金属石墨质电刷制造技术

本发明专利技术提供一种难以产生电火花的金属石墨质电刷。该金属石墨质电刷（１），由表面和内部具有气孔（１９）的烧结体组成，通过滑动接触面与和环绕在设在马达的转子（２）中的芯体（９）上的线圈（１７）进行电气连接的整流子（８）滑动接触，从而向线圈（１７）进行供电，其中，在气孔（１９）内具有乳浊液，该乳浊液含有在马达工作时由于与整流子（８）之间的滑动接触而升温气化的液体、与其沸点高于该液体的沸点并使该液体分散的溶剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对环绕在设于马达转子的芯体上的线圈供电的金属石墨质电刷。
技术介绍
在有电刷马达中，电刷与整流子滑动接触而进行供电。于是，整流子与环绕在设在转子中的芯体上的线圈连接，当对线圈进行通电时，由于与在外壳内部与转子相对配置的永久磁铁之间的吸引/排斥作用，转子进行旋转。在具有上述结构的马达中，由于马达驱动时电刷和整流子进行滑动接触，在与整流子滑动接触面上会产生电刷的摩损的问题。以前，为了抑制马达驱动时电刷的磨损，研究通过改变电刷材质、调整电刷硬度，来抑制电刷的电气磨损/机械磨损、和马达驱动时在电刷的滑动接触面上产生的火花放电。在车辆上使用有电刷马达时，作为车辆用马达的电刷，广为人知的是，其特征是与其他种类的电刷相比，其电刷中流过的电流密度大。因此利用粘接溶剂将石墨颗粒与铜颗粒混合后，再进行烧结制备，得到所谓的金属质石墨电刷(例如，参照专利文献1)。作为金属石墨质电刷的制造方法的一个例子，公知有以天然石墨颗粒为基材，以溶解酚醛树脂为粘合剂，加入天然石墨颗粒而捏合天然石墨颗粒，在其中加入电解铜粉，另外为了提高滑动接触面的固体润滑性，作为固体润滑剂，加入少量的二硫化钼的粉体或二硫化钨的粉体，然后在富有含有氢气的氮气环境中，在从700℃至800℃的温度下进行烧结。此时，在石墨颗粒的表面形成的作为覆膜的溶解酚醛树脂由于烧结时的温度而发生热分解，溶解酚醛树脂碳化成非晶碳而残留下来。该非晶碳作为粘合剂，将石墨颗粒结合在一起。在该烧结工序中，因为溶解酚醛树脂溶液中的有机物质作为二氧化碳和水蒸气进行升华，所以在金属石墨质电刷的表面及内部形成许多气孔。还有，利用上述制造方法制造的金属石墨质电刷的流过电刷的电流密度由铜粉的混合比例决定。当具有金属石墨质电刷的马达用于车辆时，马达越小，对于车辆的安装性能越好。因此，在马达输出相同的情况下，马达越小，其商品性能越好。所以，从实际安装性能的角度来看，金属石墨质电刷的尺寸受到制约，好的电刷应该具有较小的与整流子的接触面积，较短的沿转子径方向的长度。另一方面，用在车辆用马达上的金属石墨质电刷要向马达传输大电流，以转动搭载在车辆上的电子设备，因此需要电流密度大的电刷。专利文献1JP特开2001-298913号公报(第1页)。但是，在马达上安装现有的金属石墨质电刷时，由于金属石墨质电刷的动作，从金属石墨质电刷向整流子会产生电火花放电。从电火花放电的光谱的波长可知，放电中心的温度有时超过3000℃。此时，构成金属石墨质电刷的铜粉会优先升华。由于缺少部分铜粉，金属石墨质电刷内部将不断出现损伤，从而具有引起金属石墨质电刷的磨损现象的问题。另外，在金属石墨质电刷中，铜粉的体积比例越高，越容易产生电火花放电，从而会促进金属石墨质电刷的磨损。这样，从马达所要求的金属石墨质电刷的安装性和磨损受命的角度，有时会限制具有金属石墨质电刷的马达用于车辆。此外，具有金属石墨质电刷的马达中，在金属石墨质电刷出现电火花放电时，会发生电气噪声。在汽车上，由于马达附近安装有其他的车载电子设备，因此需要利用电容器或线圈吸收这些电火花产生的电气噪声。如果电火花放电产生的电气噪声信号的频率范围很广，则要在马达上安装多个电容器或线圈，以吸收电气噪声。这样，进一步降低了马达在车辆上的安装性，另外也出现了用于解决电气噪声的额外费用的问题。上述现有的具有金属石墨质电刷的马达中，从金属石墨质电刷产生的电火花是产生上述各种问题的主要原因。本专利技术为解决上述问题，目的在于提供难以产生电火花的金属石墨质电刷。
技术实现思路
