JP6495716B2 - 炭素製品 - Google Patents

炭素製品 Download PDF

Info

Publication number
JP6495716B2
JP6495716B2 JP2015075581A JP2015075581A JP6495716B2 JP 6495716 B2 JP6495716 B2 JP 6495716B2 JP 2015075581 A JP2015075581 A JP 2015075581A JP 2015075581 A JP2015075581 A JP 2015075581A JP 6495716 B2 JP6495716 B2 JP 6495716B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
graphite
blank
carbon
weight
mesocarbon microbeads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015075581A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016006002A (ja
Inventor
チャオ ジェン ジン
チャオ ジェン ジン
チュン ウー イウ
チュン ウー イウ
マン ラウ チー
マン ラウ チー
シャン ワン シュー
シャン ワン シュー
Original Assignee
ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム
ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム, ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム filed Critical ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム
Publication of JP2016006002A publication Critical patent/JP2016006002A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6495716B2 publication Critical patent/JP6495716B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators
    • H01R39/045—Commutators the commutators being made of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6267—Pyrolysis, carbonisation or auto-combustion reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/46—Graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/60—Devices for interrupted current collection, e.g. commutating device, distributor, interrupter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Description

本発明は、炭素製品の製造方法、及び永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータのための炭素製品、特に、炭素セグメントを有する整流子に関する。
市販されている既存の製品（カーボンブラシ、グラファイトディスク、カーボンベアリング等）は、電気グラファイト（ＥＧ）材料、カーボングラファイト（ＣＧ）材料、及び樹脂結合グラファイト（ＲＧ）材料からなる。
ＥＧ材料は、カーボグラファイト材料（carbographite materials）を２５００℃を超える温度でグラファイト化して、基本となるアモルファス炭素を人造グラファイトに転換させたものである。原料として、石油コークス、カーボンブラック、石炭コークス、バインダとしてピッチが挙げられる。
ＣＧ材料は、コークス粉末とグラファイト粉末との混合物をピッチ又は樹脂で凝集したものからなる。この粉末をブロック状に成形し、これらのブロックを約１０００℃の温度で焼成して、バインダをコークスに変態させる。この段階のものはグラファイト化されていない。原料として、天然／人造グラファイト、石油コークス、カーボンブラック、石炭コークス、バインダとしてピッチ／フェノール樹脂が挙げられる。
ＲＧ材料は、粉末状の天然グラファイト又は人造グラファイトと熱硬化樹脂とを混合したものである。そして、この混合物を約２００℃の好適な硬化温度で加圧及び重合する。原料として、天然／人造グラファイト、石油コークス、カーボンブラック、石炭コークス、バインダとしてピッチ／フェノール樹脂又はエポキシ樹脂が挙げられる。
既存のＥＧ、ＣＧ及びＲＧ製品の主な問題は、長時間且つ複雑な処理工程を要するため、材料及び製造コストが上がることである。既存のＥＧ、ＣＧ及びＲＧ製品の他の問題は、強度が低く、寿命が短いことである。
したがって、処理工程が簡易化された炭素製品が必要とされている。更に、強度が向上した炭素製品が必要とされている。
