JPS63218178A

JPS63218178A - 電刷子

Info

Publication number: JPS63218178A
Application number: JP5095887A
Authority: JP
Inventors: 古川　昭一; 大谷　孝由
Original assignee: Fuji Kako Inc
Current assignee: Fuji Kako Inc
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-09-12
Also published as: JPH0365632B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し産業上の利用分野］この発明は、モーターや発電機等の回転電機に使用する
電刷子に関し、特にその耐摩耗特性の改善に関する。

［従来技術］天然質黒鉛は普通、スリランカ産やマダガスカル産等の
多量の天分を含んだ原鉱石を微粉砕し、浮遊選鉱法で精
製して市販されている。このような市販の天然質黒鉛は
、通常０．７〜２，０重量％程度の天分を含んでいる。

そして電刷子に天然質黒鉛を用いる場合、灰分量０．６
〜１重散％程度のものが一般に使用されている。以下％
は重量％を現す。

更に天然質黒鉛の純度を高める場合、浮遊選鉱後に化学
的に処理し天分を除去すれば、灰分０，２〜０．５％程
度の高純度の天然質黒鉛が得られる。

また浮遊選鉱後の天然質黒鉛を中性雰囲気中で２３００
℃以上に加熱すると、天分が揮散し、天分０．１％以下
の高純度のものが得られる。

容易に予想されるように、天分の多い天然質黒鉛を使用
した電刷子は、摺動相手の銅リングやフンミュテーター
を摩耗させることが多い。そしてこのことはまた、電刷
子の摩耗をも促進する。発明台はここで、耐摩耗特性の
改善のため、灰分量０．５％以下の高純度の天然質黒鉛
を使用することを試みた。このような電刷子は摺動相手
の摩耗を抑制したが、電刷子自体の摩耗は従来の天分０
．６〜１％のらのに比べかえって増加した。

［発明の目的］この発明は、天然質黒鉛を用いた電刷子の耐摩耗特性を
改博し、電刷子自体の摩耗と摺動相手側の摩耗の双方を
抑制することを目的とする。

し発明の構成］この発明の電刷子は、灰分量０．５重量％以下の天然質
黒鉛と長さ３ｍｍ以下の炭素繊維とを含有せしめたこと
を特徴とする。

ここに電刷子の形状・構造は既に周知であり、適宜のも
のを用い得る。また電刷子にはこれ以外に種々の添加物
を加えることができ、例えば銅や銀、錫、アルミニウム
等の金属粉末を添加しても良く、また二硫化モリブデン
や窒化硼素等の固体潤滑材を添加しても良い。

用いる天然質黒鉛は、０．５％以下の灰分量まで精製し
たものであれば任意の精製法による乙のを用いることが
できる。好ましい精製法は、化学的な処理による灰分の
溶出除去や、高温での天分の揮散を用いたものである。

なお灰分量は黒鉛を酸化し炭素を除去した際の残存無機
物の量から決定するものとし、具体的には空気中１，０
００℃で処理した際の残存無機物の量から決定する。

炭素繊維は、ポリアクリロニトリル等の繊維原料を用い
たものや、ピッチを原料としたもの等の適宜のものを用
い得る。しかしそのグレードは、高温で処理した黒鉛グ
レードの方が、低温で処理した炭素グレードのものより
も好ましい。炭素繊維の長さは３ｍｍ以下とし、特に限
定するものではないがより好ましくは１ｍｍ以下、更に
好ましくは長さ０．０３〜１ｍｍとする。これは黒鉛粉
や銅粉等との混合を容易にするためで、３ｍｍ以上の長
さでは均一な混合・分散が困難である。

炭素繊維の添加量は特に限定するものではないが、電刷
子全体に対する添加量で０．１〜５重量％か好ましい。

０．１％以下では効果に乏しく、５％以上では電刷子や
摺動相手の摩耗を増す。

本発明の電刷子の製造には、通常の電刷子の製造方法を
そのまま適用できる。例えばフェノール樹脂等の合成樹
脂からなる結合材で処理した灰分量０．５％以下の天然
質黒鉛と炭素繊維とを混合し、あるいはこれに銅粉等の
金属粉末や二硫化モリブデンや窒化硼素等を混合し、プ
レスして加圧成型した後、焼成して電刷子とすれば良い
。また天然質黒鉛と炭素繊維とを予め混合した後に、結
合材で処理しても良い。以下に実施例を示す。

「実施例」銅粉４０重量部（以下単に１部」と表記する。）と、化
学処理により灰分量を０．５重量％まで精製した高純度
の天然質黒鉛をフェノール樹脂ワニスで処理したもの６
０部と、長さ約０．１３ｍｍのピッチ系炭素繊維、（黒
鉛グレードのクレカチョップＭ２Ｏ１Ｓ、クレカチョッ
プは呉羽化学株式会社の商品名）、０．３部とを均一に
混合した。これを厚さ５ｍｍ　　幅８　ｍｍ、長さ１８
ｍｍの直方体状の電刷子の形状にプレス成型し、２５０
℃で焼成して電刷子とした（実施例１）。

