CN1495975A - 碳刷 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放热性优良且电刷寿命提高的树脂固化型的碳刷。树脂固化型碳刷是将填充剂和粘合剂热固化性树脂一起混炼时，添加0.1－3.0质量％的脂肪酸酰胺，成型、固化得到的碳刷。

Description

碳刷
技术领域
本发明涉及电机用的树脂固化型碳刷。
背景技术
以前，这种树脂固化型碳刷，是填充剂人造石墨或天然石墨等石墨粉末与粘合剂树脂固化性树脂一起混炼、成型、固化的碳刷(例如专利文献1)。因此，粘合剂热固化性树脂，在固化状态成型，气孔比较少。
《专利文献1》特许公报58-26156
另外，由于气孔少，粘合剂以固化状态存在，所以放热性差，碳刷本身的温度升高，与此同时，电刷特性有时降低。
发明内容
本发明的目的是提供放热性优良且提高电刷寿命的树脂固化型碳刷。
为解决现有技术中存在的问题，本发明的碳刷是树脂固化形碳刷其中在填充剂与粘合剂热固化性树脂在一起混炼时，添加0.1-3.0质量％的脂肪酸酰胺，成型固化得到的碳刷。另外，所述的脂肪酸酰胺是亚乙基双十八酰胺。
填充剂与粘合剂热固化性树脂在一起混炼时，添加0.1-3.0质量％的脂肪酸酰胺，优选添加0.2-1.5质量％，更优选添加0.3-0.7质量％脂肪酸酰胺，成型、固化。混炼时通过添加脂肪酸酰胺，由于脂肪酸酰胺具有润滑特性所以填充剂与粘合剂均匀混炼。而且，按所要求的形状成型后固化。在固化时由于温度升高，热固化性树脂和脂肪酸酰胺成液化状态。此时，由于脂肪酸酰胺的粘度比热固化性树脂低，所以认为脂肪酸酰胺覆盖在热固化性树脂的表面，脂肪酸酰胺的一部分与热固化性树脂反应，一部分残留在热固化性树脂表面。因此，热固化性树脂间脂肪酸酰胺所处的部分，残留有脂肪酸酰胺的残迹，其结果是由于形成空隙，在热固化性树脂固化后在刷基材内部形成适度的气孔。因此，提高了放热性。另外，通过脂肪酸酰胺与热固化性树脂反应，使热固化性树脂改性。因此，提高了电刷的随动性。再者，脂肪酸酰胺也是蜡，末反应的部分具有润滑性，因此提高了碳刷的滑动性。
而且，添加脂肪酸酰胺少于0.1质量％的情况下，不能充分得到添加脂肪酸酰胺的效果，添加脂肪酸酰胺超过3.0质量％的情况下，由于降低电刷基材的强度也不好。
再者，作为脂肪酸酰胺，由于使用亚乙基双十八酰胺，在粘合剂的固化温度，与粘合剂热固化性树脂反应，可更有效地在电刷基材内形成气孔。
在本发明中可使用的石墨粒子填充剂，可以使用人造石墨粒子或天然石墨粒子。另外，它们也可混合使用。
结合这些石墨粒子的粒子间的粘合剂，可使用一般的热固化性树脂，例如，固态或液态的环氧树脂、酚醛树脂和由它们改性的各种各样的热固化性树脂。这些树脂优选使用10-40％作为粘合剂。
以上的石墨粒子的60-90质量％和粘合剂的10-40质量％与相对这些石墨粒子和粘合剂总重量的0.1-3.0质量％的脂肪酸酰胺在一起同时混炼。而且，在按要求的形状成型后，在粘合剂和脂肪酸酰胺固化的150-250℃的温度进行热处理成为碳刷。固化处理时，脂肪酸酰胺几乎完全反应，因此，在电刷基材内可形成许多气孔。而且，脂肪酸酰胺可以固态或液态的任何一种状态使用。
这样，如果粘合剂成固化状态，由于在电刷基材内形成许多气孔，所以可得到放热性优良的碳刷。另外，由于同时添加的脂肪酸酰胺具有润滑性，所以可得到润滑性优良的碳刷。
具体实施方式
实施例1
平均粒径为50微米的石墨粒子80.0质量％和作为粘合剂的通用环氧树脂20质量％与相对这些石墨粒子和粘合剂总重量的0.3质量％亚乙基双十八酰胺混合、混炼。这种混炼物粉碎成所要求的尺寸后，在100MPa成形成所要求的形状，于200℃进行热处理，粘合剂固化，用水银孔率计测定，得到累计细孔容积187.3毫米3/克，开气孔率为26.2％的碳刷。
实施例2
