KR100231066B1 - Method of manufacturing graphite brush for electric motor - Google Patents
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Abstract
브러시에 함유되는 동분말의 함량을 증대시킴이 없이 전동기의 출력 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 소음 특성 및 내마모 특성을 향상시키기 위하여 본 발명은 섬유 입자상의 동분말을 첨가시켜서 브러시를 제작하는 방법을 제공한다.In order to improve the output characteristics of the motor without increasing the content of the copper powder contained in the brush, as well as to improve the noise characteristics and abrasion resistance, the present invention provides a method of manufacturing a brush by adding copper powder on fiber particles. To provide.
Description
제1도는 정류자상에 회전가능하도록 접촉되어 있는 브러시를 구비하고 있는 전동기를 일부 절개시켜 도시한 측면도.1 is a side view partially cut away of an electric motor having a brush rotatably contacted on a commutator.
제2도는 본 발명에 따라서 제작되는 흑연 브러시의 제조 순서도.2 is a manufacturing flowchart of the graphite brush produced in accordance with the present invention.
＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊ Explanation of symbols on main parts of drawing
100 : 전동기 110 : 정류자100: motor 110: commutator
120 : 브러시120: brush
본 발명은 자동차용 전동기에 사용되는 흑연 브러시를 제작하기 위한 방법에 관한 것이며, 특히 비저항을 낮출 수 있고 전동기의 동작시 정류자와 브러시간의 소음을 감소시킬 수 있는 브러시를 제작하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a graphite brush used in a motor for an automobile, and more particularly, to a method for manufacturing a brush capable of lowering a specific resistance and reducing noise between a commutator and a brush during operation of the motor.
일반적으로, 흑연 브러시는 자동차용 모터와 같은 저전압의 회전 전동기의 정류자상에 미끄럼 운동이 가능하도록 접촉되어서 통전 역할을 수행하는 부재로서, 동분말 및 흑연 분말을 소정의 몰비로 혼합시킨 혼합 분말을 소결시켜 가공시킴으로서 제작된다.In general, the graphite brush is a member that is in contact with the commutator of the low-voltage rotary motor, such as a motor for the motor so as to allow the sliding movement, and acts as an energization role, sintering the mixed powder mixed with copper powder and graphite powder in a predetermined molar ratio It is produced by processing.
이때, 자동차용 전동기의 출력 특성을 향상시키기 위하여 정류자와 접촉 상태로 유지되어 있는 브러시의 고유 저항을 낮추기 위한 방안이 다각도로 연구되었으며, 이러한 방안들중 동분말을 수지상 형태로 유지시켜서 동분말 함량을 증대시키거나 또는 브러시를 성형시키기 위한 성형 압력을 증대시켜서 기공을 감소시키는 방안이 제안되었다.At this time, in order to improve the output characteristics of automobile motors, a method for lowering the resistivity of the brush held in contact with the commutator has been studied at various angles. A method of reducing pores by increasing the molding pressure for increasing or molding the brush has been proposed.
그러나, 상기된 바와 같은 다양한 방안에 의하여 전동기의 출력 특성을 향상시킬 수 있었지만 이러한 방안들은 전동기 성능에서 중요한 요소로 작용하는 소음 특성 및 내마모 특성을 저하시켰다.However, although the output characteristics of the motor could be improved by various measures as described above, these measures lowered the noise characteristics and the wear resistance characteristics that act as important factors in the motor performance.