焼成温度を７００℃に変えた他は、実施例１と同様にし
て電刷子を得た（実施例２）。

２３００℃で処理し灰分量を０．０３重量％とした天然
質黒鉛に、長さ約０．３ｍｍのポリアクリロニトリル系
炭素繊維（トレカＭＬＤ３００　　トレカは東し株式会
社の商品名）を混合し、フェノール樹脂ワニスで処理し
た。この黒鉛粉６０部と銅粉４０部とを混合し、７００
℃で焼成して同様の電刷子とした。電刷子中の炭素繊維
の含佇量は、０．６重量％（実施例３）と３，０重量％
（実施例４）、および４．８重里％（実施例５）の３種
とした。

炭素繊維を長さ約０　、７　ｍｍのクレカチョップＭ２
０７　Ｓ（タレ力チョップは呉羽化学株式会社の商品名
）とした池は、実施例２と同様にして電刷子を得た（実
施例６）。

灰分量０．４重量％の天然質黒鉛に長さ約０．１３ｍｍ
の炭素繊維（呉羽化学株式会社製のクレカチョップＭ２
Ｏ１Ｓ）を混合し、フェノール樹脂ワニスで処理し、プ
レス成型後に７００’Ｃで焼成し、同様の電刷子を得た
（実施例７）。電刷子中の炭素繊維含有量は１重量％で
ある。

灰分ｉ０．０３重量％の天然質黒鉛に上記の長さ約０．
１３ｍ＠の炭素繊維を混合し、フェノール樹脂ワニスで
処理した後、実施例７と同様にして電刷子を得た（実施
例８）。電刷子中の炭素繊維含有量は３重量％である。

フェノール樹脂ワニスで処理した天分ｉ０．８重量％の
天然質黒鉛６０部と、銅粉４０部とを混合し、７００°
Ｃで焼成して同様の電刷子としｆこ（比校則１）。

また灰分量０．４重量％の天然質黒鉛を用いたこと以外
は、比較例１と同様にして、電刷子を得た（比較例２）
。

天分量０．０３５重量％の人造黒鉛（株式会社エスイー
ンー製　商品名５ＧＰ２５）に上記の長さ約０．１３ｍ
ｍの炭素繊維を混合し、フェノール樹脂フェスで処理し
た後、プレス成型して７００℃で焼成して電刷子を得た
（比較例３）。電刷子中の炭素繊維含有量は３重量％で
ある。

これらの電刷子を自動車用の交流ジェネレータ゛　　−
に装着し、摺動相手を銅リングとし５００時間使用して
、電刷子や銅リングの摩耗量を測定した。

なお銅リングは直径２．３■、リングの回転数は１２．
００Ｏｒｐｍ、電流は５Ａ、電刷子の周囲温度は１００
°Ｃである。結果を表に示す。

表から、黒鉛中の天分量を減少させると、リングの摩耗
量は減少するが、電刷子の摩耗量は逆に増加することが
判る（比較例１．２）。次にこれに炭素繊維を混合する
と、リングと電刷子の双方の摩耗を抑制できることが判
る（例えば比較例２と実施例２）。また灰分量は０．５
％以下であれば、本質的な差は生じないことが判る（例
えば実施例２と実施例３）。炭素繊維の量的効果を検討
すると、０，６重量％で十分な効果が得られており、添
加量をますとむしろ摩耗を速めることが判る（実施例３
，４．５）。従って炭素繊維の添加量は、０．１〜５重
量％が好ましく、より好ましくは０．１〜４重量％、更
に好ましくは０．１−１．５重里％とする。

なおここでは特定の材料に付いて実施例を説明したが、
公知技術を加味し適宜に変更して実施し得ることはいう
までもない。

［発明の効果］以上に説明した様にこの発明によれば、天分含有量を０
．５重量％以下とした天然質黒鉛に３ｍ１Ｉｌ以下の長
さの炭素繊維を混合することにより、摺動相手の摩耗と
電刷子自体の摩耗の双方を抑制することができろ。ここ
で炭素繊維を加えず天分のみを減少させると、摺動相手
の摩耗を抑制できるが、電刷子自体の摩耗はむしろ増加
する。これに対して低灰分の黒鉛に炭素繊維を添加する
と、摺動相手の摩耗を更に減少させると共に、電刷子の
摩耗を著しく減少させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）灰分量０．５重量％以下の天然質黒鉛と長さ３ｍ
ｍ以下の炭素繊維とを含有せしめたことを特徴とする電
刷子。