金属石墨质刷制造技术

本发明专利技术的课题在于在要求进一步的高温高湿环境特性的领域中使用的金属石墨质刷中，防止由于金属氧化劣化导致的电动机特性降低，同时提高寿命。本发明专利技术的在石墨中添加金属和润滑剂的金属石墨质刷以１．０ｗｔ％～３．０ｗｔ％的范围添加有铋或氧化铋。该金属是铜，润滑剂是二硫化钼。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在小型电动机(乇一夕)中使用、在石墨中添加金属和润滑剂得到的金属石墨质刷(金属黒鉛質:/，少)。
技术介绍
迄今为止，在小型电动机中使用金属石墨质刷(鄉ij)(参见专利文献l)。 图13是例示这种通常的小型电动机重要部分的纵截面图(A)和沿A—A线切 断的截面图(B)。如图所示，在fflil形成为有底中空筒状的强磁性金属材料所 形成的容器(case)的内周面上固定永久磁铁。在容器内，形成安装由与永久 磁铁对向的电枢和换向器构成的转子那样的结构。在容器的开口部嵌入容器盖 (case cap)。在由导电性材料形成的刷臂的顶端，设置成碳刷能与换向器滑动 相接，同时将与该刷臂电连接的输入端子一并设置在容器盖上。转子的轴通过 分别设置在容器和容器盖上的轴承自由旋转支持。在该小型电动机中使用的目前的碳刷(金属石墨质刷)的组成是石墨、金 属(主要是铜)、润滑剂(主要是二硫化钼)，寿命和经时性优异。然而，近年 来，在汽车电装用途等领域中，要求进一步的高温高湿环境特性。在高温高湿 环境中，由于刷的氧化劣化，电动机特性斷氏。要求能通过防止刷的氧化劣化 而防止电动机的特性降低，同时提高寿命。专利文献2或专利文献3公开了添加铋的铜碳刷。然而，对于如专利文献 2中记载的货爐的铋添加量(0.005 0.05wt^左右)，发现无法满足蹄的高温 高湿环境特性(参照后述图3)。此外，专利文献3仅记载了添加铋，没有具体 公开其配合比例等。专利文献1:日本特开平7 —59299号公报专利文献2:日本特开2001 —327127号公报专利文献3:日本特开2003 —272795号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，在要微一步的高温高驗环境特性的领域中使用的金属石墨质刷中，防止由于金属氧化劣化导致的电动机特性降低， 同时提高寿命。本专利技术的在石墨中添加金属和润滑剂的金属石墨质刷的特征是以l.Owt X 3.0wt^的范围添加铋或氧化铋。此外，该金属是铜，润滑剂是金属硫化物。根据本专利技术，由于能降低高温环境下金属(铜)的氧化，因此不仅可以抑 帝l展过时间后的特性降低(起动电压上升)，且降低电阻率，防止寿命降低， 而且即使在刷磨损和换向器磨损发面，也能显示出很好的结果。此外，根据本专利技术，仅在碳刷制造工序中的配合工序中，与金属(铜)、石墨等同时添加igi的铋(Bi)或氧化铋(Bip3)，不会极大地改变其它制法，不会极大地改变作为碳刷的外形、特性，因此不会改变目前的电动机结构，可 直接适用。 附图说明图l是表示高温高M^置i，结果的图。图2是表示磨损it验结果的图。图3是表示对使用添加铋(Bi)或氧化铋(BiA)的刷的电动机进行高温高湿放置逸验的结果的图。图4是表示添加铋(Bi)或氧化铋(Bip3)的刷的电阻率测定结果的图。 图5是表示以0w^ 3wt^的范围添加铋(Bi)的刷磨损量的图。 图6是表示以0wt^ 10wt^的范围添加铋(Bi)的刷磨损量的图。 图7是表示以0wt^ 3wt^的范围添加铋(Bi)的换向器最大磨损深度的图。图8是表示以0wt^ 10wt^的范围添加铋(BO的换向器最大磨损深度 的图。图9是表示以0wt^ 3wt^的范围添加氧化铋(Bipp的刷磨损量的图。 图10是表示以Owt^ 10wt^的范围添加氧化铋(Bip3)的刷磨损量的图。图11是表示以0wt^ 3wt^的范围添加氧化铋(Bip3)的换向器最大磨 损深度的图。图12是表示以Owt^ 10wt^的范围添加氧化铋(Bip3)的换向器最大 磨损深度的图。图13是例示通常的小型电动机的重要部分的纵截面图(A)和沿A_A 线切断的截面图(B)。