JPH0225531A - コンミュテータ用銅合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はコンミュテータ（整流子）用銅合金に関し、さ
らに詳しくは、自動車等の小型モータに使用されるコン
ミエテータ用銅合金に関するものである。

「従来技術」 従来、自動車を初めとして、ＯＡ　、ｉｌｌ器、ＡＶ機
器、家電ｍ器等の小型モータにコンミュテータが数多く
使用されている。例えば、自乃車用小型モータには、ウ
ィンドワイパー　ウィンドウオッシャ、ヘッドランプク
リーナ、パワーシー！−、パワーシインド、リモコンミ
ラー等に、その他、ミシン、オーディオ、玩具用等にも
使用されている。

これらの自動車用等の小型モータに使用されているコン
ミエテータ用材料としては、銀入り鋼、無酸素鋼、タフ
ピッチ銅、りん脱酸銅等がある。

上記コンミュテー・夕用材料の中で銀入り鋼は、耐スパ
ーク性、カーボンブラシのなじみ性、耐熱性において他
の合金より優れていることから、コンミュテータとして
主に使用されてきた。

しかし、最近の自動車業界などは、高級化が増々進んで
おり、モータにも小型化、高性能化が要求されてきてお
り、特に、コンミュテータの機種摩耗性、放電摩耗性、
耐熱性、耐腐食性等厳格な性能特性が求められている。

そのため、銀入り銅よりもさらに摩耗特性の優れた寿命
の長いコンミュテータ材料の開発が必要となった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明した従来技術に鑑みなされたもので
あり、本発明者の鋭意研究の結果、耐摩耗性に優れ、か
つ、耐熱性に優れるため、銀入り銅よりも寿命を延長さ
せることができるコンミュテータ用銅合金を提供するも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るコンミュテータ用銅合金はＦｅ：０．０２
〜０．５ｗｔ零、　　Ｐ　：０．０２　〜０．１５ｗｔ
＊　　、　　Ａ　　ｇ　：０．０１〜０．３　ｗｔ零を
含み、残部がＣｕおよび不純物からなる。

［作用］ 本発明に係るコンミュテータ用銅合金の含有成分および
成分割合について説明する。

ＦａおよびＰ Ｆｅ又はＰがＣｕに単独に含有されていても、耐摩耗性
、強度および耐熱性が向上する効果は少なく、導電率も
低下する。

ＦｅとＰとを同時にＣｕに共存させることにより、Ｆｅ
ｚ　Ｐのリン化鉄を形成し、導を率を低下させることな
く、機械的な耐摩耗性を改善することができる。Ｆｅは
含有量が０．０２胃ｔＸ未満では、Ｐが含有されても強
度および耐熱性が向上することは望めず、耐摩耗性も劣
化する。又Ｆｅ含有量が０．５ｗ１Ｊを超えて含有され
ると、加工硬化が進み加工性が悪化する。

よフてＦｅ含有量は０．０２〜０．５胃を零とする。

Ｐは含有量が０．０２ｗｔＸ未満では、Ｆｅと同時に共
存しても強度向上の効果はなく、Ｐが０．１５Ｗｔ零を
超えて含有されると、Ｃｕマトリックス中に固溶するＰ
が多くなり導電性を著しく害する。

よってＰ含有量は０．０２〜（１，１５胃を零とする。

Ｆｅ、Ｐ＋Ａｇ ＦｅおよびＰ各々単独でも機械的な耐摩耗性は若干改善
できるが、耐放電摩耗性を改善できるほどではない。Ａ
ｇ単独添加でも耐放電摩耗性は向上するが機械摩耗性は
殆壽、ど改善できない。

コンミュテータの必須特性としては、機械的な摩耗性お
よび放電摩耗性が挙げられる。

また近年はコンミエテータ自体も小型薄肉化傾向にあり
、この要求を満足させるためには、従来使用されている
、銀入り銅では強度的に不充分である。

そこで、本発明においてはＦｅとＰとの共添によってＦ
ｅ２Ｐのりん化鉄を微細且つ均一に析出させて、機械的
な耐摩耗性を向上させると共に、放電摩耗性を向上させ
るためにＡｇを微量（０，０１〜０．３ｗｔ零）添加す
る。

「実施例」 本発明に係るコンミュテータ用銅合金の実施例を比較例
と共に説明する。

本発明に係るコンミュテータ用銅合金は次のように調整
した。

高純度の銅をクリブトルミ気炉中で木炭被覆下約１２０
０℃で溶解する。

装入する銅の約２割を残しＣおき、目的に応じたＦｅチ
ップを装入し、溶は落ちを確認し、Ａｇを装入した後、
残りの銅を装入して溶湯温度を１１８０℃〜１１！］０
℃まで低下させ、Ｃｕ−１５％Ｐの中間合金で脱酸し、
攪拌、沈静後、鋳鉄製のブックモールドに鋳込む６ 比較合金であるＡｇ入り銅は、同じくクリブトルミ気炉
にて溶解後Ａｒガスを吹き込んで脱ガスを行ない１１８
０℃〜１１９０℃鋳鉄製のブックモールドに鋳込む。モ
ールドのサイズは５０Ｑｌｌｌ厚さ×８０１ＩＩＩｌ１
幅Ｘ　　２００ｍｍ長さである。

