JPS58148642A - Carbon brush for rotary electric machine - Google Patents

Carbon brush for rotary electric machine

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Publication number
JPS58148642A
JPS58148642A JP2811282A JP2811282A JPS58148642A JP S58148642 A JPS58148642 A JP S58148642A JP 2811282 A JP2811282 A JP 2811282A JP 2811282 A JP2811282 A JP 2811282A JP S58148642 A JPS58148642 A JP S58148642A
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JP
Japan
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weight
graphite powder
powder
aluminum powder
aluminum
Prior art date
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Application number
JP2811282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruhisa Kondo
照久 近藤
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Toyo Tanso Co Ltd
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58148642A publication Critical patent/JPS58148642A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/20Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
    • H01R39/22Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof incorporating lubricating or polishing ingredient

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the lubricating performance of a carbon brush particularly at a high temperature with less frictional coefficient and less variation in timing by adding aluminum powder of specific particle diameter to graphite powder of specific ash content, further adding a binder to the mixture, mixing, pressure molding the mixture and then heat treating it at the specific temperature. CONSTITUTION:0.1-2.0wt% of aluminum powder havng particle diameter smaller than 100 mesh is added to graphite powder of main row material which contains at least less than 1.0wt% of ash content. The graphite powder, the aluminum powder and binder such as bisphenol a type epoxy resin or the like are mixed, and the mixture is pressure molded, for example, in the range of 1,000- 2,000kg/cm<2>, and heat treated in the range of 500-650 deg.C in the vicinity of the melting point of the aluminum under the atmosphere shielding oxygen. In this manner, a brush which has excellent lubricating performance even at a high temperature with less frictional coefficient and less variation in timing can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 する。[Detailed description of the invention] do.

更に詳細には、直流電動機、直流発電機又は交流整流子
電動機等に使用される整流子、あるいは同期電動機、同
期発電機、誘動電動機等に使用されるスリップリングに
用いられるもので、極めて優れた性能を有する回転電機
用カー〆ンプラシに関する。
More specifically, it is used in commutators used in DC motors, DC generators, AC commutator motors, etc., and slip rings used in synchronous motors, synchronous generators, induction motors, etc., and is extremely excellent. The present invention relates to a car sealing brush for rotating electric machines having excellent performance.

整流子用ブラシ又はスリップリング用ブラシ(以下、し
ばしば共に単にブラシと呼ぶ)は電動機等の回転電機の
静止部から回転部へ、又は回転部から静止部へ電流を流
す役割を演じ、回転電流の性能を左右する極めて重要な
ものである。この目的のために用いられるブラシは、整
流子又はスリップリングとの接触においてブラシ保持器
の構造、保持箱とブラシの間隙、機械の振動、雰囲気の
状況等の影響を受けることは勿論であるが、ブラシ材質
によっても非常に影響を受ける。特に最近の回転電機は
高速化及び小型化が図られておシ、使用面でも負荷変動
が大きくなっている。そのため機械の振動度増加や周速
のアップに伴なう整流悪化及びブラシ摩耗度の増加等が
生じるため、できるだけ摩擦係数が小さく摩擦係数の変
動が少ないブラシ材が要望されている。
Commutator brushes or slip ring brushes (hereinafter often referred to simply as brushes) play the role of flowing current from a stationary part to a rotating part, or from a rotating part to a stationary part of a rotating electric machine such as an electric motor, and are used to control the rotational current. This is extremely important as it affects performance. The brushes used for this purpose are, of course, affected by the structure of the brush holder, the gap between the holder box and the brush, machine vibrations, atmospheric conditions, etc. when in contact with the commutator or slip ring. , is also greatly affected by the brush material. In particular, recent rotating electric machines have become faster and smaller, and load fluctuations have become larger in use. As a result, as the vibration level of the machine increases and the circumferential speed increases, commutation deteriorates and brush wear increases, so there is a demand for a brush material that has as small a coefficient of friction as possible and that exhibits minimal fluctuations in the coefficient of friction.

又回転電機の周速アップに伴ないブラシの接触状態が悪
くなると接触電圧降下が大きくなる。一般に接触電圧降
下が大きくなることは、整流子又はスリップリングによ
く知られている過剰の皮膜が生成されることであシ、過
剰の皮膜が生成されるとしゅう動接触が不安定となシ、
ブラシ下を流れる主電流による過熱などのため火花が発
生しやすくなるので好ましくない。このような問題を解
決するためにこれまでに種々の提案がなされている。
Furthermore, as the circumferential speed of the rotating electrical machine increases, the contact state of the brush deteriorates, and the contact voltage drop increases. A high contact voltage drop is generally due to the well-known formation of excessive film on the commutator or slip ring, which can lead to unstable sliding contacts. ,
This is undesirable because sparks are likely to occur due to overheating due to the main current flowing under the brush. Various proposals have been made to solve these problems.

例えば、ブラシの摩擦係数を低下させる方法として、油
性の潤滑剤をカーボンへ含浸せしめる方法が提案されて
いるが、高速回転機においてはブラシの温度が上昇し含
浸した潤滑剤の粘度が低下して流出するという現象が起
きるので好ましくない。
For example, a method of impregnating carbon with an oil-based lubricant has been proposed as a method to reduce the friction coefficient of brushes, but in high-speed rotating machines, the temperature of the brush increases and the viscosity of the impregnated lubricant decreases. This is not desirable as it may cause the phenomenon of leakage.

