【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機械に用いられる樹脂硬化型のカーボンブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の樹脂硬化型のカーボンブラシは、フィラーとなる人造黒鉛や天然黒鉛等の黒鉛粉末と、バインダーとなる熱硬化性樹脂を混練し、成形、硬化してカーボンブラシとしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この種のカーボンブラシには、黒鉛粉末よりも良導体であるアルミニウムを添加することによって、効率を高めたカーボンブラシが広く使用されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５８−２６１５６号公報
【特許文献２】
特開平５−１９０２４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この樹脂硬化型のカーボンブラシは、長時間使用していると、カーボンブラシ自身が高温となり、これに伴って、ブラシ特性が低下するおそれがあった。また、この樹脂硬化型のカーボンブラシは、使用時に、整流子表面に被膜を形成しやすく、カーボンブラシの仕事効率が低下する要因の一つになっていた。
【０００６】
また、アルミニウムが添加されたカーボンブラシは、仕事効率は向上するが、寿命が低下するという欠点を有していた。また、整流子表面の被膜を研磨する研磨剤を添加する必要もあった。
【０００７】
本発明は、ブラシの仕事効率が向上し、長寿命化を図れる樹脂硬化型のカーボンブラシを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係るカーボンブラシは、樹脂硬化型カーボンブラシにおいて、フィラーと、バインダーとなる熱硬化性樹脂と、前記フィラーと前記バインダーとの合計量に対して銀を添加剤として０．１〜１．０％となるように添加し、成形、硬化してなるものである。また、前記銀が、粒子径が０．０４ｍｍ〜０．３ｍｍであるものである。
【０００９】
フィラーと、バインダーとなる熱硬化性樹脂との混練時に、フィラーとバインダーとの合計量に対して銀を添加剤として０．１〜１．０％、好ましくは０．５〜１．０％となるよう添加し、成形、硬化する。ここで、銀の添加量が０．１％よりも少ない場合は、仕事効率の向上が見られない。
【００１０】
添加剤とする銀は、一般的なものでよく、電解銀、アトマイズ銀等、特に制限はない。好ましい粒子径は、０．０４ｍｍ〜０．３ｍｍ、さらに好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。このような粒子径とすることによって、フィラーとなる黒鉛粒子と均等に混合され、成形時に添加した銀がカーボンブラシ基材中に偏在することを防ぐことができる。
【００１１】
本発明に使用できるフィラーとなる黒鉛粒子には、人造黒鉛又は天然黒鉛のいずれの黒鉛粒子をも使用することができる。また、これらを混合した黒鉛粒子であってもよい。
【００１２】
これら黒鉛粒子の粒子間を結合するバインダーは、一般的な熱硬化性樹脂を使用することができ、例えば、固体状或いは液体状のエポキシ樹脂、フェノール樹脂及びこれらを変性して得られる種々の熱硬化性樹脂等を使用することができる。これら、樹脂は、バインダー分として１０〜４０％を使用することが好ましい。
【００１３】
以上の黒鉛粒子６０質量％〜９０質量％と、バインダー１０質量％〜４０質量％と、これら、黒鉛粒子及びバインダーの総質量に対して、銀を０．１〜１．０％とを同時に混練する。そして、所定形状に成形後、バインダーが硬化する１５０〜２５０℃の温度で熱処理をし、カーボンブラシとする。
【００１４】
このように、銀を添加剤として添加することによって、銀の持つ優れた電気伝導性によって、長時間にわたって、カーボンブラシの電気抵抗を安定させることができる。また、アルミニウムや銅よりも硬く、このため、研磨剤を添加することなく、整流子表面に形成される被膜を除去する作用も得ることが可能となる。さらに、銀は、銅と異なり、使用時に空気に晒された場合であっても酸化し難い。これによって、仕事効率は向上し、かつブラシを長寿命化することが可能となる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
平均粒子径が５０μｍの黒鉛粒子８０．０質量％と、バインダーとして汎用性エポキシ樹脂を２０質量％と、これら黒鉛粒子及びバインダーの総重量に対して、０．５％となるように粒子径が０．０７５ｍｍ以下の銀を混合し、混練した。この混練物を所定の大きさとなるように粉砕した後、２００ＭＰａで所定形状に成形し、２００℃で熱処理を行い、バインダーを硬化させ、カーボンブラシを得た。
【００１６】
（比較例１）
平均粒子径が５０μｍの黒鉛粒子８０．０質量％と、バインダーとして汎用性エポキシ樹脂を２０質量％と、これら黒鉛粒子及びバインダーの総重量に対して、０．５％となるように粒子径が０．０７５ｍｍ以下のアルミニウムを混合し、混練した。この混練物を所定の大きさとなるように粉砕した後、１００ＭＰａで所定形状に成形し、２００℃で熱処理を行い、バインダーを硬化させ、カーボンブラシを得た。
【００１７】
（比較例２）
平均粒子径が５０μｍの黒鉛粒子８０．０質量％と、バインダーとして汎用性エポキシ樹脂を２０質量％と、これら黒鉛粒子及びバインダーの総重量に対して、０．５％となるように粒子径が０．０７５ｍｍ以下の銅を混合し、混練した。この混練物を所定の大きさとなるように粉砕した後、１００ＭＰａで所定形状に成形し、２００℃で熱処理を行い、バインダーを硬化させ、カーボンブラシを得た。
【００１８】
（比較例３）
平均粒子径が５０μｍの黒鉛粒子８０．０質量％と、バインダーとして汎用性エポキシ樹脂を２０質量％とを混合し、混練した。この混練物を所定の大きさとなるように粉砕した後、１００ＭＰａで所定形状に成形し、２００℃で熱処理を行い、バインダーを硬化させ、カーボンブラシを得た。
【００１９】
実施例１及び比較例１乃至３のカーボンブラシの各物理特性をまとめて表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