したがって、本発明は、その一態様において、メソカーボン(mesocarbon)マイクロビーズ及びグラファイトからなる炭素製品であって、前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で５０〜９９％、前記グラファイトは重量％で１〜５０％である炭素製品を提供するものである。
前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で７０〜８０％、前記グラファイトは重量％で２０〜３０％であることが好ましい。
前記炭素製品は、密度が１．６〜１．８ｇ／ｃｍ3の範囲内、抵抗率が２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内にあることが好ましい。これは、特に、グラファイトがＣＧの場合の製品に適している。
代替例として、前記炭素製品は、密度が１．８５〜１．９５ｇ／ｃｍ3の範囲内、抵抗率が５００〜２０００μΩ・ｃｍの範囲内にあることが好ましい。これは、特に、グラファイトがＥＧの場合の製品に適している。
前記炭素製品は、カーボンブラシ、カーボンベアリング、カーボンシール、又はブラシ接触面であることが好ましい。
本発明は、第２の態様において、絶縁材料からなるベースと、前記ベースに固定された導電部材であって、前記導電部材は複数のバーを備え、前記バーは、それぞれ、電気モータのリード線を接続するための爪を有する導電部材と、ブラシ接触面を形成する接触部材であって、前記接触部材は複数のセグメントを備え、前記セグメントは、それぞれ、対応するバーに電気的に接続される接触部材とを備える、電気モータのための整流子であって、前記接触部材はメソカーボンマイクロビーズ及びグラファイトを含む整流子を提供するものである。
前記接触部材において、前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で１％超〜１００％未満、前記グラファイトは重量％で９９％未満であることが好ましい。
前記接触部材において、前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で５０〜９９％、前記グラファイトは重量％で１〜５０％であることが好ましい。
前記接触部材において、前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で７０〜８０％、前記グラファイトは重量％で２０〜３０％であることが好ましい。
前記グラファイトは、天然グラファイト又は人造グラファイトであることが好ましい。
前記メソカーボンマイクロビーズの直径は１５０μｍ未満であることが好ましい。
本発明は、第３の態様において、メソカーボンマイクロビーズと電気グラファイトとを混合する工程と、前記混合したメソカーボンマイクロビーズ及び電気グラファイトをアイソスタティックプレス加工して、ブランクを形成する工程と、前記ブランクを焼結する工程と、前記焼結したブランクをグラファイト化する工程と、前記グラファイト化したブランクを機械加工して、所定の形状の炭素製品を形成する工程とを含む、炭素製品の製造方法を提供するものである。
前記方法は、前記混合工程の前に、前記メソカーボンマイクロビーズを篩分して、所定の大きさ未満の大きさを有するメソカーボンマイクロビーズを選別する工程を含むことが好ましい。
本発明は、更に別の態様において、粉末状のメソカーボンマイクロビーズと粉末状のカーボグラファイトとを混合する工程と、前記混合したメソカーボンマイクロビーズ粉末及びグラファイト粉末を混練する工程と、前記混合粉末を圧縮して、ブランクを形成する工程と、前記ブランクを焼結する工程と、前記焼結したブランクを機械加工して、炭素製品を形成する工程とを含む、炭素製品の製造方法を提供するものである。
前記混練工程の後、且つ、前記圧縮工程の前に、前記粉末を篩分することが好ましい。
前記篩分工程の後、且つ、前記圧縮工程の前に、前記粉末を混合することが好ましい。
前記焼結したブランクの密度が１．６〜１．８ｇ／ｃｍ3の範囲内、前記焼結したブランクの抵抗率が２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内になるように、前記ブランクを焼結することが好ましい。
炭素のブラシ接触面を組み込んだ、電気モータの例示的な整流子を示す。 メソカーボンマイクロビーズの微細構造を示す写真である。 炭素製品の製造方法を示すブロック図である。 別の炭素製品製造方法を示すブロック図である。 炭素製品の一例として、電気モータの例示的なカーボンブラシを示す。 炭素製品の他の例として、例示的なカーボンベアリングを示す。 炭素製品の更に他の例として、例示的なカーボンシールを示す。
ここで、添付図面の図を参照して、例示として本発明の好ましい実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
説明を簡単にするため、本発明の炭素製品の一例として、電気モータの整流子を挙げる。
図１は、本発明の一実施形態による電気モータの整流子１０を示す。この整流子は、フェノール樹脂などの絶縁材料からなるベース３０と、ベース３０に固定された導電部材５０と、モータのブラシと摺接するように構成されているブラシ接触面を形成する接触部材７０とを備える。導電部材５０は複数の離間したバー５２を備え、バー５２は、それぞれ、モータのリード線を接続するように構成されている爪を有する。接触部材７０は、整流子１０の円周方向に配置されている複数の離間したセグメント７２を備える。各セグメント７２は、導電部材５０の対応するバー５２に電気的に接続される。図示の整流子は平面状のブラシ接触面を有するが、本発明は、円筒状のブラシ接触面を有する整流子にも適用可能である。
接触部材７０は、メソカーボンマイクロビーズ及びグラファイトからなる。メソカーボンマイクロビーズは重量％で１〜９９％、グラファイトは重量％で１〜９９％であることが好ましい。メソカーボンマイクロビーズは重量％で７０〜８０％、グラファイトは重量％で２０〜３０％であることがより好ましい。
図２は、メソカーボンマイクロビーズの微細構造を示す写真である。本発明の実施形態では、メソカーボンマイクロビーズは微細な大きさであり、ピッチから得ることができる。ピッチを約２００℃に加熱すると、溶融体になり、温度により分子に作用する変換エネルギは凝集エネルギよりも高い。その結果、均質核形成相が新たに形成され、これは中間相と呼ばれる。表面エネルギを最小にするため、成長中間相は球形状である。中間相が成長すると、マイクロビーズになる。
グラファイトは、自然界に存在する鉱物状のグラファイトである天然グラファイトとすることができる。天然グラファイトは、採掘、処理され、様々な用途（例えば、潤滑剤、シール、絶縁、充填剤、耐火物）に用いられる。
代替例として、グラファイトは、非グラファイト状炭素を２５００℃を超える温度で熱処理することによって生成される人工的な人造グラファイトにすることができる。最も一般的な人造グラファイトは、通常、以下のような複合材料として形成される。すなわち、粉砕した石油コークスをコールタールピッチと混合してペースト状にした後、仮焼工程で、約１２００〜１４００℃で熱処理して、ピッチを炭化させ、石油コークスから全ての揮発性物質を除去する。更に２５００〜３０００℃に加熱することによって、炭素原子を配向させ、混合物を真のグラファイトにグラファイト化する。人造グラファイトは、通常、鋼を溶融する炭素アーク炉、バッテリの電極、原子炉に用いられる大規模電極に用いられる。
図３は、炭素製品の製造方法を示す。この方法は、
メソカーボンマイクロビーズの粉末と電気グラファイトの粉末とを混合する工程と、
混合したメソカーボンマイクロビーズ及びグラファイトをアイソスタティックプレス加工、ブランクを形成する工程と、
ブランクを焼結する工程と、
焼結ブランクをグラファイト化する工程であって、グラファイト化ブランクの密度が好ましくは１．８５〜１．９５ｇ／ｃｍ3の範囲内、グラファイト化ブランクの抵抗率が好ましくは５００〜２０００μΩ・ｃｍの範囲内になるようにする工程と、
グラファイト化ブランクを機械加工して、整流子の環状ディスク形状の接触部材などの最終製品を形成する工程とを含む。
前記方法は、更に、混合工程の前に、メソカーボンマイクロビーズを篩分して、所定の大きさのメソカーボンマイクロビーズを選別する工程を含むことが好ましい。本実施形態では、選別したメソカーボンマイクロビーズの直径は１５０μｍ未満である。
図４は、別の炭素製品製造方法を示す。この方法は、
メソカーボンマイクロビーズの粉末とカーボグラファイトの粉末とを混合する工程と、
混合したメソカーボンマイクロビーズ粉末及びグラファイト粉末を混練する工程と、
混合粉末を圧縮してブランクを形成する工程、好ましくは、金型で混合粉末を圧縮して、最終製品の所定の形状を有するブランクを形成する工程と、
ブランクを焼結する工程であって、焼結ブランクの密度が好ましくは１．６〜１．８ｇ／ｃｍ3の範囲内、焼結ブランクの抵抗率が好ましくは２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内になるようにする工程と、
焼結ブランクを機械加工して、整流子の環状ディスク形状の接触部材などの最終製品を形成する工程とを含む。
前記方法は、更に、混練工程の後、粉末を篩分する工程を含むことが好ましい。前記方法は、更に、篩分工程の後、粉末を混合する工程を含むことが好ましい。
本発明において、整流子の接触部材は、グラファイト及びメソカーボンマイクロビーズからなる。メソカーボンマイクロビーズは、メソカーボンマイクロビーズの表面にバインダとしてβ樹脂を含有するので、自己焼結が可能である。したがって、追加のバインダは必要ない。更に、本発明の炭素製品は、メソカーボンマイクロビーズを用いるので、化学安定性、熱安定性、導電性、熱伝導性に優れ、且つ、強度が向上している。
本発明の炭素製品は、図５に示すようなカーボンブラシ１２、図６に示すようなカーボンベアリング１４、又は、図７に示すようなカーボンシール１６にしてもよいものと理解される。図７に示すカーボンシール１６はリングシールであるが、他の形態のカーボンシールも可能である。
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える（comprise）」、「含む（include）」、「含む（contain）」及び「有する（have）」、並びにその変形形態は、説明する要素又は特徴の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素又は特徴の存在を排除するものではない。
明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。
上記の実施形態は単なる例示であり、請求項に定義する本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
１０ 整流子
１２ カーボンブラシ
１４ カーボンベアリング
１６ カーボンシール
３０ ベース
５０ 導電部材
５２ バー
７０ 接触部材
７２ セグメント