一般的に摩擦係数の小さいブラシとして用いられている
電機用カーボンブラシは、主原料として電気黒鉛を、結
合剤としては熱硬化性樹脂を用いており、この中へ金属
粉、主に銅粉を混入させて成形加圧後、加熱焼結して作
られる。この方法で作られたブラシは確かに金属粉を混
入させないものよりも摩擦係数は小さいが、銅粉による
研摩作用によシ長時間使用した場合摩擦係数及びその変
動が大きくなってゆき、特に高速度の回転電機ではブラ
シの座乗性が不安定となり整流が悪化する。
Carbon brushes for electrical machinery, which are generally used as brushes with a low coefficient of friction, use electrolytic graphite as the main raw material and thermosetting resin as the binder, into which metal powder, mainly copper powder, is added. It is made by mixing, molding, pressurizing, and heating and sintering. It is true that brushes made by this method have a lower coefficient of friction than those that do not contain metal powder, but due to the abrasive action of the copper powder, the coefficient of friction and its fluctuations increase when used for a long time. In rotating electric machines with high speeds, the seating of the brush becomes unstable and commutation deteriorates.

そのためブラシは火花発生による摩耗が大きくなり寿命
が著しく短くなるという欠点がある。
Therefore, the brushes suffer from increased wear due to the generation of sparks, resulting in a shortened service life.

上記の欠点を改善するために、例えば特開昭55−13
7680に示されているように黒鉛粉に対して05〜5
重量係のアルミニウム粉を含有し350℃以下の温度で
熱処理したブラシが提案されている。ここで開示されて
いるブラシは摩擦係数の低下等に関しである程度の成果
を上げているが、今日要求されているブラシの性能から
みて、摩擦係数の低下の度合及び長時間運転による劣化
に対する性能の点などで充分とは言い難い。
In order to improve the above-mentioned drawbacks, for example,
05-5 for graphite powder as shown in 7680
A brush containing heavy weight aluminum powder and heat-treated at a temperature of 350° C. or lower has been proposed. The brush disclosed here has achieved some results in reducing the coefficient of friction, etc., but considering the performance of brushes required today, the degree of reduction in the coefficient of friction and the performance against deterioration due to long-term operation are difficult to determine. It is hard to say that the points are sufficient.

そこで本発明者はこれらの点にかんがみ、摩擦係数が小
さく且つその時間的変動が少なくて接触電圧降下の少な
い即ち過剰の皮膜を生成し力い、時代の要求に応じた極
めて優れた回転電機用カーデンブラシを得るべく鋭意研
究を重ねた結果、本発明に到達したものである。
In view of these points, the present inventors have developed an extremely superior coating for rotating electric machines that meets the demands of the times by producing a coating with a small friction coefficient, little variation over time, and a small contact voltage drop, that is, an excessive coating. The present invention was achieved as a result of intensive research to obtain a carden brush.

従って本発明の目的は摩擦係数が小さく且つその時間的
変動が少なく、又高温においても優れた潤滑性能を持つ
極めて優れた回転電機用カーボンブラシを提供すること
である。
Therefore, an object of the present invention is to provide an extremely excellent carbon brush for a rotating electrical machine that has a small coefficient of friction, little variation over time, and excellent lubrication performance even at high temperatures.

上記及びその他の諸口的、諸特徴及び諸利益は、以下に
記載する詳細な説明から明らかになろう。
These and other features, features and benefits will become apparent from the detailed description provided below.

本発明の一つの態様によれば、灰分量が少なくとも1.
0重量係以下の黒鉛粉を主原料とし、熱硬化性樹脂を結
合剤としたカーボンブラシにおいて、該黒鉛粉に対して
0.1〜2.0重量係の100メツシユよシも粒径の小
さいアルミニウム粉を加え、該黒鉛粉、該アルミニウム
粉及び該結合剤を混合し加圧成型した後、500〜65
0℃の範囲の温度で加熱処理してなる回転電機用カーダ
ンブラシが提供される。
According to one embodiment of the invention, the ash content is at least 1.
In a carbon brush whose main raw material is graphite powder with a weight ratio of 0 or less and a thermosetting resin as a binder, the particle size is as small as 100 mesh with a weight ratio of 0.1 to 2.0 relative to the graphite powder. After adding aluminum powder, mixing the graphite powder, the aluminum powder, and the binder and press-molding,
A cardan brush for a rotating electric machine is provided which is heat-treated at a temperature in the range of 0°C.

更にまた本発明の他の態様によれば、灰分量が少なくと
も1.0重量係以下の黒鉛粉を主原料とし、熱硬化性樹
脂を結合剤としたカーがンブラシにおいて、該黒鉛粉に
対して0.1〜2,0重量係の100該アルミニウム粉
に対してリン含量で0.1〜3.0重量係の、リン酸、
リン酸金属塩、亜リン酸、リン化金属及び硫化リンの中
から選ばれた少なくとも一種のリン含有化合物を加え、
該黒鉛粉、該アルミニウム粉、該リン含有化合物及び該
結合剤を混合し、加圧成型した後、500〜650℃の
範囲の温度で加熱処理してなる回転電機用カーボンブラ
シが提供される。
Furthermore, according to another aspect of the present invention, in a car brush made of graphite powder having an ash content of at least 1.0% by weight or less as a main raw material and using a thermosetting resin as a binder, Phosphoric acid having a phosphorus content of 0.1 to 3.0% by weight relative to the aluminum powder having a 0.1 to 2.0% by weight ratio;
Adding at least one phosphorus-containing compound selected from metal phosphates, phosphorous acid, metal phosphides, and phosphorus sulfide,
A carbon brush for a rotating electric machine is provided by mixing the graphite powder, the aluminum powder, the phosphorus-containing compound, and the binder, press-molding the mixture, and then heat-treating the mixture at a temperature in the range of 500 to 650°C.

