JPH0374159A - 小型モータ用金属黒鉛ブラシとその製法 - Google Patents

小型モータ用金属黒鉛ブラシとその製法

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JPH0374159A
JPH0374159A JP20945989A JP20945989A JPH0374159A JP H0374159 A JPH0374159 A JP H0374159A JP 20945989 A JP20945989 A JP 20945989A JP 20945989 A JP20945989 A JP 20945989A JP H0374159 A JPH0374159 A JP H0374159A
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JP
Japan
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graphite
metal
brush
powder
commutator
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JP20945989A
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Isao Shibuya
功 渋谷
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Mabuchi Motor Co Ltd
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Mabuchi Motor Co Ltd
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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】 〔概 要〕 永久磁石界磁を有する小型モータに用いるカーボン・ブ
ラシに関し。
優れた整流特性を有すると共に耐環境性を向上したカー
ボン・ブラシを提供することを目的とし。
金属黒鉛ブラシに用いる黒鉛原料を高純度処理を行い、
その灰分が0.05 wt%以下に精製された黒鉛粉末
を用いてその粒度調整した後、金属粉末と混合し、加圧
成形、焼成して構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、小型モータに用いるカーボン・ブラシ、特に
永久磁石界磁を有する小型モータに用いる金属黒鉛ブラ
シおよびその製法に関する。
〔従来の技術〕
従来、小型モータにおけるカーボン・ブラシとしては、
98%ないし99.5%程度に精製された黒鉛原料に対
してバインダを加え、当該バインダを加えて固められた
ものに対して粉砕・ふるい分け処理を行い、必要に応じ
て所望の導電性を与えるための金属粉末添加混合処理を
行い5次いで加圧成形処理をへて、焼成処理を行うよう
にして。
製造されたものが用いられている。
すなわち、第4図は、純度98%〜99.5%程度の黒
鉛原料を用いて小型モータのカーボン・ブラシを製造す
る従来技術による製法を示す。
図示のように、純度98%ないし99.5%程度に精製
された黒鉛に対してバインダを加えバインダ処理して固
められたものを粉砕・ふるい分けし。
次いで所望の導電性を与えるために金属粉末添加混合し
、その後、加圧成形してから、焼成して完成する。
更に上記バインダを用いる点をなくするようにしたもの
として、いわゆる!J!銅黒鉛ブラシが知られている。
当tssim黒鉛ブラシは、99%程度に精製された黒
鉛原料の粉末粒子に対して銅メツキが行われ、当該銅メ
ツキされた黒鉛粉末をそのまま加圧戒形即ちバインダを
加えることなく加圧成形し、焼成処理を行うようにして
製造される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の金属黒鉛ブラシにおいては、天然の黒鉛がバイン
ダと物理製練されてから、粉砕・ふるい分けられるが、
上記物理製練のみでは、不純物としてS i O2,A
J2z Os+Fez○1ケイ酸塩、 MnO,MgO
などの酸化物が0.5 wt%ないし1.Owt%程度
、黒鉛中に灰の形で残ってしまう。
第5図は、黒鉛中に含有されているこのような灰分(不
純物)を拡大した電子顕微鏡写真を示す。
それでも前記純度の黒鉛原料にバインダを加えて金属黒
鉛ブラシとした場合には、焼成処理の際に、バインダの
残りも少なく金属粒子の表面積が小さいので腐蝕性ガス
などに侵されに<<、酸化もしにくいので耐環境性は良
好である。
しかし、鋼など金属メツキしたカーボン・ブラシの気孔
率は10%〜30%となる。このため薄膜金属の表面積
が大となり酸化し易くなるので腐蝕性ガスに一層、侵さ
れやすくなる欠点を生ずる。
このようにして、比較的多く残る不純物が整流子上で潤
滑被膜を傷つけたり壊したりして摩耗を促進させ、整流
波形を乱してしまう。
第6図は従来技術による金属黒鉛ブラシのオシロ波形の
写真を示す。図示のようにモータ電流の波形が乱れてい
ることが分かる。摩耗が更に進むにつれてカーボン・ブ
ラシ中に含まれる絶縁物がカーボン・ブラシの整流子と
の摺動面に現れて整流を悪化し、最悪の場合モータが停
止してしまうことになる。
〔課題を解決するための手段〕
したがって本発明は、上記の課題を解決して安定した整
流特性を持つと共に摩耗の少ない金属黒鉛ブラシを提供
することを目的としている。
このため本発明においては黒鉛原料を高純度化処理をし
て不純物の極めて少なくなった黒鉛を金属粉末と混合し
、加圧成形後、焼成して完成する。
第1図は本発明の原理図を示し、第1図(A)は原理構
成図、第1図(B)は製造工程説明図を示す。
図中の符号1は整流子、2は整流子・片、3は回転軸、
4はカーボン・ブラシ、5はブラシ弾性体を表す。
カーボン・ブラシ4は、導電性のブラシ弾性体5によっ
て挟持され、整流子片2,2.2上を摺動するように支
持される。カーボン・ブラシ4は図示斜視図として示す
A−1図示の如く1例えば凸字形状に焼成されており、
凸字形状の頭部が上記ブラシ弾性体5によって挟持され
ている。そして凸字形状の底辺に相当する面に多少の湾
