金属碳质刷及其制造方法技术

通过将碳粉和粘合剂混炼来制作碳质材料。将制作的碳质材料进行造粒后，调节碳质材料的粒径。通过将调节了粒径的碳质材料和金属粉混合来制作刷材料。通过将制作的刷材料进行成形和热处理而完成刷。这时，在碳质材料和金属粉混合之前将碳质材料的粒径调节到一定范围内，以使刷中的碳质材料的平均粒径达到300μm以上且2000μm以下。或者将粒径300μm以上的碳质材料的体积相对于刷的体积的比例调节为50%以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电动机中使用的金属碳质刷及其制造方法。
技术介绍
在各种家庭用和工业用的电器以及汽车等中，使用具备刷的电动机。作为直流电动机的刷，有金属碳质刷。金属碳质刷，例如通过将石墨粉和电解铜粉混合，将其进行煅烧和压力成形来制作(例如，专利文献1)；专利文献1：日本特开2010－193621号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题为了提高直流电动机的输出功率，需要降低金属碳质刷的电阻率。作为降低金属碳质刷的电阻率的方法，有增加金属碳质刷中含有的金属的比例的方法。但是，如果增加金属的比例，则金属碳质刷与直流电动机的整流器之间的摩擦力变大。因此，金属碳质刷和整流器变得容易磨耗。此外，在金属碳质刷与直流电动机的整流器之间的摩擦热较大时，或者金属碳质刷中的焦耳热较大时，金属碳质刷的温度上升。如果在这样的高温状态下持续使用金属碳质刷，则由于金属碳质刷中所含的金属氧化，使得金属碳质刷不可逆地膨胀(以下称为氧化膨胀)。其结果是发生金属碳质刷在其它部件上的粘着、或者金属碳质刷在整流器上的按压不良等不理想状况。本专利技术的目的是提供抑制磨耗同时降低电阻率的金属碳质刷及其制造方法。此外,本专利技术的目的是提供金属碳质刷，其中，由于金属的氧化导致的不可逆膨胀得到抑制。解决技术问题用的手段(1)根据本专利技术的一方面的金属碳质刷，其包含：由多个碳质粒子形成的碳质材料；和设置于多个碳质粒子的间隙、由金属形成的良导通部(良導通部)，多个碳质粒子的平均粒径为300μm以上且2000μm以下。该金属碳质刷中，由于在碳质粒子间形成的间隙中设置良导通部，因此可降低金属石墨质刷的电阻率。这时，由于多个碳质粒子的平均粒径为300μm以上，因此可以容易地形成良导通部。此外，由于多个碳质粒子的平均粒径为2000μm以下，因此可以容易地进行刷的成形。此外，由于无需增大金属的比例，因此金属碳质刷与电动机的接触部分之间的摩擦得到抑制。因此可抑制金属碳质刷的磨耗。(2)相对于碳质材料和良导通部的整体，良导通部的比例可以为10重量%以上且70重量%以下。这时，由于良导通部的比例为10重量%以上，因此可以充分降低金属碳质刷的电阻率。此外，由于良导通部的比例为70重量%以下，因此可以充分抑制金属碳质刷的磨耗。(3)良导通部可使用电解铜粉形成。这时，可以抑制成本的增大，同时确保金属碳质刷的导电性。(4)根据本专利技术的另一方面的金属碳质刷的制造方法，该方法具备：通过将碳质粉和粘合剂混合来制作碳质材料的工序、调节制作的碳质材料的粒径的工序、将调节了粒径的碳质材料和金属粉进行混合的工序、将混合了的碳质材料和金属粉进行成形的工序、和将成形后的碳质材料和金属粉进行煅烧的工序，在进行调节的工序中，调节碳质材料的粒径，以使成形和煅烧后的碳质材料的平均粒径达到300μm以上且2000μm以下。在该制造方法中，在调节了碳质材料的粒径之后，通过将碳质材料和金属粉混合，从而使成形和煅烧后的碳质材料的平均粒径达到300μm以上且2000μm以下。这时，通过使碳质材料的平均粒径达到300μm以上，从而在碳质粒子间形成的间隙中集中且连续地配置金属粒子。因此，多个金属粒子容易相互接触。进而，将相互接触的金属粒子进行烧结而一体化。藉此，可以降低金属碳质刷的电阻率。此外，由于碳质材料的平均粒径为2000μm以下，因而容易进行刷的成形。此外，由于无需增加金属粉的比例，因此可以抑制金属碳质刷和电动机的接触部分之间的摩擦。因此可以抑制金属碳质刷的磨耗。(5)在进行混合的工序中，使用铜粉作为金属粉，与碳质材料进行混合的铜粉的平均粒径可以是成形和煅烧后的碳质材料的平均粒径的200分之1(1/200)以上且20分之3(3/20)以下。这时，可以充分确保金属碳质刷的导电性，同时可以充分抑制金属碳质刷的磨耗。(6)在进行混合的工序中，作为铜粉可以使用电解铜粉。