更にまた本発明の一つの態様によれば、灰分量が少なく
とも10重量係以下の黒鉛粉を主原料とし、熱硬化性樹
脂を結合剤としたカーボンブラシにおいて、該黒鉛粉に
対して0.1〜2.0重量係・の100メツシユよシも
粒径の小さいアルミニウム粉及び、該アルミニウム粉に
対してホウ散板(−BO,)の量として3,5〜70重
量%の、単糖の還元生成物及び単糖二量体よりなる群か
ら選ばれた少なくとも一種のホウ酸エステルの周期律表
第2属の金属群から選ばれた少なくとも一種の金属の金
属塩を含むホウ酸エステル金属塩を加え、該黒鉛粉、該
アルミニウム粉、該ホウ酸エステル金属塩及び該結合剤
を混合し、加圧成型した後、500〜650℃の範囲の
温度で加熱処理してなる回転電機用カーメンブラシが提
供される。
Furthermore, according to one aspect of the present invention, in a carbon brush using graphite powder as a main raw material with an ash content of at least 10% by weight or less and using a thermosetting resin as a binder, a carbon brush with an ash content of at least 10% by weight or less and a thermosetting resin as a binder is provided. ~2.0% by weight of 100 mesh aluminum powder with a small particle size, and 3.5 to 70% by weight of borosilicate (-BO,) to the aluminum powder, monosaccharide. A boric acid ester metal salt containing at least one metal salt selected from the metal group of Group 2 of the Periodic Table of at least one boric acid ester selected from the group consisting of a reduction product and a monosaccharide dimer. , the graphite powder, the aluminum powder, the boric acid ester metal salt, and the binder are mixed, pressure-molded, and then heat-treated at a temperature in the range of 500 to 650°C. is provided.

本発明の一実施態様による回転電機用ブラシは、灰分量
が少なくとも1.0重量係以下の黒鉛粉を主原料とし、
熱硬化性樹脂を結合剤としたカーボンブラシにおいて、
該黒鉛粉に対して0,1〜2.0重量係の100メツシ
ユよシも粒径の小さいアルミニウム粉を加え、該黒鉛粉
、該アルミニウム粉、該結合剤を混合し加圧成型した後
、500〜650℃の温度で加熱処理してなるブラシで
ある。
A brush for a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention uses graphite powder as a main material with an ash content of at least 1.0% by weight or less,
In carbon brushes using thermosetting resin as a binder,
Add 100 meshes of aluminum powder with a particle size as small as 0.1 to 2.0 weight to the graphite powder, mix the graphite powder, the aluminum powder, and the binder and press-mold. This brush is heat-treated at a temperature of 500 to 650°C.

本発明によるブラシの主原料には、灰分量が少くとも1
.0重量係以下の黒鉛粉が用いられ、通常平均粒度が5
00〜800メツシユ(タイラー)の黒鉛粉が好ましく
用いられる。黒鉛としては天然黒鉛、石油コークス又は
石炭コークス、ピッチコークスなどの易黒鉛化炭素を黒
鉛化のための加熱処理に付しで得られる通常の人造黒鉛
、キッシュ黒鉛、あるいは熱分解黒鉛などが用いられる
The main raw material of the brush according to the present invention has an ash content of at least 1
.. Graphite powder with a weight factor of 0 or less is used, and the average particle size is usually 5
00 to 800 mesh (Tyler) graphite powder is preferably used. As the graphite, natural graphite, ordinary artificial graphite obtained by subjecting graphitizable carbon such as petroleum coke, coal coke, or pitch coke to heat treatment for graphitization, quiche graphite, or pyrolytic graphite are used. .