具体实施例方式本专利技术以1.0wt^ 3.0wt^的范围在碳刷中添加铋(Bi)或氧化铋(Bip》， 显著抑制碳刷内金属(铜)的氧化。由此，电动机特性与以往相比显著改善， 即，能抑制起动电压的上升。ltW卜，寿命不会由于刷和换向器磨损而恶化。铋 (Bi)或氧化铋(Bi^3)以外的金属石墨质刷(碳刷)的组成是金属(主要是 20 80wt^铜粉)、润滑剂(主要是1 6wt^二硫化钼)，其余是石墨。该金属 可以仅是铜，也可以以铜为主成分，追加磷青铜等铜合金或银等其它金属。润 滑剂是金属硫化物，例如是二硫化钼MoS2、 二硫化钩WS2。图1是表示高温高MJ文置沈验结果的图。在7鹏85°C、湿度95%的高温 高湿环境中，测定方燈500小时(H)前后的电动禾鹏动电压，结果用图(graph) 示出。对于不添加二硫化钼的情况(MoS20%)、添加4%二硫化钼的情况(MoS2 4%)和作为参考的添加1%铅的情况(Pb 1%+MoS24%)，分别对比放置前 和放置后的起动电压而示出。另外，本说明书中示出的试验结果全部是对于至 少5个试样进行试验，以其平均值为中心，在其上下示出偏差的最大值、最小 值。如果碳刷内包含二硫化钼，则高温高湿环境方爐后的起动电压与放置前相 比上升，性能发生劣化。该二硫化钼如后述图2所示，具有大幅降低碳刷磨损， 提高寿命的效果，因此必须添加。要说明的是，与二硫化钼同样，二硫化钨也 具有同样效果。如果添加铅，虽然能抑帝U启动电压的上升，但铅是环境负荷物质，因此现在无、;^顿。另外，起动电压趣氏越好，如图1的试验结果所示，在高温高湿环境放置前，能以0.5 (V)左右起动。图2是表示磨损试验结果的图。在电动机中，与负荷(风扇)连接且在常 温常湿环境中，以3秒正转一5秒停止一3秒反转一5秒停止为1个循环，运转 15000个循环后，测定刷磨损量。图中的+、一分别表示+电源侧和一电源侧 的刷。发王JW1^I加二硫化钼(MoS24%)，能大幅降低碳刷磨损。图3是表示对于4OT除了添加4wt^二硫化钼以外，还添加铋(BO或氧 化铋(Bip3)的刷的电动l腿行高温敲翻文置试验的结果的图。图3所示图的横轴表示铋(Bi)、氧化铋(Bi^3)或铅Pb (参考)的添加量(wt%)，纵轴 表琉动电压。与图1相同，示出了在《鹏85°C、湿度95%的高温高湿环境 中方燈500小时(H)后测定电动机起动电压的结果。在图3中，fe侧表示没有添加铋(Bi)、氧化铋(Bip3)、铅Pb任一种 时(Owt%)的起动电压，其右侧表示铋(Bi)添加量为0.1 10wt^时的起动 电压，以及氧化铋(Bipp添加量为0.1 10wt^时的起动电压，最右侧表示 添加1.0wt^铅Pb时的起动电压。如图所示，M3i添加1.0wtX以上铋(Bi) 或氧化铋(Bip》，能改善放置500小时(H)的经过时间后的特性，抑制起 动电压的上升。艮P，通过使铋或氧化铋的添加量为1.0wt^以上，除了能将起 动电压的偏差最大值抑制为6V左右以外，还能减小起动电压的偏差幅度(最 小值 最大值的幅度)(与添加量不足1%相比)，因此适于大量生产具有稳定 性能的电动机。如上所述，在图中，以平均值为中心，在其上下示出偏差的最 大值、最小值。此外，如果用显微镜照片确认经过时间后的刷状态，则发现没 有添加铋(Bi)或氧化铋(Bip3)的产品经过时间后铜显著氧化劣化，在添力口品中没有发鹏著劣化。此外，如图3所示，仅添加0 0.5wt^左右的铋(BO或氧化铋(Bipp, 起动电压的偏差最大值本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属石墨质刷，其是在石墨中添加金属和润滑剂的金属石墨质刷，其特征在于以１．０ｗｔ％～３．０ｗｔ％的范围添加铋或氧化铋。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中山晋一，白木智子，
申请(专利权)人：马渊马达株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]