金属石墨电刷以及包括该金属石墨电刷的电动机制造技术

用于向卷绕在设置于电动机（１０）的转子（２）处的芯（９）上的线圈（１７）供电的金属石墨电刷（１），其特征在于，该金属石墨电刷是由在其表面或内部具有松孔（１９）的烧结材料（２２）所制造。含有多种乙二醇醚的液体（２１）渗入该金属石墨电刷，所述乙二醇醚具有不定数量的烯化氧结构单元。该液体的沸点高于水的沸点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种用于向电动机转子供电的金属石墨电刷，以及包括该金属石墨电刷的电动机。更具体地讲，本专利技术关于一种金属石墨电刷，该电刷即使在等于或高于100摄氏度的高温条件下工作也不会磨损，由此延长了该电刷以及包括该电刷的电动机的使用寿命。
技术介绍
对于具有电刷的电动机而言，供电是通过与换向器滑动接触的电刷进行的。卷绕在转子芯上的线圈与该换向器相连接。当向线圈供电时，转子由于受到设置在电机外壳内且面对转子的永磁铁的吸引和排斥力而开始转动。在具有上述结构的电动机中，当电动机运转时，电刷相对于与之接触的换向器滑动。在此情况下，电刷和换向器的滑动接触表面趋于磨损，该现象易于导致故障。为了限制电刷磨损程度，通常改变用于制造电刷的材料，或者控制电刷的硬度以限制电动机运转时或者在电磨损或机械磨损时滑动接触表面处发生的火花放电。另一方面，在用于车辆并具有电刷的电动机中，由烧结混合在粘结剂中的石墨颗粒和铜颗粒而制造金属石墨电刷的工艺已经公开(JP2001-298913A)。制造金属石墨电刷的传统方法如下首先，以天然石墨颗粒作为基本原料，以酚树脂溶液作为粘结剂，将二者混合。然后，将润滑剂，例如二硫化钼，加入到混合物中。随后，将混合物在700-800℃的富氮气氛中烧结。此时，溶解的酚树脂在石墨颗粒表面上形成的薄膜经烧结而炭化，进而形成无定形石墨。该无定形石墨作为粘结剂将石墨颗粒相互粘结。此外，由于最初包含在酚树脂溶液内的部分有机物质升华为二氧化碳或水蒸气，因此在金属石墨电刷的表面和内部形成大量松孔。由于形成金属石墨电刷的石墨颗粒具有吸湿性，因此所有根据上述方法制造的金属石墨电刷只要放置在空气中就可吸收空气中的水分。如果上文所述的金属石墨电刷被用于电动机中，当金属石墨电刷运转时，金属石墨电刷和换向器之间的滑动接触表面的温度会升高。因此，最初包含在接近金属石墨电刷的滑动接触表面的内部松孔中的水分开始蒸发。随后，蒸发的水分供应到金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间。因此，由于金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间的滑动摩擦系数降低，或者说由于气体润滑剂的影响，而使得金属石墨电刷的磨损程度降低。如果包括上述金属石墨电刷的电动机被用于车辆，则由于安装在车辆引擎室内的引擎发热的影响，金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面的温度在电机运转时有时可能升至100℃或更高。在这种条件下，最初被吸收在金属石墨电刷松孔内的水分易于以比室温下的蒸发速度高的速度而被蒸发。因此，电动机开始在金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间缺少蒸汽的条件下运转。因此，金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间的滑动摩擦系数增大，这种现象使金属石墨电刷容易被磨损。因此，当上述的传统的金属石墨电刷被用于高温条件下，与用于室温环境的情况相反，单位操作时间内的磨损增加。结果，具有上述金属石墨电刷的电动机的使用寿命受到不利的影响。因此需要一种金属石墨电刷，其难于被磨损，并且具有长的使用寿命，以及一种包括这种金属石墨电刷的电动机。鉴于上述问题，本专利技术正是提供这样的金属石墨电刷和电动机。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，用于向卷绕在设置于电动机(10)的转子(2)处的芯(9)上的线圈(17)供电的金属石墨电刷(1)的特点是，该金属石墨电刷是由在其表面或内部具有松孔(19)的烧结材料(22)所制造的。含有多种乙二醇醚的液体(21)渗入该金属石墨电刷，上述乙二醇醚具有不定数量的烯化氧结构单元。该液体的沸点高于水的沸点。