本発明において結合剤として用いられる熱硬化性樹脂と
しては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック
型エポキシ樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、アルキルフェノール樹脂、脂環式
グリシツルエーテル樹脂等がある。ビスフェノールA型
エポキシ樹脂の例としてはエピコート(EPIKOTE
) −1004、−1002、−1001、−836、
−834[シェルケミカル社(5hell Chemi
cal Corp−+ U−8,A、)製のビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂の商品名〕がある。ノボラ、り型
エポキシ樹脂の例としてはエピコート(EPIKOTE
) −154、−153[シェルケミカル社(5hel
l Chemical Corp、 r U−8,A−
)袈のノボラック型エポキシ樹脂の商品名〕がある。レ
ゾール型フェノール樹脂の例としてはVP−13N(日
立化成工業株式会社製のレゾール型フェノール樹脂の商
品名)、ノボラック型フェノール樹脂の例としてはI(
P−607N(日立化成工業株式会社製のノボラック型
フェノール樹脂の商品名)、アルキルフェノール樹脂の
例としては、H−2400(日立化成工業株式会社製の
アルキルフェノール樹脂の商品名)、脂環式グリシジル
エーテル樹脂の例としては、チッソノックス(C)II
SSONOX) −206、−221,−289(チッ
ソ株式会社製の脂環式グリシツルエーテル樹脂の商品名
)がある。上記に挙げた樹脂と尿素樹脂、メラミン樹脂
又はポリエステル樹脂との混合物も本発明の結合剤とし
て用いることができる。
Thermosetting resins used as binders in the present invention include bisphenol A epoxy resins, novolac epoxy resins, resol phenolic resins, novolac phenolic resins, alkylphenol resins, alicyclic glycytyl ether resins, and the like. An example of a bisphenol A epoxy resin is EPIKOTE.
) -1004, -1002, -1001, -836,
-834 [Shell Chemical Company (5hell Chemi)
There is a trade name of bisphenol A type epoxy resin manufactured by Cal Corp-+ U-8, A, ). An example of a novola-type epoxy resin is EPIKOTE.
) -154, -153 [Shell Chemical Company (5hel
l Chemical Corp, r U-8,A-
) There is a trade name for the novolac type epoxy resin for the ke. An example of a resol type phenolic resin is VP-13N (trade name of a resol type phenolic resin manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and an example of a novolak type phenolic resin is I (
Examples of alkylphenol resins include P-607N (trade name of novolak phenolic resin manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), H-2400 (trade name of alkylphenol resin manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and alicyclic glycidyl ether. Examples of resins include Chissonox (C) II
SSONOX) -206, -221, -289 (trade name of alicyclic glycytyl ether resin manufactured by Chisso Corporation). Mixtures of the above-mentioned resins with urea resins, melamine resins or polyester resins can also be used as binders in the present invention.

又添加する結合剤の量は黒鉛粉100重量部に対して2
5〜50重量部である。
The amount of binder added is 2 parts by weight per 100 parts by weight of graphite powder.
It is 5 to 50 parts by weight.

本発明のブラシに用いられるアルミニウム粉は粒状品、
鱗片状品のいずれでもよく、その粒径は100メツシユ
(タイラー)よシも小さいものが用いられる。粒径には
下限はない。本発明に用いられるアルミニウム粉の一例
の粒度分布を第1表に示す。
The aluminum powder used in the brush of the present invention is granular,
Any scale-like product may be used, and those with a particle size as small as 100 mesh (Tyler) are used. There is no lower limit to particle size. Table 1 shows the particle size distribution of an example of aluminum powder used in the present invention.

第1表 本発明に用いられるアルミニウム粉の混入量は主原料で
ある黒鉛粉に対して0.1〜20重量%であり、好まし
くは0.15〜1.0重量%である。
Table 1 The amount of aluminum powder used in the present invention is 0.1 to 20% by weight, preferably 0.15 to 1.0% by weight, based on the graphite powder that is the main raw material.

本発明ニオケル加圧圧カバ10oO〜2oookg/c
rIL2の範囲である。
The present invention Niokel pressure cover 10oO~2oookg/c
rIL2 range.

本発明における熱処理温度はアルミニウムの融点に近い
500〜650℃であり、酸素遮断の雰囲気下で、即ち
水素や窒素等のガスの雰囲気下で加熱処理される。この
ように高温で加熱処理されるためアルミニウムの形状が
粒状であっても鱗片状であっても熱処理後は形状が類似
してくるので、熱処理前のアルミニウムの形状の違いに
よって本発明のブラシの効果に大きな影響はでてこない
The heat treatment temperature in the present invention is 500 to 650°C, which is close to the melting point of aluminum, and the heat treatment is performed in an oxygen-blocking atmosphere, that is, in an atmosphere of gas such as hydrogen or nitrogen. Because the aluminum is heat-treated at high temperatures, the shape of the aluminum becomes similar after the heat treatment, whether it is granular or scaly. There is no significant effect on the effect.

上記の態様のごとくして得られる成形体ブロックを所望
の形状、所望の寸度に切削加工してブラシが得られる。
A brush is obtained by cutting the molded block obtained in the above manner into a desired shape and desired size.

次に第1図を参照しながら本発明を更に詳細に説明する
。第1図にはアルミニウム混入量に対する摩擦係数及び
接触電圧降下の関係が示されている。即ち第1図にはブ
ラシ主原料である黒鉛粉に。
The present invention will now be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows the relationship between the friction coefficient and the contact voltage drop with respect to the amount of aluminum mixed in. In other words, Figure 1 shows graphite powder, which is the main raw material for the brush.