즉, 수지상 상태의 동분말을 사용하는 경우 정류자와 브러시의 저촉면에 동분말 입자끼리의 접촉이 증대되어 윤활 피막의 형성이 불량하여 마찰 계수가 증가하여 소음이 증가하고 조기 마모의 원인이 되었으며 또한, 성형 압력을 높이는 경우 굴곡 강도가 증대되어 소음 증가의 원인이 되고 흑연 분말의 입자 크기를 크게 유지시키면 내마모성이 떨어진다는 문제점이 발상하였다.In other words, in the case of using the dendritic copper powder, the contact between the copper powder particles on the lower contact surface of the commutator and the brush increases, resulting in poor lubrication film formation. When the molding pressure is increased, flexural strength is increased, causing noise, and when the particle size of the graphite powder is kept large, wear resistance is inferred.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로, 그 목적은 브러시에 함유되는 동분말의 함량을 증대시킴이 없이 전동기의 출력 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 소음 특성 및 내마모 특성을 향상시킬 수 있도록 섬유 형태의 동분말을 포함하고 있는 브러시를 제작하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the purpose is to improve the output characteristics of the motor without increasing the content of the copper powder contained in the brush, as well as to improve the noise characteristics and wear resistance characteristics It is to provide a method for manufacturing a brush containing a copper powder in the form of fibers to improve.
상기의 목적은 흑연 분말에 결합제를 첨가시켜서 제작된 괴상의 흑연을 오븐에서 50 내지 80℃ 의 온도로 가열시켜 용매성분을 증발시키는 제1단계와, 상기 괴상의 흑연을 분쇄시켜서 소정 크기의 입도를 갖는 수지 함유 흑연 분말을 생성시키는 제2단계와, 상기 수지 함유 흑연 분말에 동분말 및 분말 형태의 첨가제를 혼합시킨 혼합물을 가압 성형시키는 제3단계와, 상기 가압 성형처리된 혼합물을 600 내지 800℃ 의 고온에서 소성 변형시키는 제4단계로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 흑연 브러시 제작 방법에 의해 달성될 수 있다.The above object is the first step of evaporating the solvent component by heating the bulk graphite prepared by adding a binder to the graphite powder at a temperature of 50 to 80 ℃ in the oven, and by pulverizing the bulk graphite to a predetermined size A second step of producing a resin-containing graphite powder having a pressure; a third step of press-molding a mixture of copper powder and an additive in powder form; and the pressure-molded mixture at 600 to 800 ° C. It can be achieved by a graphite brush manufacturing method comprising a fourth step of plastic deformation at a high temperature of.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도를 참조하면, 자동차용 전동기(100)에 사용되는 흑연 브러시(120)는 정류자(110) 표면상에 미끄럼 운동이 가능하도록 접촉되어 있다.Referring to FIG. 1, the graphite brush 120 used in the motor 100 for automobiles is in contact with the surface of the commutator 110 to allow sliding.
이때, 제2도를 참조하면, 상기 흑연 브러시(120)를 제작하기 위한 본 발명에 따른 제작 방법은 흑연 분말에 결합제를 첨가시켜서 제작된 괴상의 흑연을 오븐에서 50 내지 80℃ 의 온도로 가열시켜 용매성분을 증발시키는 제1단계와, 상기 괴상의 흑연을 분쇄시켜서 소정 크기의 입도를 갖는 수지 함유 흑연 분말을 생성시키는 제2단계와, 상기 수지 함유 흑연 분말에 동분말 및 분말 형태의 첨가제를 혼합시킨 혼합물을 가압 성형시키는 제3단계와, 상기 가압 성형처리된 혼합물을 600 내지 800℃ 의 고온에서 소성 변형시키는 제4단계로 이루어진다.At this time, referring to Figure 2, the manufacturing method according to the present invention for manufacturing the graphite brush 120 by heating the prepared graphite by adding a binder to the graphite powder to a temperature of 50 to 80 ℃ Mixing the first step of evaporating the solvent component, the second step of pulverizing the bulk graphite to produce a resin-containing graphite powder having a particle size of a predetermined size, and an additive in the form of a powder and a powder in the resin-containing graphite powder And a third step of pressure molding the mixture, and a fourth step of plastically deforming the pressure-molded mixture at a high temperature of 600 to 800 ° C.