Claims (12)

  1. メソカーボンマイクロビーズ及びグラファイトからなる炭素製品であって、
    前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で５０〜９９％、前記グラファイトは重量％で１〜５０％であり、
    密度が１．６〜１．８ｇ／ｃｍ 3 の範囲内、抵抗率が２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内にあることを特徴とする炭素製品。
  2. 前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で７０〜８０％、前記グラファイトは重量％で２０〜３０％であることを特徴とする、請求項１に記載の炭素製品。
  3. 前記炭素製品は、カーボンブラシ、カーボンベアリング、カーボンシール、又は整流子のブラシ接触面であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の炭素製品。
  4. 絶縁材料からなるベースと、
    前記ベースに固定された導電部材であって、前記導電部材は複数のバーを備え、前記バーは、それぞれ、電気モータのリード線を接続するための爪を有する導電部材と、
    ブラシ接触面を形成する接触部材であって、前記接触部材は複数のセグメントを備え、前記セグメントは、それぞれ、対応するバーに電気的に接続される接触部材と、
    を備える、電気モータのための整流子であって、
    前記接触部材はメソカーボンマイクロビーズ及びグラファイトを含み、
    前記接触部材は、その密度が１．６〜１．８ｇ／ｃｍ 3 の範囲内、抵抗率が２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内にある、
    ことを特徴とする整流子。
  5. 前記接触部材において、前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で５０〜９９％、前記グラファイトは重量％で１〜５０％であることを特徴とする、請求項４に記載の整流子。
  6. 前記接触部材において、前記メソカーボンマイクロビーズは重量％で７０〜８０％、前記グラファイトは重量％で２０〜３０％であることを特徴とする、請求項４に記載の整流子。
  7. 前記メソカーボンマイクロビーズの直径は１５０μｍ未満であることを特徴とする、請求項４、５又は６に記載の整流子。
  8. メソカーボンマイクロビーズと電気グラファイトとを混合する工程と、
    前記混合したメソカーボンマイクロビーズ及び電気グラファイトをアイソスタティックプレス加工して、ブランクを形成する工程と、
    前記ブランクを焼結する工程と、
    前記焼結したブランクをグラファイト化する工程と、
    前記グラファイト化したブランクを機械加工して、所定の形状の炭素製品を形成する工 程とを含み、
    前記ブランクを焼結する行程は、前記焼結したブランクの密度が１．６〜１．８ｇ／ｃｍ 3 の範囲内、抵抗率が２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内となるように前記ブランクを焼結することを含むことを特徴とする、炭素製品の製造方法。
  9. 更に、前記混合工程の前に、前記メソカーボンマイクロビーズを篩分して、所定の大きさ未満の大きさを有するメソカーボンマイクロビーズを選別する工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. メソカーボンマイクロビーズ粉末とカーボグラファイト粉末とを混合する工程と、
    前記混合したメソカーボンマイクロビーズ粉末及びグラファイト粉末を混練する工程と、
    前記混合粉末を圧縮して、ブランクを形成する工程と、
    前記ブランクを焼結する工程と、
    前記焼結したブランクを機械加工して、炭素製品を形成する工程と、
    を含み、
    前記ブランクを焼結する行程は、前記焼結したブランクの密度が１．６〜１．８ｇ／ｃｍ 3 の範囲内、抵抗率が２０００〜８０００μΩ・ｃｍの範囲内となるように前記ブランクを焼結することを含むことを特徴とする、炭素製品の製造方法。
  11. 更に、前記混練工程の後、且つ、前記圧縮工程の前に、前記粉末を篩分する工程を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
  12. 更に、前記篩分工程の後、且つ、前記圧縮工程の前に、前記篩分された粉末を混合する工程を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
JP2015075581A 2014-04-02 2015-04-02 炭素製品 Expired - Fee Related JP6495716B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410132393.1 2014-04-02
CN201410132393 2014-04-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016006002A JP2016006002A (ja) 2016-01-14
JP6495716B2 true JP6495716B2 (ja) 2019-04-03