アルミニウム粉を該黒鉛粉に対して01〜5重量係の範
囲で数段階に分けて加えて、アルミニウム含有量の異な
ったものをつくシ、各々に結合剤を加えて混合し、加圧
成形した後500〜650℃の温度で加熱処理して得た
ブラシの各々の摩擦係数の値及び接触電圧降下値が示さ
れている。摩擦係数の測定は、模擬整流子(@径25朋
)を駆動モーターにより20.00 Orpmで回転さ
せ、その模擬整流子に50OF!−/cm2の圧力で押
しつけて接触させたブラシ(6x 8 x :25mm
)と模擬整流子の間に働く摩擦力をストレンr−ジにて
測ることによって行なわれた。接触電圧降下の測定は、
整流子を20.00Orpmで回転させている状態で、
その整流子を間にはさんでその整流子に接触する二つの
ブラシ間に4Aの電流を流してブラシと整流子の間の接
触電圧降下の測定が行なわれた。第1図中実線は摩擦係
数、点線は接触電圧降下を示す。第1図から明らかなよ
うにアルミニウム混入量が0.1〜20重量%にある場
合摩擦係数の値及び接触電圧降下値共に非常に低い値を
示し、性能の優れたブラシが提供されるが、アルミニウ
ム混入量が0.1〜2.0重量%の範囲外に々ると、摩
擦係数の値及び接触電圧降下値共に好ましくない値にま
で増大し、性能が非常に悪くなる。
Aluminum powder was added to the graphite powder in several stages in the range of 01 to 5 weight ratio to produce products with different aluminum contents, and a binder was added to each of the powders, mixed, and pressure molded. The friction coefficient value and contact voltage drop value of each brush obtained by heat treatment at a temperature of 500 to 650° C. are shown. To measure the friction coefficient, a simulated commutator (diameter 25 mm) was rotated by a drive motor at 20.00 Orpm, and the simulated commutator was subjected to 50 OF! Brush (6 x 8 x: 25 mm) pressed and brought into contact with -/cm2 pressure
) and a simulated commutator by measuring the frictional force acting between it and a simulated commutator using a strainer. Measuring the contact voltage drop is
With the commutator rotating at 20.00 Orpm,
The contact voltage drop between the brushes and the commutator was measured by passing a current of 4 A between two brushes that were in contact with the commutator with the commutator in between. The solid line in FIG. 1 shows the friction coefficient, and the dotted line shows the contact voltage drop. As is clear from FIG. 1, when the amount of aluminum mixed is between 0.1 and 20% by weight, both the friction coefficient and the contact voltage drop value are extremely low, and a brush with excellent performance is provided. If the amount of aluminum mixed exceeds the range of 0.1 to 2.0% by weight, both the friction coefficient and the contact voltage drop increase to undesirable values, resulting in very poor performance.

本発明の他の実施態様による回転電機用ブラシは、灰分
量が少なくとも10重量%以下の黒鉛粉を主原料とし、
熱硬化性樹脂を結合剤としたカーボンブラシにおいて、
該黒鉛粉に対して0.1〜20重量%の100メ、シュ
よシも粒径の小さいアルミニウム粉及び、該アルミニウ
ム粉に対してリン含量で01〜360重1%の、リン酸
、リン酸金属塩、亜リン酸、リン化金属及び硫化リンの
中から選ばれた少なくとも一種のリン含有化合物を加え
、該黒鉛粉、該アルミニウム粉、該リン含有化合物及び
該結合剤を混合し、加圧成型した後、500〜650℃
の範囲の温度で加熱処理してなるブラシである。リン含
有化合物を混入させる以外の構成は先に述べた第1番目
の態様の構成と同様である。
A brush for a rotating electrical machine according to another embodiment of the present invention uses graphite powder as a main material with an ash content of at least 10% by weight or less,
In carbon brushes using thermosetting resin as a binder,
Aluminum powder with a small particle size of 100 mm, 0.1 to 20% by weight based on the graphite powder, and phosphoric acid, phosphorus containing 0.1 to 360% by weight based on the aluminum powder, Add at least one phosphorus-containing compound selected from acid metal salts, phosphorous acid, metal phosphides, and phosphorus sulfide, mix the graphite powder, the aluminum powder, the phosphorus-containing compound, and the binder, and process. After pressure molding, 500-650℃
This brush is heat-treated at a temperature in the range of . The structure other than mixing the phosphorus-containing compound is the same as the structure of the first embodiment described above.

本発明に用いられるリン含有化合物はリン酸リン酸金属
塩、亜リン酸、゛リン化金属及び硫化り゛ンの中から選
ばれた少なくとも一種のリン含有化合物である。上記の
リン酸金属塩としては例えばリン酸バリウム、リン酸ア
ルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムが
挙げられ、上記のリン化金属としては、例えば、リン化
銅及びリン化マンガンが挙げられる。本発明に用いられ
るリン含有化合物の含有量は、用いられるアルミニウム
粉に対してリン含量で01〜3重量係である。
The phosphorus-containing compound used in the present invention is at least one phosphorus-containing compound selected from phosphoric acid metal salts, phosphorous acid, metal phosphides, and phosphorus sulfide. Examples of the metal phosphate include barium phosphate, aluminum phosphate, calcium phosphate, and magnesium phosphate, and examples of the metal phosphide include copper phosphide and manganese phosphide. The content of the phosphorus-containing compound used in the present invention is 0.1 to 3% by weight based on the phosphorus content relative to the aluminum powder used.

