的碳刷浸渍在30℃的汽油中2000小时后的层方向的膨润率为0.2％以下，优选地是0.1％以下。而且，本发明的的碳刷优选地是成形出由包含石墨粉末和焦碳的碳质填料与结合剂构成的坯材并进行热处理而成。而且，前述结合剂优选地是从煤焦油沥青、沥青以及热固性树脂中选择出的一种。而且，本发明的碳刷优选地是还含有滑石粉。
由于本发明所涉及的碳刷的体积密度为1.85g/cm3以下，肖式硬度为40以下，所以能够制成可抑制碳制整流子的磨损量，而且膨润也少的碳刷。
附图说明
图1为与本发明所涉及的碳刷接触的整流子的一例的附图。
图2为图1中的A-A向剖视图。
图3为本发明所涉及的碳刷的试验装置的示意图。
图4为本发明所涉及的碳刷的立体图。
附图标记的说明
1整流子
2整流子片
3支撑部
4接触部
5端子部
5a爪部
11碳刷
15引线
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的碳刷的实施方式的一例进行具体说明。
本发明所涉及的碳刷11例如是图4所示的形状，在其一部分上连接有引线。这种碳刷11是体积密度在1.85g/cm2以下、优选地是1.60～1.75g/cm2，肖式硬度在40以下、优选地是30～40。而且，在30℃的汽油中浸渍2000小时后的层方向的膨润率在0.2％以下、优选地是在0.1％以下。而且，碳刷11是成形出由含有石墨粉末与焦碳的碳质填料和结合剂的坯材后进行热处理而成。结合剂是从煤焦油沥青、沥青以及热固性树脂中中选择出的一种。另外，为了赋予自润滑性，碳刷11也可以是添加了0.1～10重量百分比的滑石粉、MoS2(二硫化钼)、或者WS2(二硫化钨)等的添加剂的碳刷。
整流子1如图1和图2所示，由以等角度间隔分隔的8个整流子片2和支撑整流子片2的树脂制的支撑部3构成。各整流子片2由接触部4和与接触部4电连接的铜制端子部5构成。由于分隔各整流子片2的槽到达支撑部3，所以各整流子片2相互是电绝缘的。爪部5a突出到各端子部5的外周侧，与线圈电连接。
上述构成的整流子1以下述方式制造。
首先，在与端子部5接触的接触部2的端面上实施镀镍，并钎焊该镍面和端子部5。端子部5是外周具有爪部5a的圆板状的铜制品，接触部5由以焦碳为主要成分的填料和结合剂构成，这种结合剂是碳化的结合剂。而且，在端子部5上模制树脂以形成支撑部3，将接触部2和端子部5分隔直到该支撑部3，形成接触部62和端子部63。之后，将线圈熔接在爪部5a上，电连接接触部2和线圈。
实施例
以下，采用示于下述表1中的实施例1～9具体地说明本发明。
[表1]
焦碳   天然石墨粉末 滑石粉          结合剂    整流子磨损率   电刷磨损率   体积比重    硬度   电阻率 弯曲强度   膨胀率(层方向)
    种类     添加量重量％
  重量％     重量％     重量％     mm/1000h     mm/1000h     g/cm3    肖氏C    μΩ·m     MPa     ％
实施例1   5     95     -     煤焦油沥青     30     0.19     0.83     1.82     28     88     25     0.05
实施例2   10     90     -     煤焦油沥青     30     0.20     0.58     1.76     30     93     23     0.03
实施例3   15     85     -     煤焦油沥青     30     0.20     0.42     1.72     31     93     20     0.02
实施例4   20     80     -     煤焦油沥青     30     0.20     0.36     1.70     31     112     24     0.02
实施例5   25     75     -     煤焦油沥青     30     0.30     0.34     1.68     32     118     17     0.02