Family

ID=54146555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015075581A Expired - Fee Related JP6495716B2 (ja) 2014-04-02 2015-04-02 炭素製品

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150284251A1 (ja)
JP (1) JP6495716B2 (ja)
KR (1) KR20150114898A (ja)
CN (1) CN104979731A (ja)
BR (1) BR102015007386A2 (ja)
DE (1) DE102015104474A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107204557A (zh) * 2016-03-17 2017-09-26 德昌电机(深圳)有限公司 换向器、使用该换向器的电机及换向器的制备方法
JP7090874B2 (ja) * 2018-02-02 2022-06-27 東京パーツ工業株式会社 整流子とこの整流子を備えたブラシ付きモータ
KR102098193B1 (ko) * 2018-03-12 2020-04-07 한국교통대학교 산학협력단 표면이 개질된 탄소 분말을 이용한 모터용 탄소 브러쉬 및 이의 제조방법

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996660A (en) * 1974-12-23 1976-12-14 General Motors Corporation Low voltage aluminum commutators
JPH0735299B2 (ja) * 1987-07-06 1995-04-19 川崎製鉄株式会社 低熱膨張係数を有する等方性高強度炭素材の製造方法
JPH01230414A (ja) * 1987-11-20 1989-09-13 Osaka Gas Co Ltd 活性炭及びその製造方法
JPH01138172A (ja) * 1987-11-24 1989-05-31 Toyo Tanso Kk 黒鉛とメソカーボンマイクロビーズとの焼結体
JPH0288464A (ja) * 1988-02-16 1990-03-28 Kawasaki Steel Corp 高密度・高強度炭素材料の製造方法および放電加工用黒鉛電極材
JPH0337108A (ja) * 1989-06-30 1991-02-18 Kawasaki Refract Co Ltd 等方性炭素材
DE4338447A1 (de) * 1993-11-11 1995-05-18 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Kohlenstoff-Graphit-Werkstoff
US6114791A (en) * 1996-11-29 2000-09-05 Denso Corporation Commutator for motor using amorphous carbon and fuel pump unit using the same
US6222298B1 (en) * 1997-06-08 2001-04-24 Mitsuba Corporation Carbon commutator and method for producing the same
US6161275A (en) * 1998-07-08 2000-12-19 Siemens Canada Limited Method of manufacturing commutators for electric motors
DE10115601C1 (de) * 2001-03-29 2002-09-05 Kolektor D O O Trommelkommutator sowie Verfahren zu seiner Herstellung
GB0211441D0 (en) * 2002-05-18 2002-06-26 Johnson Electric Sa Improvements in or relating to commutators
JP2004040844A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Shinano Kenshi Co Ltd 整流子およびこれを用いた回転電機
US7559555B2 (en) * 2003-05-29 2009-07-14 Ntn Corporation Resin seal ring and manufacturing method
JP3761881B2 (ja) * 2003-07-18 2006-03-29 東炭化工株式会社 整流子