次に第2図を参照しながら本発明を更に詳細に説明する
。第2図にはリン含量の異なるブラシをる黒鉛に対して
アルミニウム粉03重量係を含有した黒鉛に、リン酸ア
ルミニウムを該アルミニウム粉に対して0〜20重量係
(リン含量で0〜5重量qb)の範囲で数段階に分けて
加えてリン酸アルミニウム含量の異なったものを4種類
つくり、各々に熱硬化性樹脂を加え、混合し、加圧成形
後、500〜650℃の温度で熱処理して得たブラシの
摩擦係数の経時変化が示されている。第2図におけるA
はブラシの主原料である黒鉛粉に対してアルミニウム粉
が0.3重量%含有されているブラシ、Bはブラシの主
原料である黒鉛粉に対してアルミニウム粉が03重量%
含有され、更に該アルミニウム粉に対してリン酸アルミ
ニウムが1,2重量%(リン含量で0.3重量%)が含
有されているブラシ、Cはブラシの主原料である黒鉛粉
に対してアルミニウム粉が0.3重量%含有され、更に
該アルミニウム粉に対してリン酸アルミニウムが6重量
%(リン含量で15重量%)含有されているブラシ、D
はブラシの主原料である黒鉛粉に対してアルミニウム粉
が0.3重量%含有され、更に該アルミニウム粉に対し
てリン酸アルミニウムが200重量%リン含量で5重量
%)含有されているブラシであシ、各々その摩擦係数の
時間的変化が示さ擦係数がほとんど時間的に変化しない
ことがわかる。しかしアルミニウム粉に対するリン含有
量が300重量%越えると逆にリン含有化合物を添加し
ないものよりも摩擦係数が時間とともに増大し、O11
重量%シも少ないとその効果はでてこない。
Next, the present invention will be explained in more detail with reference to FIG. Figure 2 shows brushes with different phosphorus contents.Aluminum phosphate is added to graphite containing aluminum powder in a ratio of 0 to 20 parts by weight (0 to 5 parts by weight in terms of phosphorus content). qb) were added in several stages to make four types with different aluminum phosphate contents, thermosetting resin was added to each, mixed, and after pressure molding, heat treatment at a temperature of 500 to 650°C. The graph shows the change in the coefficient of friction of the brush over time. A in Figure 2
B is a brush containing 0.3% by weight of aluminum powder based on graphite powder, which is the main raw material of the brush, and B is a brush containing 0.3% by weight of aluminum powder based on graphite powder, which is the main raw material of the brush.
A brush containing 1.2% by weight of aluminum phosphate (0.3% by weight in terms of phosphorus content) based on the aluminum powder; A brush containing 0.3% by weight of powder and further containing 6% by weight of aluminum phosphate (phosphorus content: 15% by weight) based on the aluminum powder, D
is a brush containing 0.3% by weight of aluminum powder based on graphite powder, which is the main raw material of the brush, and further containing aluminum phosphate (5% by weight with a 200% phosphorus content) based on the aluminum powder. It can be seen that the friction coefficients of each foot change over time, and the friction coefficients hardly change over time. However, when the phosphorus content exceeds 300% by weight relative to the aluminum powder, the friction coefficient increases over time compared to the one without the addition of phosphorus-containing compounds, and the O11
If the weight percentage is too low, the effect will not be obtained.

次に600時間使用後の上記ブラシの接触電圧降下値を
第2表に示す。
Next, Table 2 shows the contact voltage drop values of the brushes after 600 hours of use.

第2表 A、B、C,Dのブラシの初期の接触電圧降下は、全ブ
ラシともほぼ同じで0.7〜0.9(V)であるが、6
00時間後には以外にも第2表に示されるように差が現
われてくる。アルミニウム粉に対するリン酸アルミニウ
ムの含有量がリン成分として3.0重量%を越えるとD
のブラシの場合のように、すに対して悪影響を及ぼし、
リン成分が0.1重量%よりも少ないと本発明の効果は
得られない。しかし第2図における摩擦係数の結果と同
様にアルミニウム粉に対して0.1〜3.0重量%の範
囲のリンを含有してい不ブラシ(B、C)は、600時
間使用後も接触電圧降下の値が小さく過剰の皮膜が生成
されていないことがわかる。
The initial contact voltage drops of the brushes A, B, C, and D in Table 2 are almost the same for all brushes, ranging from 0.7 to 0.9 (V), but 6
After 00 hours, other differences appear as shown in Table 2. If the content of aluminum phosphate in aluminum powder exceeds 3.0% by weight as a phosphorus component, D
as in the case of brushes,
If the phosphorus component is less than 0.1% by weight, the effects of the present invention cannot be obtained. However, similar to the results of the friction coefficient in Figure 2, the non-brushes (B, C) containing phosphorus in the range of 0.1 to 3.0% by weight based on the aluminum powder showed a contact voltage even after 600 hours of use. It can be seen that the drop value is small and no excessive film is formed.

本発明の更に別の実施態様による回転電機用プラ/は、
灰分量が少なくとも1. O重量係以下の黒鉛粉を主原
料とし、熱硬化性樹脂を結合剤としたカーざンプラシに
おいて、該黒鉛粉に対しイ0.1〜20重量係の100
メ、シュよシも粒径の小さいアルミニウム粉及び、該ア
ルミニウム粉に対してホウ酸根(−BOρの量として3
.5〜70重量係の、単糖の還元生成物及び単糖二量体
よシなる群から選ばれた少なくとも一種のホウ識エステ
ルの周期律表第2属の金属群から選ばれた少なくとも一
種の金属の金属塩を含むホウ酸エステル金属塩を加え、
該黒鉛粉、該アルミニウム粉、該ホウ酸エステル金属塩
及び該結合剤を混合し、加圧成型した後、500〜65
0℃の範囲の温度で加熱処理してなるブラシである。ホ
ウ酸エステル金属塩を混入させる以外の構成は先に述べ
た第1番目の態様の構成と同様である。
A plastic plate for a rotating electrical machine according to yet another embodiment of the present invention is
The ash content is at least 1. In Carzanplash, which uses graphite powder as the main raw material and a thermosetting resin as a binder, the graphite powder has a weight ratio of 0.1 to 20% by weight.
In addition, aluminum powder with small particle size and boric acid radical (-BOρ amount of 3
.. At least one boron ester selected from the group consisting of monosaccharide reduction products and monosaccharide dimers with a weight ratio of 5 to 70% At least one selected from the group of metals in Group 2 of the Periodic Table Add boric acid ester metal salt containing metal metal salt,
After mixing the graphite powder, the aluminum powder, the boric acid ester metal salt, and the binder and press-molding the mixture,
This brush is heat-treated at a temperature in the range of 0°C. The structure other than mixing the boric acid ester metal salt is the same as the structure of the first embodiment described above.