曲面を形成されていて、当該湾曲面が整流子片2上を摺
動する。
また、第1図(B)において20は黒鉛原料であって例
えば純度98%ないし99.5%程度に精製されたもの
、21は本発明にいう高純度処理工程、22はバインダ
処理工程、23は粉砕・ふるい分け処理工程、24は高
純度黒鉛粉末と金属粉末とを混合する混合処理工程、2
5は加圧成形工程、26は焼成工程を表している。
第1図(A)に示すカーボン・ブラシ4は第1図(B)
に示す製法、すなわち、黒鉛原料20が高純度処理工程
21.バインダ処理工程22.粉砕・ふるい分け処理工
程23.混合処理工程24゜加圧成形工程25.焼威工
程26を介して処理され、カーボン・ブラシ4として製
造される。
〔作 用〕
本発明の特徴は、高純度処理工程21を行って。
バインダ処理工程22が実行される前の状態において、
黒鉛粉末が0.05 wt%以下の不純物(灰分)をも
つようにされており、したがって、製造されたカーボン
・ブラシ4内の金属メツキされた加圧成形・焼成された
全粒子中で、不純物に対応する粒子が黒鉛粒子の0.0
5 wt%以下となっている所にある。
従って、金属黒鉛ブラシが形成されていることから、従
来の物理製練あるいは化学処理による黒鉛を用いたカー
ボン・ブラシにくらべて上記不純物がきわめて少ないこ
とから整流特性が優れたものとなると共に摩耗も少ない
。
〔実施例〕
第2図は本発明にいう高純度処理工程に用いる精製炉の
一実施例概念図を示す0図中の符号20は黒鉛原料、3
0は炉体、31はトランス、32はハロゲン・ガス管を
表している。
高純度処理工程は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス中
で高温度時に容易にハロゲンを遊離する物質例えばCC
LやCCl1tFzなどを用いて黒鉛原料中の不純物を
除(工程に対応している。
即ち、炉体30内に黒鉛原料20を投入し、黒鉛原料2
0の下にハロゲン・ガス管32が置かれている。炉を昇
温させ、約1800°Cに達した際に。
CCZ、を不活性ガスに飽和させてハロゲン・ガス管3
2から給送する。この場合に1次の如き反応が行われる
と考えてよい。即ち。
CCI!、4→C+ 2 Cf z 3 C+ F ez03 + 3 Cj2z →2 F
 e Cl x + 3 G Oそして、  1900
°C以上になったとき、CCZ。
をCCL F、に切り替え、更に2500℃以上の温度
で4時間以上精練処理をつづける。そして冷却過程にお
いても、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスでフラッ
シングをつづけて不純物の逆拡散を防ぎハロゲンを除去
する。
当該高純度処理工程において得られる黒鉛の純度は99
.95 wt%以上となる。即ち、不純物は0゜05w
 t%以下となる。
なお1本発明者は、金属黒鉛ブラシに用いる黒鉛の純度
を高めるために、上記高精度処理工程の他に0次の方法
を用いて精練した上で、鍍銅黒鉛ブラシを製造し、モー
タに適用してテストを行った。
(i)物理精練 浮遊選鉱を用い、固体粒子の表面の物理化学的な差を利
用して不純物と黒鉛とを分離しており。
略300μ以下の粒子が対象となる。黒鉛は気泡で選別
できることから、油と気泡との中に黒鉛粉末を入れ、気
泡に付けて浮かして採集した。この場合には98%以上
99.5%未満の純度が得られる。
従って、不純物として0.5%以上2.0%程度が含ま
れているものとなる。
(ii )化学処理 黒鉛中に含有される不純物を高濃度酸、アルカリ液で溶
かし、同時に加熱(160@〜170°C)加圧(5〜
6気圧)が加えられる。この処理方法は、オートクレー
ブ法と呼ばれており、主成分の反応は次の如きものと考
えてよい。即ち。
Fetus +6HCIl→ 2FeCL +3Ht O 2S i Ox + 4 N a OH→2 NazS
 i Os + 2 Ht Oこの処理の場合には99
%以上99.95%未満の純度が得られる。従って、不
純物として、  0.05%以上1.0%程度が含まれ
ているものとなる。
このように黒鉛原料を高温不活性雰囲気で高純度処理を
行うことによって不純物の極めて少ないカーボン・ブラ
シとすることができる。
第3図は1本発明による製法によって製造されたカーボ
ン・ブラシを用いた場合の整流波形のオシロ写真を示す
。本発明のブラシの場合には、第6図に示す従来技術に
よる整流波形と違って、第3図のオシロ写真から判るよ
うに、転流時の整流波形が規則的に現れている。したが
って、整流特性が優れていることがわかる。
〔発明の効果〕 以上説明したように2本発明によれば黒鉛原料を高純度
処理することによって不純物の極めて少ないものにして
から、金属粉末と混合し、加圧成形し、焼成して製造す
るので、安定した優れた整流特性を有する金属黒鉛ブラ
シが得られる。
また2本発明による金属黒鉛ブラシは、バインダの残炭
および金属粉末粒子の表面積が小さいので酸化しに<<
、耐環境性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の原理構成図、第1図(B)は本
発明による製法の実施例、第2図は本発明にいう高純度
処理工程に用いる精製炉の一実施例概念図、第3図は本
発明による金属黒鉛ブラシの整流波形のオシロ写真、第
4図は従来技術による金属黒鉛ブラシの製造工程図、第
5図は従来技術による製法で処理された黒鉛中に含まれ
る灰分(不純物)の電子顕微鏡写真、第6図は従来技術
による金属黒鉛ブラシの整流波形のオシロ写真。 をそれぞれ示す。 図中、1は整流子、2は整流子片、3は回転軸。 4はカーボン・ブラシ、5はブラシ弾性体、  20は
黒鉛原料、21は高純度処理工程、22はバインダ処理
工程、23は粉砕・ふるい分け処理工程。 24は混合処理工程、25は加圧成形工程、26は焼成
工程、を表す。 (A) (B) 第 1 図 $ 2 図 〃ス官°Jz 手続補正書 (方式) %式% ) ) ) 発明の名称 小型モータ用金属黒鉛ブラシとその製法補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 千葉県松戸市松飛台430番地 名称   マプチモーター株式会社 代表者 馬 渕 隆 −