本专利技术的金属石墨质电刷的第1特征结构为，其由在表面和内部具有气孔的烧结体组成，通过滑动接触面与和环绕在设在马达转子中的芯体上的线圈进行电气连接的整流子滑动接触，从而向上述线圈进行供电，其中，在上述气孔内具有乳浊液，该乳浊液含有在上述马达工作时根据与上述整流子的滑动接触摩擦热而升温气化的液体；与该液体的沸点相比具有高沸点并且使该液体分散的溶剂。即，根据该结构，金属石墨质电刷在马达工作时由于与整流子的滑动接触摩擦而升温，分散在气孔内的溶剂中的液体先于溶剂进行气化，形成气球(balloon)。该气球在其内压达到大气压以上后，会伴随溶剂和不气化的其它成分移动到大气压的滑动接触面。于是，金属石墨质电刷与整流子的滑动接触面，由于局部存在的溶剂和不气化的其它成分等液状物体，能够形成以液体状物体为媒介的接触面，使得金属石墨质电刷与整流子的接触状态为面接触，接触电阻变低，因此能够抑制电火花的产生。此外，由于在滑动接触面形成液状的被膜，滑动接触面的摩擦系数降低，从而也可以降低构成金属石墨质电刷的石墨的凝集磨耗和疲劳磨耗。这样，通过在金属石墨质电刷的气孔内存在乳浊液，只有当滑动接触面升温到规定温度以上时，液体才发生气化，靠近滑动接触面的气球优先移动到滑动接触面。由于存在于该气孔内的液体会自动移动，从而能够使存在于金属石墨质电刷的气孔内的有限量的乳浊液构成的液状物体在滑动接触面上得到高效利用，与只在气孔内浸渍液状物体的情况相比，能够延长液状物体的使用期间。另外，通过分别选择具有不同沸点的液体，可以任意设定液状物体在滑动接触面渗出的温度。此外，通过在溶剂中分散在不同温度下气化的多数种液体，从而也可以在大范围的温度领域，使液状物体存在于滑动接触面上。本专利技术的金属石墨质电刷的第2特征结构为，上述乳浊液含有合成油。即，根据该结构，由于在金属石墨质电刷与整流子之间形成有以含有合成油的液状物体为媒介的接触面，由此能够获得以合成油为媒介的液体的润滑作用，减少金属石墨质电刷的机械磨损。另外，由于合成油存在于滑动接触面上，能够防止在滑动接触面上形成水蒸气被膜，而该水蒸气被膜是导致滑动接触面的接触电阻增加的主要原因，进而能够减少金属石墨质电刷与整流子之间的电能损失。本专利技术的金属石墨质电刷的第3特征结构为，上述合成油至少含有聚α烯烃、聚烯二醇油、多元醇酯、多元醇双酯、多元醇三酯中的一种。即，根据该结构，由于上述合成油具有作为液体润滑剂所优选的性质、即粘度指数高、低温流动性好、高温时具有油膜保持能力、热稳定性好、氧化稳定性优良、对整流子表面的吸附性优良等，因此能够用作滑动接触面的优良的润滑剂。本专利技术的金属石墨质电刷的第4特征结构为，上述乳浊液具有导电性。即，根据该结构，由于能够使滑动接触面的电阻小于大气的电阻，从而能够降低金属石墨质电刷与整流子之间的接触电阻。这样，当电压加在金属石墨质电刷上时，由金属石墨质电刷所感应的电场强度降低，金属石墨所具有的π电子难以激发，从而能够使电火花难以产生，能够抑制金属石墨质电刷的电气损耗和电气噪声的产生。此外，与金属石墨质电刷与整流子之间的接触电阻的大小有关的电能损失也变小，电流能够有效地流向整流子侧。另外，由于滑动接触摩擦面的焦耳热也会大大降低，这样能够抑制滑动接触面的整流子的氧化现象，消除由于整流子氧化膜形成引起的电能损失，并且消除整流子表面氧化所引起的体积膨胀造成的整流子的破坏，其结果，能够消除由于整流子的滑动接触面的破坏所引起的滑动接触面的平坦度的劣化造成的金属石墨质电刷的研磨损耗。本专利技术的金属石墨质电刷的第5特征结构为，上述乳浊液至少包括金属盐、金属碱、界面活性剂、离子性液体中的一种。即，根据该结构，能够使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属石墨质电刷，由表面和内部具有气孔的烧结体构成，通过滑动接触面与和环绕在设于马达转子中的芯体上的线圈进行电气连接的整流子滑动接触，从而对上述线圈进行供电，其中，在上述气孔内具有乳浊液，该乳浊液含有在上述马达工作时由于与上述整流子的滑动接触而升温气化的液体、与该液体的沸点相比具有高的沸点并使该液体分散的溶剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林博，
申请(专利权)人：爱信精机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]