次いで、本発明に係るコンミュテータ用銅合金は、鋳塊
を面削後、８５０℃の温度で１５０１ｍｔの厚さまで熱
間圧延し、　７００℃以上の温度から水中急冷した。そ
の後、酸化スケールを除去後、冷間圧延および５００℃
の温度で４時間の焼鈍を行なった後、最後の冷間圧延で
４１１ＩＩｎｔの厚さとした。

比較合金の疋入り銅は、鋳塊を面削後、８５０℃の温度
で熱間圧延し、冷間圧延、焼鈍を行なった後、最終圧延
で４ｍｍｔ、の厚さとした。

第１表に本発明に係るコンミエテータ用銅合金および、
比較合金の含有成分、成分割合、ｍ械的性１Ｔおよび４
電率、耐熱性を示す。

なお、耐熱性は硝石炉および塩溶炉を用い、各温度で５
分間加熱した後の硬さを測定し、加熱前の８０％になる
温度として求めた。

第１表に示すごとく試料Ｎｏ、１〜Ｎｏ、３は本発明合
金であり、その機械的性質である引張り強さは、３２．
５〜３３．５ｋｇｆ／ｍ＋ａ２．伸び率は２１．８〜２
６．１％、硬さはｔ０８〜１０９　（Ｈｖ）と良好な値
を示しており、また導電率は９０．６〜９２．７（零Ｉ
ＡＣ５）　、耐熱温度は４００〜４５０　（’ｔ：　’
）と良好な値となっている。

上記の本発明の合金に対し試料Ｎ’ｏ、４゜Ｎｏ、５の
比較合金は、Ｎ０２４においてはＦｅを含有せず、また
Ｐを本発明範囲よりも少なく含有しており、Ｎｏ、５は
Ｐ、Ｆｅを含有しておらず、それぞれの伸び率は６．５
％、７．０％、耐熱温度は共に３００℃と本発明合金に
比較して極端に低い値となっている。

次に本発明に係るコンミエテータ用銅合金の回転通電摩
耗試験を行なった。この試験は第１図に示す回転通電摩
耗試験機を用いて行なった０図に示すごとく本発明合金
Ｎｏ、１〜Ｎ０９３および比較合金Ｎｏ、４．Ｎｏ、５
を、寸法４０ｍｍφＸ　４ａ＋ｍｔの円板に加工４等分
した試験片１を絶縁体１１間に配設して４極の回転体と
し、この回転体の両極面にはカーボンブラシ２．２の一
端を接触させ他端に板バネ３，３の下部を連結した。こ
の板バネ３，３の上端部にはそれぞれ加圧治具９゜９の
一端を連結し、その他端には盟り４をそれぞれ接続した
。なお加圧治具９，９の中央部から一端寄り部分は、支
柱８，８により支持されている。なお、１０は試験片１
に連結された通電用リード線、５はカーボンブラシ２．
２に連結される電線、６は直流電源、７は電流計である
。

上記の装置において、試験片１とカーボンブラシ２との
接触圧力を重り４を用いて調整し、４３５ｇ／ｃｍ２と
した。この状態で試験片１に電流密度０．２＾／１ｍ２
で通電し、周速度６．３ｍ／ｓｅｃ　　（回転数＝３０
００ｒｐｍ　）でモータを回転させ通電回転摩耗試験を
行なった。雰囲気は１５℃の大気中とし、それぞれコン
ミュテータの摩耗量を調査し、またカーボンブラシの摩
耗量およびその長さの変化を測定することにより、コン
ミュテータを総合的に評価した。その結果を第２図に示
す。なお、この摩耗量は機械的摩耗量および放電摩耗量
の総和である。

第２表において本発明合金Ｎｏ、１ｙＮｏ、３の４００
時間後のコンミュテータおよびカーボンブラシの摩耗量
は、それぞれ３５２〜３７６ｍｇおよび３０５〜３５２
　Ｂ、またカーボンブラシの摩耗の長さは４．９〜５．
６ｍｍであり、摩耗量が少ない、上記発明合金に対して
比較合金Ｎｏ、４．Ｎｏ、５のコンミュテータおよびカ
ーボンブラシの摩耗量は、それぞれ７８８ｍｇ、　　６
３４ａ＋ｇおよび８６８ｍｇ、　　５４０１１ｇであり
、機祇摩耗量および放電摩耗量共に本発明合金に比較し
て極端に多くなっている。またカーボンブラシの摩耗の
長さは、それぞれ１０．６１１０１．　８．２ｍｍと長
い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明コンミエテータ用銅合金は
、従来品に比較して強度および耐熱性に優れるばかりで
なく、特に耐摩耗性に優れており、コンミュテータとし
ての耐久性に優れ、モータの性能向上に寄与すること犬
である。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は耐摩耗性を評価するための回転通電摩耗試験装
置の側面図である。 １・・・試Ｍ片、　　　　　　２・・・カーボンブラシ
、３・・・板バネ、　　　　　４・・・重り、５・・・
電線、　　　　　６・・・直流電源、７・・・電流計、
　　　　　８・・・支柱９・・・加圧治具、　　　　１
０・・・通電用リード線、１１・・・絶縁体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ：０．０２〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．０２〜０．１
   ５ｗｔ％、Ａｇ：０．０１〜０．３ｗｔ％を含み、残部
   がＣｕおよび不純物からなる耐摩耗性に優れたコンミュ
   テータ用銅合金。