本発明に用いられるホウ酸エステル金属塩は特公昭57
−2673に開示されている、単糖の還元生成物及び単
糖二量体よりなる群から選ばれた少なくとも一種のホウ
酸エステルの周期律表第2属の金属群から選ばれた少な
くとも一種の金属の金属塩を含むホウ酸エステル金属塩
である。
The boric acid ester metal salt used in the present invention is
-2673, at least one boric acid ester selected from the group consisting of monosaccharide reduction products and monosaccharide dimers; It is a borate ester metal salt containing a metal salt.

本発明における上記の単糖の還元生成物としては、例え
ば、ブドウ糖又は果糖の還元生成物であるソルビトール
又はマンニトールなどを用いることができ、上記の単糖
二量体は一般に三糖類と呼ばれるもので、例えばショ糖
、麦芽糖、乳糖などが用いられる。父上記の周期律表第
2属の金属としては、マグネシウム、カルシウム、亜鉛
、バリウムなどを有利に用いることができる。
As the reduction product of the above-mentioned monosaccharide in the present invention, for example, sorbitol or mannitol, which is a reduction product of glucose or fructose, can be used, and the above-mentioned monosaccharide dimer is generally called a trisaccharide. For example, sucrose, maltose, lactose, etc. are used. As the above-mentioned metal of Group 2 of the periodic table, magnesium, calcium, zinc, barium, etc. can be advantageously used.

上記ホウ酸エステル金属塩の具体例としては、ソルビト
ールとホウ酸を反応させてできるホウ酸エステルを酸化
マグネシウムで中和して得られるホウ酸エステルマグネ
シウム塩、ショ糖とホウ酸からできるショ糖ホウ酸エス
テルを塩基性炭酸マグネシウムで中和して得られるホウ
酸エステルマグネシウム塩、ソルビトールとホウ酸を反
応させてできるホウ酸エステルを水酸化バリウムで中和
して得られるホウ酸エステルバリウム塩、ソルビト−ル
とホウ酸を反応させてできるホウ酸エステルを水酸化力
ルンウムで中和して得られるホウ酸エステルカルシウム
塩が挙げられる。
Specific examples of the above-mentioned boric acid ester metal salts include boric acid ester magnesium salt obtained by neutralizing boric acid ester produced by reacting sorbitol and boric acid with magnesium oxide, and sucrose boric acid produced from sucrose and boric acid. Boric acid ester magnesium salt obtained by neutralizing acid ester with basic magnesium carbonate, boric acid ester barium salt obtained by neutralizing boric acid ester produced by reacting sorbitol and boric acid with barium hydroxide, sorbitol Examples include boric acid ester calcium salts obtained by neutralizing boric acid esters produced by reacting alcohol and boric acid with hydroxide.

本発明のブラシにおいては、上記ホウ酸エステル金属塩
のアルミニウム粉に対する含有量はホウ酸根(−BO3
)の量として35〜70重量係である。
In the brush of the present invention, the content of the boric acid ester metal salt with respect to the aluminum powder is such that the boric acid group (-BO3
) is 35 to 70% by weight.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はアルミニウム混入量に対するブラシの含有して
いるブラシを長時間使用した場合の摩擦係数の変化を示
すグラフである。 特許出願人 東洋炭素株式会社 舜薯讐鰻電W(〉) A(績噸遮 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和57年特許願第028112号 26発明の名称 回転電機用カーデンゾラシ 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 大阪市西淀用区竹島五丁目七番十二号名称 東洋
炭素株式会社 4代理人 住所 東京都港区赤坂4丁目3番1号 共同ビル赤坂312  号 6、補正の対象    図 面
FIG. 1 is a graph showing changes in the coefficient of friction when a brush containing aluminum is used for a long time with respect to the amount of aluminum mixed in. Patent Applicant: Toyo Tanso Co., Ltd. Shunsunen Eel Den W (〉) A (Amendment to Procedures for Interfering with Results (Method) % Formula % 1. Indication of the Case 1982 Patent Application No. 028112 26 Name of Invention For rotating electric machines Carden Zorashi 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 7-12 Takeshima 5-chome, Nishiyodo-ku, Osaka Name Toyo Tanso Co., Ltd. 4 Agent address 4-3-1 Akasaka, Minato-ku, Tokyo Joint Building Akasaka 312 No. 6, drawing subject to correction

