JPH0941056A - モーター整流子材 - Google Patents

モーター整流子材

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JPH0941056A
JPH0941056A JP21405895A JP21405895A JPH0941056A JP H0941056 A JPH0941056 A JP H0941056A JP 21405895 A JP21405895 A JP 21405895A JP 21405895 A JP21405895 A JP 21405895A JP H0941056 A JPH0941056 A JP H0941056A
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JP
Japan
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motor
motor commutator
commutator material
commutator
alloy
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JP21405895A
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English (en)
Inventor
Yoshiharu Mae
義治 前
Kenji Yajima
健児 矢島
Tokukazu Ishida
徳和 石田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性およびアーク発生の少ないモーター
整流子材を提供する。 【解決手段】重量%で、Ag:7.5〜15%、酸素:
1〜50ppmを含有し、さらに、Cr:0.05〜
1.2%、Zr:0.01〜0.25%の内の1種また
は2種を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からな
る組成、並びに素地中に0.2〜5μmの析出物が10
0〜10000個/mm2 分散した組織を有するCu合
金からなるモーター整流子材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐摩耗性および
相手攻撃性が少なくかつアーク発生率の少ないモーター
整流子材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、モーター整流子材は、重量%で
(以下、%は重量%を示す)、Ag:10%を含有し、
残りがCuおよび不可避不純物からなるCu合金が使用
されていることは知られているが、近年、Zr、Ag、
Cr、Fe、Si、Al、B、Ca、Co、In、M
g、Mn、Ni、P、Pb、Sb、Sn、Te、Ti、
Znの中の1種または2種以上を合計で0.05〜7%
を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に粒子径:1000オングストローム
以下の析出粒子が粒子間隔:10〜100オングストロ
ームで分散した析出組織を有する一層耐摩耗性の優れた
モーター整流子材が提案されている(特開平3−314
37号公報参照)。これらモーター整流子材はCu含浸
カーボンブラシと接触した状態でモーターに組み込まれ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、各種モーターは
性能の一層の向上が求められており、そのために、モー
ターの整流子の回転数を上げるとともに、モーターの整
流子とCu含浸カーボンブラシとの接触抵抗が小さくな
るようにモーターの整流子とCu含浸カーボンブラシと
の押付け圧力を大きくし、従来のモーターの整流子とC
u含浸カーボンブラシとの押付け圧力は0.2〜0.5
kgf/cm2 であったものが現在では0.7kgf/
cm2 以上まで増大し、モーターのモーター整流子材の
使用条件はますます過酷なものとなっている。前述のよ
うに、整流子の回転数を上げるとアーク発生率は増加
し、さらにモーターの整流子とCu含浸カーボンブラシ
との押付け圧力を増大させるとモーターの整流子自体の
摩耗が増加すると共にCu含浸カーボンブラシの摩耗も
増加し、かかる過酷な条件に耐えられるようなモーター
整流子の材料が求められているが、今だ存在しない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる観点から、従来よりも過酷な条件に耐えられるよ
うな優れたモーター整流子材を得るべく研究を行った結
果、前記従来のモーター整流子材よりもAgを多く含有
しかつCrおよびZrを少なめに添加し、さらに酸素を
1〜50ppm含有せしめたCu合金からなるモーター
整流子材は、前記従来のモーター整流子材よりも一層耐
摩耗性が向上し、アーク発生率が少なく、優れた特性を
持つという知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、(1) 重量%で、Ag:7.5〜
15%、Cr:0.05〜1.2%、酸素:1〜50p
pmを含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる
組成、並びに素地中に0.2〜5μmの析出物が100
〜10000個/mm2 分散した組織を有するCu合金
からなるモーター整流子材、(2) 重量%で、Ag:
7.5〜15%、Zr:0.01〜0.25%、酸素:
1〜50ppmを含有し、残りがCuおよび不可避不純
物からなる組成、並びに素地中に0.2〜5μmの析出
物が100〜10000個/mm2 分散した組織を有す
るCu合金からなるモーター整流子材。(3) 重量%
で、Ag:7.5〜15%、Cr:0.05〜1.2
%、Zr:0.01〜0.25%、酸素:1〜50pp
mを含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組
成、並びに素地中に0.2〜5μmの析出物が100〜
10000個/mm2 分散した組織を有するCu合金か
らなるモーター整流子材、に特徴を有するものである。
【0006】この発明のモーター整流子材において、A
g含有量を7.5〜15%にしたのはAgが7.5%未
満になるとモーター整流子材の強度および硬さが不足す
るので好ましくなく、一方、Agを15%を越えて含有
するとモーター整流子材として硬度が高すぎて加工性が
低下するとともに、相手材であるCu含浸カーボンブラ
シを摩耗させるので好ましくないことによるものであ