根据本专利技术的另一个方面，电动机(1)包括外壳(7，13)、设置在外壳内的磁铁(11)、可旋转地设置在壳体内并朝向磁铁的转子(2)、以及缠绕在转子芯(9)上的线圈(17)、用于将转子支承到壳体上的轴(4)、设置在转子上用于向线圈供电的换向器(8)、以及与换向器相接触的金属石墨电刷(1)。该电动机的特点在于，金属石墨电刷由其表面和内部具有松孔(19)的烧结材料(22)制造。含有多种乙二醇醚的液体(21)渗入该金属石墨电刷，上述乙二醇醚具有不定数量的烯化氧结构单元。该液体的沸点高于水的沸点。根据本专利技术的一个方面，即使电动机使用时的温度(或者说电动机的运转温度)升高到高于100℃，渗入到金属石墨电刷松孔中的液体也不会完全汽化，并且在金属石墨电刷和换向器的接触表面之间的由上述液体产生的蒸汽也不会消失。其结果是，金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面间的滑动摩擦系数被降低，金属石墨电刷的磨损程度也被降低。此外，乙二醇醚的分子量随着烯化氧结构单元的数量而相匹配地变化。结果，上述液体的蒸汽包含多种具有不同蒸汽压特性的乙二醇醚。因此，在该金属石墨电刷所运行的宽的温度范围内，该液体的蒸汽可以供给到金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间。从而，根据本专利技术该方面的金属石墨电刷，在其应用的宽温度范围内其磨损程度可被降低。附图说明通过参照下列附图详细说明本专利技术的上述的以及其他的特征及特点，其中附图1是表示电动机构造的剖视图，该电动机使用根据本专利技术实施例的金属石墨电刷。附图2是表示金属石墨电刷组成的图案视图。附图3是表示制造金属石墨电刷工艺的流程图。附图4是向金属石墨电刷渗入液体的工艺流程图。附图5是表示聚乙二醇一甲醚的汽化特性的图表。附图6表示在不同温度下被汽化的聚乙二醇一甲醚的组成比。附图7表示在不同温度下被汽化的聚乙二醇一甲醚的组成比。附图8表示聚乙二醇一甲醚的吸湿性。附图9是表示聚乙二醇聚丙二醇一甲醚的汽化特性的图表。附图10表示在不同温度下被汽化的聚乙二醇聚丙二醇一甲醚(polyethylene polypropylene glycol monomethyl ether)的组成比。附图11表示在不同温度下被汽化的聚乙二醇聚丙二醇一甲醚的组成比。附图12表示聚乙二醇聚丙二醇一甲醚的吸湿性。附图13表示实例1中金属石墨电刷运行温度与金属石墨电刷的磨损程度之间的关系。附图14表示实例2中金属石墨电刷运行温度与金属石墨电刷的磨损程度之间的关系。附图15表示比较例中金属石墨电刷运行时的温度与金属石墨电刷的磨损程度之间的关系。具体实施例方式下文将说明本专利技术的实施例。本专利技术的金属石墨电刷向围绕在电动机转子芯上的线圈供电。该金属石墨电刷由烧结材料制造，在该烧结材料的表面和内部均具有松孔。向该松孔中渗入液体，该液体的沸点高于水的沸点并且包含多种乙二醇醚，该乙二醇醚则含有不定数量的烯化氧结构单元。此处的术语“烯化氧结构单元”是指源于烯化氧的结构单元，但并不局限于此。该术语“烯化氧结构单元”还包括通过其他反应或合成而获得的与上述结构单元相应的结构单元。因此，即使当电动机的温度升至100摄氏度或更高时，渗入金属石墨电刷的松孔中的液体并不完全汽化。由此，存在于金属石墨电刷以及换向器的滑动接触表面之间的蒸汽不会消失。这使得金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间的滑动摩擦系数降低，相比于传统的金属石墨电刷的磨损程度，本专利技术的金属石墨电刷的磨损程度有所降低。此外，乙二醇醚的分子量随着所包含的烯化氧结构单元的数量而变化。换句话说，上述的液体包含多种具有不同蒸汽压特性的乙二醇醚。因此，即使当金属石墨电刷被用于较宽的温度范围内，也可以向金属石墨电刷和换向器的滑动接触表面之间提供由上述液体产生的蒸汽。从而，根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向卷绕在设置于电动机（１０）的转子（２）处的芯（９）上的线圈（１７）供电的金属石墨电刷（１），其特征在于：该金属石墨电刷由表面或内部具有松孔（１９）的烧结材料（２２）制造，并且含有多种乙二醇醚的液体（２１）渗入该金属石墨电刷 ，上述乙二醇醚具有不定数量的烯化氧结构单元，该液体的沸点高于水的沸点。

【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，五月女道彦，
申请(专利权)人：爱信精机株式会社，东邦化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]