上記の各カーボンブラシを、以下に示す試験モータ及び試験条件によってブラシ特性試験を行った。
電圧：ＡＣ８３Ｖ ６０Ｈｚ
運転条件：８分ｏｎ→２分ｏｆｆ
試験環境：室温４０〜４５℃、湿度３０％以下
【００２２】
上記条件におけるブラシ特性試験の結果をまとめて表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
表１及び表２より、実施例１のカーボンブラシは、仕事効率及び寿命が大幅に向上しているのがわかる。このように、実施例１の銀を添加剤として添加したカーボンブラシが向上したのは、カーボンブラシの有する電気伝導性及び整流子表面の被膜調整力によるものであると考えられる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、フィラーと、バインダーとの混練時に、銀を添加することによって、銀の有する電気伝導性及び整流子表面の被膜調整力によって、仕事効率が向上し、かつ長寿命のカーボンブラシとできる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin-curable carbon brush used for an electric machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of resin-curable carbon brush is prepared by kneading a graphite powder such as artificial graphite or natural graphite as a filler and a thermosetting resin as a binder, molding and curing to form a carbon brush (for example, Patent Document 1).
[0003]
In addition, carbon brushes of which efficiency is improved by adding aluminum, which is a better conductor than graphite powder, to this type of carbon brush are widely used (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 58-26156 [Patent Document 2]
JP-A-5-190249 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
When the resin-curable carbon brush is used for a long time, the carbon brush itself becomes high in temperature, and there is a possibility that the brush characteristics are deteriorated accordingly. In addition, the resin-curable carbon brush easily forms a film on the surface of the commutator during use, which is one of the factors that lower the work efficiency of the carbon brush.
[0006]
Further, the carbon brush to which aluminum is added has a disadvantage that the work efficiency is improved, but the life is shortened. Also, it was necessary to add an abrasive for polishing the film on the commutator surface.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a resin-curable carbon brush capable of improving the brush work efficiency and extending the life.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A carbon brush according to the present invention for solving the above-mentioned problem, in a resin-curable carbon brush, a filler, a thermosetting resin serving as a binder, and silver added to a total amount of the filler and the binder. , And molded and cured. The silver has a particle diameter of 0.04 mm to 0.3 mm.
[0009]
At the time of kneading the filler and the thermosetting resin as a binder, 0.1 to 1.0%, preferably 0.5 to 1.0%, of silver as an additive with respect to the total amount of the filler and the binder. Add, mold and cure. Here, when the amount of silver added is less than 0.1%, no improvement in work efficiency is observed.