る。この発明のモーター整流子材のAg含有量の一層好
ましい組成範囲は、9.0〜11.0%である。
【0007】また、Cr含有量を0.05〜1.2%に
したのはCrが0.05%未満になると耐摩耗性および
耐熱性が改善されないからであり、一方、Crを1.2
%を越えて含有するとアーク発生が多くなり、加工性も
悪くなるので好ましくないことによるものである。この
発明のモーター整流子材のCr含有量の一層好ましい組
成範囲は、0.2〜0.6%である。
【0008】さらに、この発明のモーター整流子材に含
まれるZrを0.01〜0.25%に限定した理由は、
この成分が0.01%未満では耐熱性が不足するので好
ましくなく、一方、0.25%を越えて含有するとアー
ク発生が多くなるとともに加工性も悪くなるので好まし
くないことによるものである。この発明のモーター整流
子材に含まれるZrの一層好ましい組成範囲は、0.0
5〜0.15%である。
【0009】さらに、この発明のモーター整流子材に含
まれる酸素を1〜50ppmに限定した理由は、酸素を
1ppm未満にするにはコストがかかりすぎるので好ま
しくなく、一方、酸素が50ppmを越えて含有すると
アーク発生が多くなるとともに加工性も悪くなるので好
ましくないことによるものである。この発明のモーター
整流子材に含まれる酸素の一層好ましい組成範囲は、1
〜15ppmである。
【0010】
【発明の実施の形態】通常の高周波溶解炉によりCu合
金を溶解し、立つ脱酸処理を行うと共に固体カーボンで
シールした溶湯中に添加するAg、Cr、Zrの量を調
整することにより表1および表2に示される成分組成を
有する直径:175mm、長さ:400mmの寸法を有
するインゴットを作製した。得られたインゴットを72
0℃、60分間保持の均質化処理した後、直径:50m
m、長さ:7600mmの寸法となるように熱間押し出
しし、ついで50℃/秒以上の冷却速度で水冷し、さら
に直径:45mmとなるまで冷間引き抜き加工したの
ち、450℃、60分間保持の時効処理し、さらに冷間
引き抜き加工して直径:40mmのCu合金製丸棒を作
製した。
【0011】これらCu合金製丸棒を厚さ:8mmに切
断し、円盤状の本発明モーター整流子材(以下、本発明
整流子材という)1〜11、比較モーター整流子材(以
下、比較整流子材という)1〜4および従来モーター整
流子材(以下、従来整流子材という)1〜4を作製し
た。得られたモーター整流子材の切断面を研磨し、金属
顕微鏡により観察し、モーター整流子材の切断面素地中
に分散している0.2〜5μmの析出物の数を測定し、
その結果を表1および表2に示した。さらに多孔質カー
ボンにCuを含浸させた直径:5mm、長さ:10mm
の寸法を有するCu含浸カーボンブラシを用意した。
【0012】これら円盤状の整流子材1を、図1に示さ
れるように、電動モーター2の軸3に取り付け、円盤状
の整流子材1を回転させながらCu含浸カーボンブラシ
4を円盤状の整流子材1の中心から15mmの所に押し
付け、円盤状の整流子材1とCu含浸カーボンブラシ4
の間に10Vの定電圧をかけ、電圧計5に表れる電圧を
測定し、電圧を縦軸に、通電時間を横軸に取ったグラフ
を描かせながら、下記の条件で摩耗試験を行い、整流子
材およびCu含浸カーボンブラシの摩耗量およびアーク
発生率を測定し、その結果を表1および表2に示した。
なお、アークが発生すると電圧が9V未満となるので、
全通電時間に対する電圧が9V未満となった通電時間の
割合をアーク発生率とした。
【0013】摩耗試験条件 通電電流:15A(76.43A/cm2 )、 通電電圧:10V、 押し付け圧力:250gf(1.27kgf/c
2 )、 回転時間:24時間、 回転数:10000rpm。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】表1および表2に示される結果から、本
発明整流子材1〜11は、従来モーター整流子材1〜4
およびこの発明から外れたAg、Cr、Zrおよび酸素
を含む比較モーター整流子材1〜4に比べて、整流子材
自体の摩耗量が少なく、また相手材であるカーボンブラ
シを摩耗させる量が少なく、さらにCrおよびZrの内
の1種または2種並びに酸素含有量が多すぎる比較モー
ター整流子材はアーク発生率が格段に大きくなって好ま
しくないことが分かる。上述のように、この発明のモー
ター整流子材は、モーターの効率を向上させることがで
き、電気産業の発展に優れた効果をもたらすものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】整流子材およびCu含浸カーボンブラシの摩耗
量並びにアーク発生率を測定する方法を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 整流子材 2 電動モーター 3 軸 4 Cu含浸カーボンブラシ 5 電圧計

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、Ag:7.5〜15%、C
    r:0.05〜1.2%、酸素:1〜50ppmを含有
    し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成、並び
    に素地中に0.2〜5μmの析出物が100〜1000
    0個/mm2 分散した組織を有するCu合金で構成され
    ていることを特徴とするモーター整流子材。
  2. 【請求項2】 重量%で、Ag:7.5〜15%、Z
    r:0.01〜0.25%、酸素:1〜50ppmを含
    有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成、並
    びに素地中に0.2〜5μmの析出物が100〜100
    00個/mm2分散した組織を有するCu合金で構成さ
    れていることを特徴とするモーター整流子材。
  3. 【請求項3】 重量%で、Ag:7.5〜15%、C
    r:0.05〜1.2%、Zr:0.01〜0.25
    %、酸素:1〜50ppmを含有し、残りがCuおよび
    不可避不純物からなる組成、並びに素地中に0.2〜5
    μmの析出物が100〜10000個/mm2 分散した
    組織を有するCu合金で構成されていることを特徴とす
    るモーター整流子材。
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Cited By (4)

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