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)灰分量が少なくとも10重重量板下の黒鉛粉を主
原料とし、熱硬化性樹脂を結合剤としたカーボンブラシ
において、該黒鉛粉に対して01〜20重量%の100
メツシユよりも粒径の小さいアルミニウム粉を加え、該
黒鉛粉、該アルミニウム粉及び該結合剤を混合し加圧成
型した後、500〜650℃の範囲の温度で加熱処理し
てなる回転電機用カーボンブラシ。
(1) In a carbon brush whose main raw material is graphite powder with an ash content of at least 10% by weight and whose binder is a thermosetting resin, 01 to 20% by weight of 100% by weight based on the graphite powder is used.
Carbon for rotating electric machines made by adding aluminum powder with a smaller particle size than the mesh, mixing the graphite powder, the aluminum powder, and the binder, pressure-molding, and then heat-treating at a temperature in the range of 500 to 650°C. brush.
(2)灰分量が少なくとも10重重量板下の黒鉛粉を主
原料とし、熱硬化性樹脂を結合剤としたカーボンブラシ
において、該黒鉛粉に対して0.1〜20重量%の10
0メツシユよシも粒径の小さいアルミニウム粉及び、該
アルミニウム粉に対してリン含量で01〜301〜30
重量%酸、リン酸金属塩、亜リン酸、リン化金属及びは
化リンの中から選ばれた少なくとも一種のリン含有化合
物を加え、該黒鉛粉、該アルミニウム粉、該リン含有化
合物及び該結合剤を混合し、加圧成型した後、500〜
650℃の範囲の温度で加熱処理してなる回転電機用カ
ーボンブラシ。
(2) In a carbon brush whose main raw material is graphite powder with an ash content of at least 10% by weight and which uses a thermosetting resin as a binder, the carbon brush contains 0.1 to 20% by weight of 10% by weight based on the graphite powder.
Aluminum powder with a small particle size and a phosphorus content of 01 to 301 to 30 for the aluminum powder
Add at least one phosphorus-containing compound selected from wt% acid, metal phosphate, phosphorous acid, metal phosphide, and phosphorus chloride, and add the graphite powder, the aluminum powder, the phosphorus-containing compound, and the bond. After mixing the agent and press molding, 500 ~
A carbon brush for rotating electric machines that is heat-treated at a temperature in the range of 650℃.
(3)  該リン酸金属塩が、リン酸バリウム、リン酸
アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム
であることを特徴とする特許請求の範囲第(2)項に記
載の回転電機用カーがンプラシ。
(3) The car pump for a rotating electric machine according to claim (2), wherein the metal phosphate is barium phosphate, aluminum phosphate, calcium phosphate, or magnesium phosphate.
(4)  該リン化金属がリン化銅、リン化マンガンで
あることを特徴とする特許請求の範囲第(2)項に記載
の回転電機用カーボンブラシ。
(4) The carbon brush for a rotating electric machine according to claim (2), wherein the metal phosphide is copper phosphide or manganese phosphide.
(5)灰分量が少なくとも10重重量板下の黒鉛粉を主
原料とし、熱硬化性樹脂を結合剤としたカーボンブラシ
において、該黒鉛粉に対してO,1〜20重量%の10
0メツシユよシも粒径の小さいアルミニウム粉及び、該
アルミニウム粉に対してホウ酸根(−BO3)の量とし
て3.5〜70重量%の、単糖の還元生成物及び単糖二
量体よりなる群から選ばれた少なくとも一種のホウ酸エ
ステルの周期律表第2属の金属群から選ばれた少なくと
も一種の金属の金属塩を求むホウ酸エステル金属塩を加
え、該黒鉛粉、該アルミニウム粉、該ホウ酸エステル金
属塩及び該結合剤を混合し、加圧成型した後、500〜
650℃の範囲の温度で加熱処理してなる回転電機用カ
ーゴンプラシ。
(5) In a carbon brush whose main raw material is graphite powder with an ash content of at least 10% by weight, and which uses a thermosetting resin as a binder, 10% by weight of O, 1 to 20% by weight based on the graphite powder is used.
From aluminum powder with a small particle size and monosaccharide reduction products and monosaccharide dimers with a boric acid group (-BO3) content of 3.5 to 70% by weight based on the aluminum powder. At least one boric acid ester selected from the group consisting of at least one boric acid ester metal salt of at least one metal selected from the metal group of Group 2 of the periodic table is added, and the graphite powder and the aluminum powder are added. , the boric acid ester metal salt and the binder are mixed and pressure molded, and then 500~
A cargo plastic for rotating electric machines that is heat-treated at a temperature in the range of 650℃.
(6)  該単糖還元生成物がソルビトール、マンニト
ールであシ、該単糖二量体がショ糖、麦芽糖、乳糖であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第(5)項に記載の
回転電機用カー?ンプラシ。
(6) The rotation according to claim (5), wherein the monosaccharide reduction product is sorbitol or mannitol, and the monosaccharide dimer is sucrose, maltose, or lactose. Electric car? Npurashi.
(7)該周期律表第2属の金属がマグネシウム、カルシ
ウム、亜鉛、バリウムであることを特徴とする特許請求
の範囲第(5)項に記載の回転電機用カーボンブラシ。
(7) The carbon brush for a rotating electric machine according to claim (5), wherein the metal of Group 2 of the periodic table is magnesium, calcium, zinc, or barium.
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