实施例6   30     70     -     煤焦油沥青     30     0.42     0.33     1.66     34     125     15     0.01
实施例7   20     80     -     酚醛树脂     15     0.30     0.36     1.62     21     82     11     0.19
实施例8   20     80     0.5     煤焦油沥青     30     0.17     0.27     1.72     31     118     22     0.02
实施例9   20     80     5     煤焦油沥青     30     0.18     0.26     1.72     30     115     22     0.03
*平均粒径：焦碳10μm、天然石墨粉末20μm
*结合剂：沥青
(实施例1～6)
实施例1～6的碳刷以下述方式制作。首先，如表1所示，混合并搅拌包含规定重量百分比的平均粒径为20μm的天然石墨粉末和规定重量百分比的平均粒径为10μm的焦碳的碳质填料以及规定重量百分比的煤焦油沥青(结合材料)。将搅拌后的材料再次粉碎，并成形、烧制成规定的形状，制成实施例1～6的碳刷。
(实施例7)
如表1所示，实施例7的碳刷除了采用规定重量百分比的酚醛树脂以代替煤焦油沥青之外，是以与实施例4相同的方法制作的。
(实施例8、9)
实施例8、9的碳刷以下述方式制作。首先，如表1所示，混合并搅拌包含规定重量百分比的平均粒径为20μm的天然石墨粉末和规定重量百分比的平均粒径为10μm的焦碳的碳质填料、规定重量百分比的煤焦油沥青(结合材料)、规定重量百分比的滑石粉。将搅拌后的材料再次粉碎，并成形、烧制成规定的形状，制成实施例8、9的碳刷。
通过将上述碳刷设置在图3所示的试验装置上，测定碳刷磨损率。而且，也测定了将以上述方法制作的各实施例的碳刷浸渍在30℃的汽油中2000小时后的层方向的膨润率。另外，该膨润率的测定是针对各实施例的碳刷的作为层方向的厚度方向(参照图4)进行的。具体地说，将浸渍在汽油前的厚度设为L0，将浸渍在汽油后的厚度设为L1，根据((L1-L0)/L0)×100(％)的公式进行膨润率的计算。
图3所示的试验装置由前端设有整流子1的马达13、与整流子1接触的碳刷11、对碳刷11向整流子1施力的弹簧12构成。碳刷磨损率设想成实际作为燃料用泵的碳刷使用的情况，在石油类矿物油14的氛围内，以下述的条件进行的。
转速：10000min-1
整流子：φ20mm
碳刷：图4所示的形状及尺寸
电流：D.C，6A
圆周速度：10(m/s)
而且，对各实施例的体积密度(g/cm3)、硬度(肖式硬度)、电阻率(μΩ·m)、弯曲强度(MPa)也进行了测定。另外，体积密度由碳刷的重量(g)/体积(cm3)计算。而且，硬度通过肖式C硬度计测定，电阻率通过电压降低法测定，弯曲强度通过材料试验机测定。
从表1中所示的测定结果能够确认各实施例的碳刷其电刷磨损率较低，为0.26～0.83mm/1000h。而且，还可以确认采用了各实施例的碳刷的整流子的磨损率较低，为0.17～0.42mm/1000h。另外，也可以确认层方向的膨润率为0.2％以下。
从这些结果可知，能够制作出可抑制碳刷整流子的磨损量、而且膨润也少的碳刷。
另外，本发明可在不脱离权利要求的范围内进行设计变更，并不仅限于上述实施方式。

Claims (5)

1.一种碳刷，与用于燃料泵中的碳制整流子接触滑动，其特征在于，体积密度为1.85g/cm3以下，肖式硬度为40以下。
2.如权利要求1所述的碳刷，其特征在于，浸渍在30℃的汽油中2000小时后的层方向的膨润率为0.2％以下。
3.如权利要求1所述的碳刷，其特征在于，成形出由包含石墨粉末和焦碳的碳质填料与结合剂构成的坯材并进行热处理而成。
4.如权利要求3所述的碳刷，其特征在于，前述结合剂是从煤焦油沥青、沥青以及热固性树脂中选择出的一种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的碳刷，其特征在于，还含有滑石粉、二硫化钼、或者二硫化钨。
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