JPH05219603A - 集電用すり板 - Google Patents
集電用すり板Info
- Publication number
- JPH05219603A JPH05219603A JP1991692A JP1991692A JPH05219603A JP H05219603 A JPH05219603 A JP H05219603A JP 1991692 A JP1991692 A JP 1991692A JP 1991692 A JP1991692 A JP 1991692A JP H05219603 A JPH05219603 A JP H05219603A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramics
- current collector
- kinds
- conductive ceramics
- current
- Prior art date
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- Pending
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- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気車の集電装置に用いるすり板の耐磨性を
向上するとともに、軽量化により走行中の動的追随性を
改善する。 【構成】 摺動部分が１種類以上の化合物から成る導電
性セラミックス、あるいは導電性セラミックスを主材と
して靱性向上と潤滑性向上のために１種類以上の補助材
を含有せしめたセラミックス基複合材（ＣＭＣ）で構成
されることを特徴とする集電用すり板である。
向上するとともに、軽量化により走行中の動的追随性を
改善する。 【構成】 摺動部分が１種類以上の化合物から成る導電
性セラミックス、あるいは導電性セラミックスを主材と
して靱性向上と潤滑性向上のために１種類以上の補助材
を含有せしめたセラミックス基複合材（ＣＭＣ）で構成
されることを特徴とする集電用すり板である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用集電装置に用い
られるすり板に関するものである。
られるすり板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両用集電装置のすり板は、鉄あ
るいは銅あるいは炭素を主成分とした粉末焼結体が主に
使用されている。集電装置用すり板は、車両の走行中に
トロリー線と摺動しながら集電するため耐摩性と同時に
離線により発生するアーク熱に対する耐熱性も要求され
る。鉄あるいは銅を主成分とする金属系すり板は、いず
れも導電性と機械的強度が大きいという利点があり、こ
れまで高速車両を含めて圧倒的な使用実績を持ってい
る。しかしながら、銅成分のトロリー線とは金属同士の
接触であるため、潤滑材を混入させて耐摩性を向上させ
ているが、車両が高速になるとともに摩耗率が増大して
保守上の問題となっている。これは高速列車になる程ト
ロリー線との離線が生じ易く、それにより発生するアー
クの熱ですり板の一部が溶融することが大きな原因であ
る。離線の要因の一つは、これらの金属系すり板は質量
が大きく、パンタグラフのばね上質量の大部分を占める
ため、車両の運動とトロリー線の運動に対する動的な追
随性を悪化させている点にもある。他方、炭素系すり板
は比較的軽量で、さらに炭素自体が潤滑性を有している
ため、トロリー線に対する攻撃性が小さいという金属系
すり板にない特性があるが、導電性が小さいことと機械
的強度が小さいという欠点がある。これらの欠点を補う
ために、金属粉や金属繊維を混合して複合化したすり板
が使用されているが、質量が増大して軽量の利点を失う
ことになる。
るいは銅あるいは炭素を主成分とした粉末焼結体が主に
使用されている。集電装置用すり板は、車両の走行中に
トロリー線と摺動しながら集電するため耐摩性と同時に
離線により発生するアーク熱に対する耐熱性も要求され
る。鉄あるいは銅を主成分とする金属系すり板は、いず
れも導電性と機械的強度が大きいという利点があり、こ
れまで高速車両を含めて圧倒的な使用実績を持ってい
る。しかしながら、銅成分のトロリー線とは金属同士の
接触であるため、潤滑材を混入させて耐摩性を向上させ
ているが、車両が高速になるとともに摩耗率が増大して
保守上の問題となっている。これは高速列車になる程ト
ロリー線との離線が生じ易く、それにより発生するアー
クの熱ですり板の一部が溶融することが大きな原因であ
る。離線の要因の一つは、これらの金属系すり板は質量
が大きく、パンタグラフのばね上質量の大部分を占める
ため、車両の運動とトロリー線の運動に対する動的な追
随性を悪化させている点にもある。他方、炭素系すり板
は比較的軽量で、さらに炭素自体が潤滑性を有している
ため、トロリー線に対する攻撃性が小さいという金属系
すり板にない特性があるが、導電性が小さいことと機械
的強度が小さいという欠点がある。これらの欠点を補う
ために、金属粉や金属繊維を混合して複合化したすり板
が使用されているが、質量が増大して軽量の利点を失う
ことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように現用の金
属系すり板には、耐アーク性が小さいことならびに質量
が大きいきいという欠点がある。また炭素系すり板は、
導電性が小さく機械的強度が小さいために補助材として
金属が複合化されており、質量が金属並みに大きいとい
う欠点がある。本発明はこれらの欠点を克服するため
に、すり板の耐熱性の増大と軽量化を目的として発明さ
れたものである。
属系すり板には、耐アーク性が小さいことならびに質量
が大きいきいという欠点がある。また炭素系すり板は、
導電性が小さく機械的強度が小さいために補助材として