이때, 상기 수지 함유 흑연 분말에 혼합되는 등분말은 약 30 내지 250 마이크로 미터 정도의 섬유 입자 길이를 갖으며 이러한 섬유 입자형 동분말에 결합제를 첨가시켜 건조시킨 흑연 분말 혼합물은 약 75 내지 350 마이크로 미터 입자크기로의 입도로 채치기한다.At this time, the same powder mixed with the resin-containing graphite powder has a fiber particle length of about 30 to 250 micrometers, and the graphite powder mixture dried by adding a binder to the fiber granular copper powder is about 75 to 350 micrometers. Squeeze to particle size.
한편, 상기 흑연 분말에 첨가되는 결합제는 노볼락(Novolac)형 페놀 수지, 비스페놀(Bisphenol) A형 에폭시 수지, 레졸(Resol)형 페놀 수지, 그리고 레졸형 푸푸랄 수지와 같은 열경화성 수지가 사용되며, 본 발명에 따르면 상기 결합제는 상기 흑연 분말 조성에 대해 약 1 내지 40 중량% 가 사용된다.Meanwhile, a binder added to the graphite powder may be a thermosetting resin such as a novolac phenol resin, a bisphenol A epoxy resin, a resol phenol resin, and a resol fufural resin. According to the invention the binder is used in an amount of about 1 to 40% by weight relative to the graphite powder composition.
한편, 상기 섬유 입자 형상의 동분말과 함께 첨가되는 상기 첨가제는 본 발명에 따른 흑연 브러시(120)의 윤활 특성을 향상시켜서 내마모성을 향상시키기 위하여 첨가되는 재료로서, 이황화 텅스텐(WO2), 이황화 몰리브늄(MoS2), 납(Pb), 주석(Sn), 산화 알루미늄, 산화 규소등으로 이루어져 있으며 약 1 내지 10 중량% 정도의 첨가제가 상기 수지 함유 흑연 분말에 첨가되며, 특히 바람직하게는 첨가제로서 상기 이염화 몰리브데늄이 약 1 내지 10 중량% 정도 첨가된다.On the other hand, the additive is added with the copper powder in the form of a fiber is added to improve the lubrication properties of the graphite brush 120 according to the present invention to improve the wear resistance, tungsten disulfide (WO 2 ), mole disulfide Libnium (MoS 2 ), lead (Pb), tin (Sn), aluminum oxide, silicon oxide and the like, and about 1 to 10% by weight of the additive is added to the resin-containing graphite powder, particularly preferably The molybdenum dichloride is added as about 1 to 10% by weight.
따라서, 섬유 입자 형태의 동분말 및 첨가제와 상기 흑연 분말을 1시간 정도 혼합시켜서 약 2 내지 3.5 ton/㎠ 정도의 압력을 가하여 가압 성형시킨 후 약 600 내지 700℃ 온도에서 약 1 내지 5 시간정도 가열처리시킴으로서 브러시를 제작하게 된다.Therefore, the copper powder and the additive in the form of fiber particles and the graphite powder are mixed for about 1 hour to about 2 to 3.5 ton / cm 2 After applying pressure to a degree of pressure molding and heat treatment at a temperature of about 600 to 700 ℃ for about 1 to 5 hours to prepare a brush.
즉, 상기된 방법에 의하여 제작된 브러시를 구성하고 있는 동분말은 섬유 입자상이 상기 흑연 분말조성의 내부에 길게 고르게 연결되어 분포되어 있으므로 동분말의 동일한 중량% 에서도 종래의 수지상 동입자 분말에 비하여 동입자에 의한 표면적비를 상대적으로 감소시켜서 정류자와 브러시의 접촉시 상기 동입자끼리의 접촉 현상이 줄어들므로 마찰 계수를 감소시킬 수 있고 이에 의해서 소음을 감소시킬 수 있다.That is, since the copper powder constituting the brush manufactured by the above-described method is distributed evenly connected to the inside of the graphite powder composition, even at the same weight% of the copper powder, By reducing the surface area ratio by the particles relatively, the contact phenomenon between the copper particles in contact with the commutator and the brush can be reduced, thereby reducing the friction coefficient and thereby reducing the noise.