DE102004052026B4 (de) * 2003-11-07 2015-08-27 Totankako Co., Ltd. Kollektor
DE10356080A1 (de) * 2003-12-01 2005-06-23 Siemens Ag Kraftstoffpumpe
JP4091024B2 (ja) * 2004-07-26 2008-05-28 東炭化工株式会社 カーボンブラシ
DE102006046669A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Robert Bosch Gmbh Kommutator für eine elektrische Maschine
CN102201637B (zh) * 2010-03-26 2015-11-25 德昌电机(深圳)有限公司 换向器及其制造方法
JP5825705B2 (ja) * 2010-03-26 2015-12-02 東洋炭素株式会社 カーボンブラシ
CN102332669B (zh) * 2010-07-12 2015-08-19 德昌电机(深圳)有限公司 换向器及其制造方法
CN102931560B (zh) * 2012-11-21 2015-07-22 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种性能优良的电刷材料及其制备方法
CN103682925A (zh) * 2013-12-10 2014-03-26 常熟柏科汽车零件再制造有限公司 电机电刷

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150114898A (ko) 2015-10-13
BR102015007386A2 (pt) 2016-08-09
CN104979731A (zh) 2015-10-14
US20150284251A1 (en) 2015-10-08
DE102015104474A1 (de) 2015-10-08
JP2016006002A (ja) 2016-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6495716B2 (ja) 炭素製品
CN104425823B (zh) 一种锂离子电池人造石墨负极材料及其制备方法
CN103121671A (zh) 一种等静压石墨的制备方法
US20120326081A1 (en) Carbon brush
JP2007534131A (ja) 雄雌電極ジョイント
TW201542645A (zh) 樹脂結合之碳刷及其製造方法
CN102596851B (zh) 碳材料及其制造方法
CN111587518B (zh) 碳刷和生产方法
KR101833972B1 (ko) 이차 전지용 흑연재의 제조 방법
JPH0372004B2 (ja)
JP2000007436A (ja) 黒鉛材及び黒鉛材の製造方法
JP2008001571A (ja) 高熱伝導性の炭素材料及びその製造方法
CN103404008B (zh) 燃料泵用的碳刷及其制造方法
US2418811A (en) Contact element
CN111512503B (zh) 碳刷和生产方法
JP2019172886A (ja) 改質ピッチ及びその製造方法
JPS5978914A (ja) 特殊炭素材の製造方法
Ibrahim et al. Characterization of carbon brush from coconut shell for railway application
KR20040076427A (ko) 흑연체의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 흑연체
JPH07118068A (ja) 熱電素子用炭素−炭化ホウ素焼結体及びこれを用いた熱電素子
US8721939B2 (en) High porosity/low permeability graphite bodies and process for the production thereof
JPH0386043A (ja) 整流用カーボンブラシの製造方法
JPH0791107B2 (ja) 高密度，高強度を有する等方性黒鉛材の製造方法
JP2808807B2 (ja) 炭素材用原料粉の製法
SU1108540A1 (ru) Способ изготовлени коллектора электрической машины

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181011

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6495716

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees