金属碳刷及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机中使用的金属碳刷及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 在各种家庭用和工业用的电气器具和汽车等中，使用具备刷的电机。作为直流电 机的刷，有金属碳刷。金属碳刷，例如通过混合碳黑和铜粉，对其进行烧制和加压成型来制 造(例如，专利文献1)。
[0003] 专利文献1:国际公开第2007/055164号
【发明内容】
[0004] 发明所要解决的课题
[0005] 以往，电机在扫除机或电钻等的伴有噪音的机器中使用，因此，在电机中要求降噪 (防噪音)特性。但是，近年来，例如，在搭载于汽车的CD (压缩磁盘)或DVD (数字多功能光盘） 的再生装置等中使用的电机中要求降噪特性。专利文献1的刷无法抑制电机的噪音。
[0006] 本发明的目的在于提供一种能够抑制电机的噪音的金属碳刷及其制造方法。
[0007] 用于解决课题的方法
[0008] (1)根据本发明的一个方面的金属碳刷，含有由多个碳质颗粒形成的碳质材料、在 碳质材料中混合的金属和在碳质材料中含浸的油，在碳质材料中混合的金属的比例相对于 碳质材料为10重量％以上60重量％以下。
[0009] 在该金属碳刷中，在由多个碳质颗粒形成的碳质材料中混合有金属。在碳质材料 中混合的金属的比例相对于碳质材料为10重量％以上60重量％以下。采用该构成，在碳质 材料中充分含浸有油。此时，金属碳刷的无线干扰特性提高。另外，通过降低金属碳刷与整 流子的磨耗，抑制金属碳刷的滑动音。其结果，能够抑制电机的噪音。
[0010] (2)油的含浸率相对于混合后的碳质材料和金属可以为0.5重量％以上。
[0011] 此时，能够进一步提高金属碳刷的无线干扰特性。另外，能够进一步降低金属碳刷 与整流子的磨耗。由此，能够进一步抑制电机的噪音。
[0012] (3)油的含浸率的降低率在温度120°C的气氛下可以为400小时中1 %以下。
[0013] 由于金属碳刷与整流子的摩擦，金属碳刷的温度上升时，油的粘度降低。这样的情 况下，通过降低油的含浸率的降低率，可以防止油从碳质材料脱离。由此，能够经过长期维 持金属碳刷的润滑性。另外，能够防止油从碳质材料脱离引起的金属碳刷的周边的污染。 [0014] (4)油可以包括合成烃油、酯油、矿物油或石油系烃油、或者这些的混合油。此时， 能够在碳质材料容易地含浸油。
[00?5] (5)油可以为90重量％以上99重量％以下的石油系经油和1重量％以上10重量％ 以下的硅油的混合油。
[0016]此时，金属碳刷的无线干扰特性进一步提高。另外，碳质材料中含浸的油能够长时 间保持。由此，能够经过长期进一步抑制电机的噪音。
[0017] (6)油可以为90重量％以上99.5重量％以下的石油系烃油和0.5重量％以上10重 量％以下的二甲基硅油的混合油。
[0018] 此时，金属碳刷的无线干扰特性进一步提高。由此，能够进一步抑制电机的噪音。
[0019] (7)金属可以包括电解铜粉。此时，能够抑制成本的增大并且确保金属碳刷的导电 性。
[0020] (8)根据本发明的其它方面的金属碳刷的制造方法包括:通过混合碳粉和粘合剂 制作碳质材料的工序、对制得的碳质材料混合10重量％以上60重量％以下的金属的工序、 对混合后的碳质材料和金属进行成型的工序、对成型后的碳质材料和金属进行热处理的工 序以及在热处理后的碳质材料中含浸油的工序。
[0021] 根据该金属碳刷的制造方法，通过混合碳粉和粘合剂制作碳质材料。对制得的碳 质材料混合10重量％以上60重量％以下的金属。混合后的碳质材料和金属被成型。成型后 的碳质材料和金属被热处理。在热处理后的碳质材料中含浸油。
[0022] 根据该方法，在碳质材料中充分含浸油。此时，金属碳刷的无线干扰特性提高。另 外，通过降低金属碳刷与整流子的磨耗，可以抑制金属碳刷的滑动音。其结果，能够抑制电 机的噪音。
[0023] (9)对碳质材料和金属进行成型的工序中，可以对碳质材料和金属进行加压，使得 碳质材料和金属的比重为2.26g/cm 3以下。
[0024] 此时，抑制碳质材料的气孔(pore)变小。由此，能够防止油向碳质材料的含浸率降 低。
[0025] (10)含浸油的工序中，可以包括将碳质材料和金属浸渍于80°C以上120°C以下的 油中的步骤。此时，能够提高油向碳质材料的含浸率。
[0026] (11)含浸油的工序中，可以包括将碳质材料和金属浸渍于90°C以上110°C以下的 油中的步骤。此时，能够进一步提尚油向碳质材料的含浸率。
[0027]发明的效果
[0028] 根据本发明，能够抑制电机的噪音。
【附图说明】
[0029] 图1是使用本实施方式的金属碳刷的直流电机的示意立体图。
[0030]图2是表示油的种类与产生的噪音的大小的关系的测定结果的曲线图。
[0031] 图3是表示油的含浸条件与含浸率的关系的测定结果的曲线图。
[0032] 图4是表示经过时间与油的含浸率的关系的测定结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0033] 以下，边参照附图边说明本发明的一实施方式的金属碳刷。
[0034] (1)刷的结构
[0035] 图1是使用本实施方式的金属碳刷（以下，简记为刷）的直流电机的示意立体图。图 1的直流电机10包括刷1和旋转体2。旋转体2为整流子，设置为能够绕着旋转轴G旋转。在刷1 连接有导线4。刷1的一端与旋转体2的外周面接触。
[0036] 从无图示的电源经由导线4对刷1供给电流。该电流从刷1向旋转体2供给，由此，旋 转体2绕旋转轴G旋转。通过刷旋转体2旋转，刷1相对于旋转体2滑动。
[0037] 本实施方式中，通过混合碳质材料和金属粉并进行加压成型来制作刷基材。此后， 通过在刷基材中含浸油，制造刷1。
[0038] 此外，本实施方式中，在直流电机10中使用刷1，但是，不限于此，也可以在交流电 机中使用刷1。
[0039] (2)刷的制造方法
[0040] 对刷1的制造方法进行说明。首先，通过造粒制作碳质材料。具体而言，通过混炼碳 粉和粘合剂来制作碳质材料。作为碳粉，优选使用碳黑粉。作为碳黑粉，能够使用天然碳黑 粉、人造碳黑粉或膨胀碳黑粉等，也可以混合使用这些之中的多种。本例中，碳粉为天然碳 黑粉。
[0041] 作为粘合剂，能够使用合成树脂，可以使用热固性合成树脂或热塑性合成树脂的 任一种，或者也可以将这些混合使用。作为粘合剂的优选例，可以列举环氧树脂、酚醛树脂、 聚酯树脂、乙烯酯树脂、呋喃树脂、聚酰胺树脂或聚酰亚胺树脂等。本例中，粘合剂为将酚醛 树脂和甲醇的溶解液进行混炼得到的组合物。
[0042] 接着，混合碳质材料和金属粉。金属粉相对于混合物的总量的比例为10重量％以 上60重量％以下。作为金属粉，例如，可以使用铜粉。另外，作为铜粉，优选使用电解铜粉。此 时，能够抑制成本的增大并且确保刷1的导电性。电解铜粉的表观密度优选为〇. 70以上1.20 以下，电解铜粉的粒径优选为IOym以上40μπι以下。
[0043] 作为铜粉也可以代替电解铜粉，使用通过雾化法或冲压法制得的铜粉。另外，也可 以代替铜粉使用银粉。作为银粉，可以使用电解银粉、通过雾化法或冲压法制得的银粉等。 或者，也可以代替铜粉使用银镀铜粉等的其它金属粉。
[0044] 在碳质材料和金属粉的混合物中，也可以将钨、碳化钨、钼和这些的硫化物中的1 种或多种作为添加剂添加。添加剂相对于碳粉和粘合剂的总量的比例，例如，为0.1重量％ 以上10重量％以下，优选为1重量％以上5重量％以下。
[0045] 接着，对碳质材料和金属粉的混合物进行加压成型。将成型后的混合物在氮或氨 还原气氛下、或者在真空下，以400 °C以上900 °C以下进行热处理，由此制作刷基材。此后，在 制得的刷基材含浸油。油的含浸通过将刷基材在油中例如浸渍40分钟来进行。油的温度例 如为80 °C以上120 °C以下，优选为90 °C以上110 °C以下，更优选为100 °C。此时，能够提高油向 碳质材料的含浸率。由此，完成刷1。
[0046] 油包括合成经油、酯油、矿物油或石油系经油。本实施方式中，油为95重量％以上 99重量％以下的石油系烃油(润滑油釜油)和1重量％以上5重量％以下的硅油的混合油。 [0047] 硅油包括二甲基硅油（二甲基聚硅氧烷油）、甲基苯基硅油和甲基含氢有机硅硅 油。油的含浸率相对于刷基材优选为0.5重量％以上，更优选为0.5重量％以上5重量％以 下。
[0048] (3)效果
[0049]本实施方式中的刷1中，在包括碳粉和粘合剂的碳质材料中混合有金属粉。在碳质 材料中混合的金属粉的比例相对于碳质材料为10重量％以上60重量％以下。根据该构成， 在碳质材料中充分含浸有油。此时，刷1的无线干扰特性提高。另外，通过降低刷1与旋转体2 的磨耗，可以抑制刷1的滑动音，其结果，能够抑制直流电机10的噪音。
[0050] 这里，油的含浸率相对于刷基材为0.5重量％以上时，能够进一步提高刷1的无线 干扰特性。另外，能够进一步降低刷1与旋转体2的磨耗。
[0051] (4)油的种类与噪音的大小的关系
[0052]通过以下步骤制作在以下的实施例1~12和比较例1中使用的刷基材。首先，在天 然碳黑中添加作为粘合剂的酚醛树脂和作为添加剂的二硫化钼，将其在常温中进行混炼， 制作碳质材料，将制得的碳质材料利用热风干燥机进行干燥。
[0053] 天然碳黑的平均粒径为50μπι，天然碳黑的灰分的比例为0.5%以下。天然碳黑相对 于天然碳黑和酚醛树脂的总量的比例为85重量％，酚醛树脂的比例为15重量％。二硫化钼 相对于天然碳黑和酚醛树脂的总量的比例为3重量％。
[0054]接着，将碳质材料粉碎为粒状，使具有250目以下的粒径的碳质材料为30 %以上 60 %以下。接着，在粒状的碳质材料中混合20重量％的电解铜粉。电解铜粉的平均粒径为20 μηι〇
[0055]此后，对碳质材料和电解铜粉的混合物进行加压成型。加压成型时的压力为2t/ cm2。接着，将混合物在不活泼气体气氛下以600°C~800°C进行热处理(碳化），由此制作刷 基材。
[0056] 实施例1中，通过混合99.5重量％的石油系烃油(根据DIN规格51