[0010]
The silver used as the additive may be a general silver, and is not particularly limited, such as electrolytic silver and atomized silver. The preferred particle diameter is 0.04 mm to 0.3 mm, more preferably 0.05 mm to 0.1 mm. With such a particle diameter, it is possible to prevent silver which is uniformly mixed with graphite particles serving as a filler and is added at the time of molding to be unevenly distributed in the carbon brush base material.
[0011]
As the graphite particles serving as the filler that can be used in the present invention, either graphite particles of artificial graphite or natural graphite can be used. Further, graphite particles obtained by mixing these may be used.
[0012]
As the binder for binding the graphite particles, a general thermosetting resin can be used. For example, a solid or liquid epoxy resin, a phenol resin, and various types of thermosetting resins obtained by modifying these resins can be used. A curable resin or the like can be used. These resins preferably use 10 to 40% as a binder component.
[0013]
60% to 90% by mass of the above graphite particles, 10% to 40% by mass of a binder, and 0.1 to 1.0% of silver based on the total mass of the graphite particles and the binder. I do. Then, after being formed into a predetermined shape, a heat treatment is performed at a temperature of 150 to 250 ° C. at which the binder is hardened to obtain a carbon brush.
[0014]
Thus, by adding silver as an additive, the electrical resistance of the carbon brush can be stabilized for a long time due to the excellent electrical conductivity of silver. Further, it is harder than aluminum and copper, and therefore, it is possible to obtain an effect of removing a film formed on the commutator surface without adding an abrasive. Further, unlike copper, silver is hardly oxidized even when exposed to air during use. As a result, work efficiency is improved, and the life of the brush can be extended.
[0015]
【Example】
(Example 1)
80.0% by mass of graphite particles having an average particle size of 50 μm, 20% by mass of a general-purpose epoxy resin as a binder, and a particle size of 0.5% with respect to the total weight of the graphite particles and the binder. 0.075 mm or less of silver was mixed and kneaded. After pulverizing the kneaded product to a predetermined size, it was formed into a predetermined shape at 200 MPa, heat-treated at 200 ° C., and the binder was cured to obtain a carbon brush.
[0016]
(Comparative Example 1)
80.0% by mass of graphite particles having an average particle size of 50 μm, 20% by mass of a general-purpose epoxy resin as a binder, and a particle size of 0.5% with respect to the total weight of the graphite particles and the binder. 0.075 mm or less aluminum was mixed and kneaded. After pulverizing the kneaded product to a predetermined size, it was molded into a predetermined shape at 100 MPa, heat-treated at 200 ° C., and the binder was cured to obtain a carbon brush.
[0017]
(Comparative Example 2)
80.0% by mass of graphite particles having an average particle size of 50 μm, 20% by mass of a general-purpose epoxy resin as a binder, and a particle size of 0.5% with respect to the total weight of the graphite particles and the binder. 0.075 mm or less of copper was mixed and kneaded. After pulverizing the kneaded product to a predetermined size, it was molded into a predetermined shape at 100 MPa, heat-treated at 200 ° C., and the binder was cured to obtain a carbon brush.
[0018]
(Comparative Example 3)
80.0% by mass of graphite particles having an average particle size of 50 μm and 20% by mass of a general-purpose epoxy resin as a binder were mixed and kneaded. After pulverizing the kneaded product to a predetermined size, it was molded into a predetermined shape at 100 MPa, heat-treated at 200 ° C., and the binder was cured to obtain a carbon brush.
[0019]
Table 1 summarizes the physical characteristics of the carbon brushes of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.
[0020]
[Table 1]
Each of the carbon brushes described above was subjected to a brush property test under the following test motor and test conditions.
Voltage: AC83V 60Hz
Operating conditions: 8 minutes on → 2 minutes off
Test environment: room temperature 40 to 45 ° C, humidity 30% or less
Table 2 summarizes the results of the brush property test under the above conditions.
[0023]
[Table 2]
Tables 1 and 2 show that the carbon brush of Example 1 has significantly improved work efficiency and life. It is considered that the improvement of the carbon brush in which silver was added as an additive in Example 1 was due to the electric conductivity of the carbon brush and the ability to adjust the film on the commutator surface.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, at the time of kneading the filler and the binder, by adding silver, the work efficiency is improved by the electric conductivity of silver and the film adjusting force of the commutator surface, and a carbon brush having a long life. it can.