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)永久磁石を界磁としてそなえると共に、整流子を
    介して転流が行われて回転せしめられる小型モータに使
    用され、黒鉛粉末を結合して形成され上記整流子を摺動
    する小型モータにおけるカーボン・ブラシにおいて、 黒鉛原料を高純度処理してから金属粉末と混合した上で
    、加圧成形され焼成されて形成された金属黒鉛ブラシで
    あって、 当該金属黒鉛ブラシに使用された黒鉛粉末が、当該黒鉛
    粉末中に不純物として灰分を0.05wt%以下に精製
    されたものである ことを特徴とする小型モータ用金属黒鉛ブラシ。
  2. (2)永久磁石を界磁としてそなえると共に、整流子を
    介して転流が行われて回転せしめられる小型モータに使
    用され、黒鉛粉末を結合して形成され上記整流子を摺動
    する小型モータ用金属黒鉛ブラシの製造方法において、 不活性ガスの高温雰囲気中でハロゲンを遊離する物質を
    用い黒鉛原料を精製する高純度処理工程と、 精製された前記黒鉛原料にバインダを加えるバインダ処
    理を行った後、粉砕・ふるい分け処理する粉砕・ふるい
    分け処理工程と、 ふるい分け粒度調整された高純度黒鉛粉末に金属粉末を
    混合する混合処理工程と、 該混合処理された粉末を加圧成形せしめる加圧成形工程
    と、 当該加圧成形された加圧成形物を焼成する焼成工程と、 を実行して、金属黒鉛ブラシを製造するようにした ことを特徴とする小型モータ用金属黒鉛ブラシの製法。
JP20945989A 1989-08-11 1989-08-11 小型モータ用金属黒鉛ブラシとその製法 Pending JPH0374159A (ja)

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US07/564,054 US5227689A (en) 1989-08-11 1990-08-07 Metal-filled graphite for miniature motors and method of making same
GB9017445A GB2234757B (en) 1989-08-11 1990-08-09 Carbon brushes for miniature motors
DE4025367A DE4025367C2 (de) 1989-08-11 1990-08-10 Metallgefüllte Kohlebürste für einen Kleinmotor
CN 90106992 CN1024611C (zh) 1989-08-11 1990-08-11 小型电动机的充金属石墨电刷及其制造方法

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136697A (ja) * 1993-11-16 1995-05-30 Nishihara Environ Sanit Res Corp 遠心造粒乾燥機の毛髪除去装置及び方法

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