이에 부가하여 상기 동입자가 섬유 입자상으로 유지되어 있으므로 이러한 동입자사이의 연결성을 향상시킬 수 있어서 브러시의 고유저항을 감소시키며 또한 전동기의 출력 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the copper particles are maintained in the form of fibrous particles, the connectivity between the copper particles can be improved, thereby reducing the resistivity of the brush and also improving the output characteristics of the electric motor.
여기에서 사용되는 흑연 분말은 천연 흑연으로 이루어져 있으며, 그의 순도는 약 99% 정도이고 불순물은 약 45 내지 150 마이크로미터 정도의 입자 크기를 갖는 Al2O3또는 SiO2로 이루어져 있다. 한편, 윤활제는 소량이 첨가되어도 고르게 분포되어 있으므로 양호한 윤활 특성을 나타낼 수 있지만 상기 윤활제의 첨가에 의하여 브러시의 고유 저항이 영향을 받지 않도록 약 10 내지 35 마이크로미터 정도의 입자 크기를 갖는 윤활제를 사용한다.The graphite powder used here consists of natural graphite, the purity of which is about 99% and the impurities are composed of Al 2 O 3 or SiO 2 having a particle size of about 45 to 150 micrometers. On the other hand, the lubricant is evenly distributed even if a small amount is added, but may exhibit good lubrication properties, but a lubricant having a particle size of about 10 to 35 micrometers is used so that the resistivity of the brush is not affected by the addition of the lubricant. .
이때, 본 발명에 따른 흑연 브러시의 통전 작용을 보강시킬 수 있도록 상기 브러시의 일표면상에 리드 와이어(Lead Wire)를 부착시키는 공정은 상기 브러시의 성형시 리드 와이어를 부착시키는 몰드(Mold) 공정 또는 브러시의 성형 후 가공에 의해 리드 와이어를 부착시키는 탭핑(Tapping) 공정 등이 있으며, 여기에서, 상기 몰드 공정은 상기 리드 와이어와 브러시사이의 접촉 저항이 작으므로 전기적 특성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.At this time, the step of attaching a lead wire on one surface of the brush to reinforce the energizing action of the graphite brush according to the present invention is a mold (Mold) process of attaching the lead wire when forming the brush or There is a tapping process for attaching the lead wire by the post-molding process of the brush, and in this case, the mold process has an advantage of improving electrical characteristics because the contact resistance between the lead wire and the brush is small. .
표 1을 참조하면, 여기에서 시편(A)는 본 발명의 실시예에 따라서 섬유 입자상의 동분말이 첨가되었고 시편(B)는 종래의 실시예에 따라서 수지상의 동분말이 첨가되었다는 것을 제외하고는 상기 시편(A)와 시편(B)에 첨가되는 다른 분말의 조성 및 브러시의 제작 조건이 동일하다. 표 1에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따라서 제작된 브러시의 시편(A)가 시편(B)에 비해서 비저항이 상당히 감소되었음을 알 수 있다.Referring to Table 1, except that the specimen (A) was added to the fibrous granular copper powder according to the embodiment of the present invention and the specimen (B) was added to the dendritic copper powder according to the conventional embodiment. The composition of the other powders added to the specimen (A) and the specimen (B) and the manufacturing conditions of the brush are the same. As shown in Table 1, it can be seen that the specific resistance of the specimen A of the brush manufactured according to the present invention was significantly reduced compared to the specimen B.
[표 1]TABLE 1
따라서, 본 발명에 따르면, 브러시에 함유되는 동분말의 함량을 증대시킴이 없이 전동기의 출력 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 소음 특성 및 내마모 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, the output characteristics of the electric motor can be improved as well as the noise characteristics and the wear resistance characteristics can be improved without increasing the content of the copper powder contained in the brush.
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