平均粒径为50微米的石墨粒子80.0质量％和作为粘合剂的通用环氧树脂20质量％与相对这些石墨粒子和粘合剂总重量的0.5质量％亚乙基双十八酰胺混合、混炼。这种混炼物粉碎成所要求的大小后，在100MPa成形成所要求的形状，于200℃进行热处理，粘合剂固化，用水银孔率计测定，得到累计细孔容积195.9毫米3/克，开气孔率为27.1％的碳刷。
实施例3
平均粒径为50微米的石墨粒子80.0质量％和作为粘合剂的通用环氧树脂20质量％与相对这些石墨粒子和粘合剂总重量为0.7质量％亚乙基双十八酰胺混合、混炼。这种混炼物粉碎成所要求的大小后，在100MPa成形成所要求的形状，于200℃进行热处理，粘合剂固化，用水银孔率计测定，得到累计细孔容积204.4毫米3/克，开气孔率为28.1％的碳刷。
对比例1
平均粒径为50微米的石墨粒子80质量％和作为粘合剂的通用环氧树脂20质量％混合、混炼。这种混炼物粉碎成所要求的大小后，在100MPa成形成所要求的形状，于200℃进行热处理，粘合剂固化，用水银孔率计测定，得到累计细孔容积174.5毫米3/克，开气孔率为24.8％的碳刷。
实施例1-3和对比例1的碳刷的各物理特性示于下表1。
表1
累计细孔容积(毫米3/克) 开气孔率(％) 松密度 硬度(肖氏硬度C) 电阻率(微欧姆) 弯曲强度(MPa)
实施例1 187.3 26.2 1.40 15/11 1040 15.0
实施例2 195.9 27.1 1.39 14/10 1180 11.0
实施例3 204.4 28.1 138 13/10 1050 10.0
对比例1 174.5 24.8 1.42 17/12 931 19.4
上述的各碳刷，按下述的试验方法和试验条件进行电刷特性试验。
电压：AC230V 50Hz
测流孔：Φ15毫米
运行条件：连续
试验环境：室温27-33℃；湿度28-45％
在上述条件下电刷特性的试验结果示于表2。
表2
  试验时间(h)   电刷磨耗率(mm/100h)   电刷寿命(h)   转速(转/分)(rpm)   输入功率(W)   火花(#)   整流子磨耗率(φmm/100h)   整流子温度上升平均(K)
实施例1   602.4   3.20/3.43   750/699   36894   1227   3   0.015   76.2
实施例2   602.4   3.04/3.05   790/788   36899   1227   3   0.014   75.3
实施例3   602.4   3.72/3.68   646/652   36822   1226   3   0.016   76.0
比较例1   600.8   4.00/4.02   600/597   36040   1245   3   0.018   77.7
表1和表2表明，实施例1-3的碳刷与对比例1的碳刷相比，降低了整流子的平均温度上升。如表1所示，实施例1-3的碳刷与对比例1的碳刷相比，开气孔率高，因此，提高了放热性。另外，由于脂肪酸酰胺具有润滑特性，提高了碳刷自身的润滑性，是降低平均温度上升的主要原因。
如上所述，通过在填充剂与粘合剂混炼时，添加脂肪酸酰胺，由于脂肪酸酰胺具有的润滑特性，填充剂和粘合剂均匀地混炼。另外，粘合剂固化时，脂肪酸酰胺与粘合剂进行反应，在电刷的基材中形成许多气孔，可提高放热性。再者，由于热固化性树脂的改性使碳刷的随动性提高，通过脂肪酸酰胺具有的润滑特性，提高了碳刷的润滑性，因此，可得到延长碳刷寿命的效果。

Claims (2)

1.一种树脂固化型碳刷，是将填充剂与作为粘合剂的热固化性树脂在一起混炼时，添加0.1-3.0质量％的脂肪酸酰胺，成型、固化得到的碳刷。
2.按权利要求1的树脂固化型碳刷，其中所述脂肪酸酰胺是亚乙基双十八酰胺。
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