金属が複合化されており、質量が金属並みに大きいとい
う欠点がある。本発明はこれらの欠点を克服するため
に、すり板の耐熱性の増大と軽量化を目的として発明さ
れたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段とその作用】上記の課題を
解決するために、本発明では導電性セラミックスを集電
用すり板に適用する。セラミックスは、一般に高融点で
あるため耐熱性が高く、高硬度のために耐摩性に優れて
おり、これまでにも摺動部材にはいろいろと利用されて
いる。またセラミックスは金属系すり板に較べれば密度
が小さく軽量でもある。しかし、多くのセラミックスは
絶縁体であり、ここで適用しようとするのは、表１に示
すような比抵抗が小さく導電性のあるホウ化物、炭化
物、窒化物及びケイ化物等である。
解決するために、本発明では導電性セラミックスを集電
用すり板に適用する。セラミックスは、一般に高融点で
あるため耐熱性が高く、高硬度のために耐摩性に優れて
おり、これまでにも摺動部材にはいろいろと利用されて
いる。またセラミックスは金属系すり板に較べれば密度
が小さく軽量でもある。しかし、多くのセラミックスは
絶縁体であり、ここで適用しようとするのは、表１に示
すような比抵抗が小さく導電性のあるホウ化物、炭化
物、窒化物及びケイ化物等である。
【０００５】すり板の具備すべき重要な条件の一つは比
抵抗が小さいことである。車両が停車中に100A集電して
もトロリー線の温度を90℃以下に保持できる値として、
300μΩ・cm以下が推奨されており、表１にしめされる
導電性セラミックスの比抵抗はいずれも 200μΩ・cm以
下であり、十分に許容限度以内にある。
抵抗が小さいことである。車両が停車中に100A集電して
もトロリー線の温度を90℃以下に保持できる値として、
300μΩ・cm以下が推奨されており、表１にしめされる
導電性セラミックスの比抵抗はいずれも 200μΩ・cm以
下であり、十分に許容限度以内にある。
【表１】
【０００６】一方、セラミックスは脆性材料であり、す
り板の具備すべき機械的強度を満足するかどうかが問題
となる。そこで靱性向上に役立つ補助材の併用が必要と
なるが、これにはセラミックスの焼成に必要な高温度に
耐える材料でなくてはならない。この目的に特に有効な
のは、繊維状態で入手できるセラミックスや炭素材料で
あるが、これらの補助材の導電性は必ずしも上記 300μ
Ω・cm以下を満足するものではない。従ってこれらを混
合すればすり板として比抵抗は増大するから、比抵抗と
靱性の兼ね合いでこれらの混合比は決められることにな
る。同様に脆い材料である炭素系すり板については、曲
げ強さの推奨値が100MPa以上とされているが、本発明に
用いるセラミックスでは、室温の曲げ強さが300MPa以上
は充分確保できる。
り板の具備すべき機械的強度を満足するかどうかが問題
となる。そこで靱性向上に役立つ補助材の併用が必要と
なるが、これにはセラミックスの焼成に必要な高温度に
耐える材料でなくてはならない。この目的に特に有効な
のは、繊維状態で入手できるセラミックスや炭素材料で
あるが、これらの補助材の導電性は必ずしも上記 300μ
Ω・cm以下を満足するものではない。従ってこれらを混
合すればすり板として比抵抗は増大するから、比抵抗と
靱性の兼ね合いでこれらの混合比は決められることにな
る。同様に脆い材料である炭素系すり板については、曲
げ強さの推奨値が100MPa以上とされているが、本発明に
用いるセラミックスでは、室温の曲げ強さが300MPa以上
は充分確保できる。
【０００７】セラミックスは極めて高硬度であるため、
トロリー線の摩耗を促進しないかどうかが問題になる。
トロリー線の摩耗の要因は、一つはすり板との凝着であ
り、いま一つはすり板による切削・研削作用である。前
者は結合のしやすい金属同士では大きな問題になるが、
金属との濡れ性の小さいセラミックスや炭素では問題に
ならない。他方、後者については、セラミックスの場
合、硬くて耐摩性が極めて大きいために接触面の粗さを
小さいままに保つことが可能であり、初期に充分滑らか
な表面仕上げを施せばトロリー線の摩耗を促進すること
はない。また、炭素などセラミックスの焼成温度に耐え
る潤滑材を併用することによって、平滑度の維持を一層
容易ならしめることが可能である。
トロリー線の摩耗を促進しないかどうかが問題になる。
トロリー線の摩耗の要因は、一つはすり板との凝着であ
り、いま一つはすり板による切削・研削作用である。前
者は結合のしやすい金属同士では大きな問題になるが、
金属との濡れ性の小さいセラミックスや炭素では問題に
ならない。他方、後者については、セラミックスの場
合、硬くて耐摩性が極めて大きいために接触面の粗さを
小さいままに保つことが可能であり、初期に充分滑らか
な表面仕上げを施せばトロリー線の摩耗を促進すること
はない。また、炭素などセラミックスの焼成温度に耐え
る潤滑材を併用することによって、平滑度の維持を一層
容易ならしめることが可能である。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【０００９】実施例１ 70%TiC+30%SiC をホットプレスで焼成した寸法10×10×
100mm の試験片について、無集電ならびに集電状態で摩
耗試験を行った結果を表２に示す。
100mm の試験片について、無集電ならびに集電状態で摩
耗試験を行った結果を表２に示す。
【表２】 試験条件は、摺動速度50km/h、押し付け力20N 、集電電
流密度80A/cm2 であった。試験片の物性は次の通りであ
る。
流密度80A/cm2 であった。試験片の物性は次の通りであ
る。
【表３】 密度： 4.2 g/cm3 曲げ強さ： 550 MPa 硬さ： Hv10 2000 破壊靱性値： KIc＝5.4MPa・m1/2 比抵抗： 200 μΩ・cm
【００１０】実施例２ TiC に潤滑性の付与のためグラファイトを15質量％混入
せしめた試験片について、無集電ならびに集電状態で摩
耗試験を行った結果を表２に示す。試験条件ならびに試
験片寸法は、実施例１と同じである。また試験片の物性
は次の通りである。
せしめた試験片について、無集電ならびに集電状態で摩
耗試験を行った結果を表２に示す。試験条件ならびに試
験片寸法は、実施例１と同じである。また試験片の物性
は次の通りである。
【表４】 密度： 4.1 g/cm3 曲げ強さ： 373 MPa 硬さ： Hv10 690 破壊靱性値： KIc＝4.2MPa・m1/2 比抵抗： 100 μΩ・cm
【００１１】表２には比較のために現用の鉄系ならびに
銅系のすり板材の結果も示されており、これらに較べて
本発明の実施例の耐摩性が優れていることが分かる。
銅系のすり板材の結果も示されており、これらに較べて
本発明の実施例の耐摩性が優れていることが分かる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる集
電用すり板は、導電性セラミックスあるいはそれあ主体
に強化材料ならびに潤滑材料を添加したセラミックス基
複合材料（ＣＭＣ）から構成され、従来の鉄系あるいは
銅系焼結合金から成るすり板に較べて、耐摩性に優れ、
さらに軽量化によりトロリー線への動的追随性も向上す
る。これらの特性は特に高速で走行する車両の集電用す
り板として適当であり、交換寿命の延長によるメンテナ
ンスの削減にも役立つ。
電用すり板は、導電性セラミックスあるいはそれあ主体
に強化材料ならびに潤滑材料を添加したセラミックス基
複合材料（ＣＭＣ）から構成され、従来の鉄系あるいは
銅系焼結合金から成るすり板に較べて、耐摩性に優れ、
さらに軽量化によりトロリー線への動的追随性も向上す
る。これらの特性は特に高速で走行する車両の集電用す
り板として適当であり、交換寿命の延長によるメンテナ
ンスの削減にも役立つ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 透 東京都千代田区大手町２丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】車両用集電装置用のすり板において、摺動
部分が１種類以上の化合物から成る導電性セラミック
ス、あるいは導電性セラミックスを主材として靱性向上
と潤滑性向上のために１種類以上の補助材を含有せしめ
たセラミックス基複合材（ＣＭＣ）で構成されることを
特徴とする集電用すり板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991692A JPH05219603A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 集電用すり板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991692A JPH05219603A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 集電用すり板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05219603A true JPH05219603A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12012546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991692A Pending JPH05219603A (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 集電用すり板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05219603A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218446A (en) * | 1975-08-04 | 1977-02-12 | Teikoku Sanso Kk | Consumable electrode type arc welding equipment |
| JPH02289464A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 導電性セラミックス |
| JPH0333123U (ja) * | 1989-08-09 | 1991-04-02 | ||
| JP3097301B2 (ja) * | 1992-04-28 | 2000-10-10 | 日本電気株式会社 | 半導体メモリ装置 |
-
1992
- 1992-02-05 JP JP1991692A patent/JPH05219603A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5218446A (en) * | 1975-08-04 | 1977-02-12 | Teikoku Sanso Kk | Consumable electrode type arc welding equipment |
| JPH02289464A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 導電性セラミックス |
| JPH0333123U (ja) * | 1989-08-09 | 1991-04-02 | ||
| JP3097301B2 (ja) * | 1992-04-28 | 2000-10-10 | 日本電気株式会社 | 半導体メモリ装置 |
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