一种跑步机电机用电刷及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机用电刷，特别是涉及一种跑步机电机用电刷及其制备方法，属于 电机领域。并广泛使用在医疗行业、健身器材行业、体育行业以及家用跑步机电机上。
【背景技术】
[0002] 电机电刷是电动机或发电机等旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或 信号的装置。又称碳刷。碳刷一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架上， 里面有弹簧把它紧压在转轴上，是与运动件作滑动接触而形成电连接的一种导电部件。碳 刷的样子有点像擦铅笔的橡皮条那样，顶上有导线引出。体积有大有小。碳刷是一种用于 换向器或滑环上，作为导入导出电流的滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。它 的导电，导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的 直流电机以及换向式电机都使用电刷，它是电机的重要组成部件。
[0003] 电刷按材质的软硬可分为软质电刷，中硬质电刷和硬质电刷；按电刷的使用对象 可分为汽轮发电机用电刷，乳钢电机用电刷，牵引电机用电刷，汽车拖拉机用电刷，电动工 具用电刷，飞机电机用电等；按电刷的颜色分为黑色电刷（用纯碳石墨材料制成）和有色电 刷（用铜等金属材料和石墨制成）；按电刷材料的不同，可分为：（1)石墨电刷。（2)电化石 墨电刷。（3)金属石墨电刷。
[0004] 电刷产品材质主要有电化石墨，浸脂石墨，金属（含铜，银）石墨。我国行业推荐标 准《JB/T4003-2001电机用电刷》中把电刷分为四大类：石墨电刷、电化石墨电刷、树脂粘合 石墨电刷、金属石墨电刷。电刷广泛适用于各种交直流发电机、同步电动机、电瓶直流电动 机、吊车电机集电环、各型电焊机等等。随着科学技术的发展，电机的种类和使用的工况条 件越来越多样化，因而需要有各种不同品级的电刷来满足这些要求，故电刷的种类也随着 电机工业的发展而越来越多。人们为了使用和管理上的方便，对众多的电刷进行了分类。
[0005] 现有技术中，一般采用碳、石墨粉体为基料，并以树脂为粘接材料，经混捏、磨粉、 成型及固化来制造电刷，如专利号为200610052676的中国发明专利公开了一种电机用的 电刷，电刷的组成材料由镀铜的复合粉颗粒和碳纤维、外层碳粉、外层粘结剂压延而成，其 中所述的复合粉颗粒的组成为（重量份）：碳粉65-79,粘结剂0. 5-10,合金元素1.5-11 ;所 述镀铜的为10-35 ;所述的碳纤维为0. 3-0. 9 ;所述的外层碳粉为10-18 ;所述的外层粘结 剂为0. 3-6 ;其中的粘结剂为酚醛树脂和环氧树脂的混合物，该专利制备的电刷的耐磨性 好、电阻率低。
[0006] 又如专利号为97106640. X的发明专利公开了一种电机用电刷及其制备方法，该 电机电刷由镀铜或银的石墨粉或碳粉、碳质粉或/和金属粉末、粘结剂组成，镀铜或银的石 墨粉或碳粉的含量为10-100%，碳质粉或金属粉末或者两者混合后的含量为0-90%,根据上 述两种含量，粘结剂的含量为0-20%。制造工艺为：首先将各组分混合搅拌，然后压制，再烧 结，再一次压制，最后进行成型加工。该发明的电机用电刷在汽车、航空、电气的电机行业具 有很强的实用价值。
[0007] 跑步机电机用交流电机因其体积小、转速高的特点，通过要求电刷具备换向性能 好、耐磨性能优、使用寿命长、环保、抗干扰强等优点；此外，由于跑步机电机的换向要求苛 亥IJ，要求电刷的换向性要好，抑制火花要求高等特点。然而，一般的电刷使用性能较差，稳定 性不好，电刷单位压力过高，电阻大、硬度高，现有跑步机电机用电刷普遍噪音大、抑制火花 能力差，导致跑步机电机用电刷的磨损加剧，单位压力过小，接触不稳定，换向性能差，容易 出现机械火花。特别是耐磨性差、换向性能差、抗干扰能力差，常无法满足电机对电刷的各 种要求。
【发明内容】
[0008] 本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种跑步机电机用电刷 及其制备方法，本发明的电机用电刷电阻率低、耐磨性好、换向性能好、抗干扰能力强及使 用寿命长，更重要的是具有高耐磨性，噪音低、火花等级低、空载时无火花，产品稳定性好。
[0009] 为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种跑步机电机用电刷，包括如下原料 天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、碳黑、添加剂、粘结剂、固化剂。
[0010] 其中，所述电机用电刷原料的重量份配比为天然石墨25-55、人造石墨30-70、膨 胀石墨1-10、碳黑5-15、添加剂0. 5-4. 0、粘结剂15-30、固化剂0. 5-3。
[0011] 特别是，所述原料的重量份配比优选为：天然石墨30-50、人造石墨40-60、膨胀石 墨3-5、碳黑8-13、添加剂L 5-3. 5、粘结剂20-28、固化剂1-2。
[0012] 尤其是，所述天然石墨的粒度为200-300目，碳含量彡99%，灰份< 1% ;所述人造 石墨的粒度为200-300目，碳含量彡99%，灰份彡1%，水份彡1% ;所述膨胀石墨的粒度为 200-300目，碳含量彡99%，灰份彡1%，水份彡1% ;所述碳黑的粒度为100-120目。
[0013] 其中，所述添加剂选择二硫化钥和石蜡。添加剂二硫化钥和石蜡具有优良的摩擦 性能，摩擦系数较低，抗压强度大。
[0014] 特别是，所述二硫化钥和石蜡的重量份配比为I :1-2. 1，优选为I :1. 3-2。
[0015] 尤其是，所述添加剂的平均粒径为200-300目，优选为200目，二硫化钥具有优良 的摩擦性能，摩擦系数较低，抗压强度大。
[0016] 尤其是，所述石蜡的熔点为52-60°C。石蜡具有相溶性好、换向性能好、抑制火花性 能强。
[0017] 其中，所述粘结剂选择环氧树脂、酚醛树脂，优选为环氧树脂；所述固化剂选择环 氧树脂固化剂。
[0018] 特别是，所述环氧树脂选择缩水甘油醚类环氧树脂，优选为缩水甘油醚类环氧树 脂中的双酚A型环氧树脂。
[0019] 尤其是，所述缩水甘油醚类环氧树脂的环氧值为0. 25-0. 45。
[0020] 特别是，所述环氧树脂选择由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成的缩水甘油醚类 环氧树脂。
[0021] 特别是，所述环氧树脂固化剂选择环氧树脂潜伏型固化剂。
[0022] 尤其是，所述环氧树脂潜伏性固化剂选择改性脂肪族胺类、芳香族二胺类双氰胺 类、咪唑类有机酸酐类、有机酰肼类、路易斯酸或微胶囊类环氧树脂潜伏性固化剂。
[0023] 特别是，所述环氧树脂潜伏性固化剂己二酸二酰肼与T-31固化剂，优选为T-31固 化剂。
[0024] 尤其是，所述T-31固化剂是一种性能综合的酚醛胺（PAA)环氧固化剂，浅棕色 透明黏性液体，密度（20°C ) L 08~L 09g/cm³。胺值460~550mgK0H/g。折射率 1.5250 ~1.5300。闪点（开杯）751：。黏度（25°〇 1000 ~130011^&.8。
[0025] 本发明的天然石墨具有质量轻、导电、导热、润滑性能好、机械加工性能优良等特 点，特别是选用鳞片石墨，其平均粒径为300目，碳含量> 99%，灰份< 1% ;人造石墨具有 耐磨性能好、内部结构均匀、石墨化程度高、灰份少等特点，其平均粒径为200目，碳含量 > 99%，灰份< 1%，水份< 1% ;所述膨胀石墨具有体积密度小、使材料制密性好、后期运行时 抑制火花，其平均粒径为200目，碳含量> 99%，灰份< 1%，水份< 1%，膨胀石墨材质软，耐磨 损，增强了电刷的耐磨性能、抗干扰性能及换向性能，与换向器接触时火花小；粘结剂环氧 树脂在电刷制备过程中，通过高温固化，树脂中活性基团开链并与石墨及添加剂成分中的 特定基团链接起来，各种材料结构黏结在一起，使材料结构更致密、性能稳定，起到黏结剂 的作用。
[0026] 本发明另一方面提供一种跑步机电机用电刷的制备方法，包括如下顺序进行的步 骤：
[0027] 1)按照如下重量份配比备料：
[0028] 天然石墨25-55、人造石墨30-70、膨胀石墨1-10、碳黑5-15、添加剂0. 5-4. 0、粘结 剂15-30、固化剂0· 5-3 ;
[0029] 2)在加热条件下，将原料天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、碳黑、添加剂、固化剂混 合均匀，制得预混料；
[0030] 3)将预混料与粘结剂溶液混合均匀后，放置，制得电刷原料混合物；
[0031] 4)对电刷原料混合物依次进行烘干处理、破碎处理，制得电刷材料混合物粉末；
[0032] 5 )对电刷材料混合物粉末进行压制处理，制得电刷粗坯；
[0033] 6)将电刷粗坯进行烘干固化处理，制得电刷坯料；
[0034] 7)将固化处理后的电刷坯料进行切割、磨削、转孔、添线即得。
[0035] 其中，步骤1)中所述原料的重量份配比优选为：天然石墨30-50、人造石墨40-60、 膨胀石墨3-5、碳黑8-13、添加剂1. 5-3. 5、粘结剂20-28、固化剂1-2。
[0036] 特别是，所述天然石墨的粒度为200-300目，碳含量彡99%，灰份< 1% ;所述人造 石墨的粒度为200-300目，碳含量彡99%，灰份彡1%，水份彡1% ;所述膨胀石墨的粒度为 200-300目，碳含量> 99%，灰份< 1%，水份< 1%。
[0037] 其中，所述添加剂选择二硫化钥和石蜡。
[0038] 特别是，所述二硫化钥和石蜡的重量份配比为I :1-2. 1，优选为I :1. 3-2。
[0039] 尤其是，所述添加剂的平均粒径为200-300目，优选为200目。
[0040] 尤其是，所述石蜡的熔点为52_60°C。
[0041] 其中，所述粘结剂选择环氧树脂、酚醛树脂，优选为环氧树脂；所述固化剂选择环 氧树脂固化剂。
[0042] 特别是，所述环氧树脂选择缩水甘油醚类环氧树脂，优选为缩水