这时，可以抑制成本的增大，同时充分确保金属碳质刷的导电性。(7)电解铜粉的粒径可以为10μm以上且40μm以下。这时，可以充分确保金属碳质刷的导电性。(8)根据本专利技术的又一方面的金属碳质刷，其包含：由多个碳质粒子形成的碳质材料；和设置于多个碳质粒子的间隙、由金属形成的良导通部，相对于刷的体积，粒径300μm以上的多个碳质粒子的体积的比例为50%以上。该金属碳质刷中，相对于刷的体积，粒径300μm以上的多个碳质粒子的体积的比例为50%以上。这时，与氧接触的良导通部的面积减少。因此，即使在金属碳质刷达到高温的情况下，良导通部也变得很难氧化。藉此，可以抑制由于良导通部的氧化导致的金属碳质刷的氧化膨胀。其结果是，可以防止发生金属碳质刷在其它部件上的粘着、或者金属碳质刷在整流器上的按压不良等不理想状况。(9)相对于刷的体积，粒径300μm以上的多个碳质粒子的体积的比例可以为60%以上且90%以下。这时，可使电阻率降低，同时进一步减少与氧接触的良导通部的面积。藉此，可以进一步抑制由于良导通部的氧化导致的金属碳质刷的氧化膨胀。专利技术效果根据本专利技术，可以降低金属碳质刷的电阻率，同时可以抑制金属碳质刷的磨耗。而且，可以抑制由于金属的氧化导致的金属碳质刷的不可逆膨胀。附图说明图1是使用了本实施方式的金属碳质刷的直流电动机的概略斜视图；图2是用于说明碳质材料的粒径与电阻率的关系的图；图3是表示利用偏光显微镜观察的刷的表面状态的图；图4是表示电阻率的测定结果的图；图5表示膨胀率的测定结果的图。具体实施方式以下，参照附图来说明本专利技术的一个实施方式的金属碳质刷。(1)刷的构成图1是使用了本实施方式的金属碳质刷(以下简称为刷)的直流电动机的概略斜视图。图1的直流电动机10包含刷1和旋转体2。旋转体2是整流器，设置为可在旋转轴G的周围旋转。刷1与导线4连接。刷1的一端与旋转体2的外周面接触。从未图示的电源介由导线4向刷1供给电流。该电流从刷1供给至旋转体2，由此使旋转体2在旋转轴G的周围旋转。通过刷旋转体2进行旋转，使得刷1相对于旋转体2滑动。刷1是通过将碳质材料和金属粉混合并成形而制作的。本实施方式中，制作的刷1中的碳质材料的平均粒径为300μm以上且2000μm以下。应予说明，本实施方式中，直流电动机10中使用刷1，但不限于此，交流电动机中也可以使用刷1。(2)刷的制造方法对于刷1的制造方法进行说明。首先，通过造粒来制作碳质材料。具体而言，通过将碳粉和粘合剂混炼来制作碳质材料。作为碳粉，优选使用石墨粉。作为石墨粉，可以使用天然石墨粉、人造石墨粉或膨胀石墨粉等，可以混合使用它们中的多种。作为粘合剂，可以使用合成树脂，可以使用热固性合成树脂或热塑性合成树脂的任一种，或者可以将它们混合使用。作为粘合剂的优选例，可列举环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、乙烯基酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属碳质刷，其包含：由多个碳质粒子形成的碳质材料；和设置于所述多个碳质粒子的间隙、由金属形成的良导通部，所述多个碳质粒子的平均粒径为300μm以上且2000μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.18 JP 2012-1364941.金属碳质刷，其包含：
由多个碳质粒子形成的碳质材料；和
设置于所述多个碳质粒子的间隙、由金属形成的良导通部，
所述多个碳质粒子的平均粒径为300μm以上且2000μm以下。
2.权利要求1所述的金属碳质刷，其中，相对于所述碳质材料和所述良导通部的整体，所述良导通部的比例为10重量%以上且70重量%以下。
3.权利要求1所述的金属碳质刷，其中，所述良导通部使用电解铜粉形成。
4.金属碳质刷的制造方法，该方法具备：
通过将碳质粉和粘合剂混合来制作碳质材料的工序、
调节制作的碳质材料的粒径的工序、
将调节了粒径的碳质材料和金属粉进行混合的工序、
将混合了的碳质材料和金属粉进行成形的工序、和
将成形后的碳质材料和金属粉进行煅烧的工序，
在所述进行调节的工序中，调节碳质材料的粒径，以使成...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田骏佑，穗积文博，香川佳一，白川秀则，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP