专利名称：电动机械用碳刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机械用碳刷、尤其是涉及小型电动机使用的电动机械用碳刷。
背景技术：
电动机在向小型化、大容量化、高输出化发展。例如，电动吸尘器使用的电动机要求更小型且吸引力强。因此，要缩小电动机的风扇外径、使其在超高速(30,000rpm以上)下旋转。这样的超高速旋转的电动机，通过保持电动机械用碳刷(以下，称碳刷)与作为导电性旋转体的整流子的良好滑动状态维持正常的电接触成为重要的课题。
过去，鉴于这样的课题往往使用利用合成树脂粘结石墨粉末的所谓树脂粘合系碳刷。这种树脂粘合系的碳刷，利用石墨粉末有良好的滑动，同时利用树脂有良好固定性，确保正常的电接触。
另外，电动吸尘器等，为了提高吸引力(吸入功率)，可通过增大电动机的输入功率来提高碳刷的电流密度。然而，采用这种方法的场合，特别是树脂粘合系的碳刷，由于长时间的使用导致碳刷的温度上升或由于碳刷摩耗的增加有可能导致整流不良。
此外，必须考虑输入功率限制这种背景，进一步要求对一定的输入功率可以得到更高输出功率的电动机。
着眼于这样的状况，强烈期望确保稳定的整流、同时对电动机可赋予高效率(相对于输入功率的输出功率)的碳刷。
作为这种问题的解决方法，特开2002-56944号公报(以下，称特许文献1)，公开了在碳刷表面实施镀铜等的金属部分降低碳刷电阻率的方法。该方法通过降低碳刷的表观固有电阻，可抑制碳刷的温度上升、稳定整流、减少碳刷的摩耗，并可以得到更高的电动机效率。
另外，美国专利第6068926号公报(以下，称特许文献2)，公开了通过在碳刷的气孔内浸渍硅油，提高碳刷摩耗特性的方法。该方法通过改善碳刷与整流子的滑动性，可抑制碳刷的温度上升、减少碳刷的摩耗。
这些公报公开的技术，期待着抑制碳刷的摩耗、碳刷的长寿命化。然而，特许文献1所示的方法虽然整流稳定、碳刷的温度上升及碳刷摩耗减少，但由于在碳刷表面实施镀覆金属从而部分地降低电阻率，故使电动机效率进一步提高受到限制。即，由于在碳刷周围所实施的金属镀覆作用而停留在整流稳定产生的电动机效率及碳刷寿命的提高。
另外，特许文献2所示的方法，虽然碳刷的温度上升及碳刷摩耗减少，但由于硅油呈乳液浸渍在碳刷的气孔内，故难以使硅油均匀地浸渍在碳刷的气孔中，产生不均匀。结果不能确保碳刷与整流子的良好滑动性，有可能不能确保稳定的整流。
本发明是鉴于上述的状况而完成的发明，其目的是提供确保更稳定的整流、可得到对于电动机的高效率、长寿命、降低温度、抑制滑动声音、减少整流子摩耗的电动机械用碳刷。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的电动机械用碳刷是可与导电性旋转体接触的电动机械用碳刷，其特征在于，以含有至少含碳作为一种成分的骨材与粘合剂的原材料作为碳刷基材，电动机械用碳刷中含有水溶性润滑剂，水溶性润滑剂的含量相对于碳刷基材是0.2～10重量％。
利用这种构成，提供可赋予对电动机的高效率、长寿命、降低温度、抑制滑动声音、减少整流子摩耗的电动机械用碳刷，达到上述目的。
由骨材与粘合剂构成的碳刷基材，存在称为“气孔”的空隙部分，而这里所谓浸渍，意味着使水溶性润滑剂存在于该气孔中，从而存在于该物质中。
以外，所存在的气孔的大小或容积依碳刷的种类、制造方法及制造条件等的不同而不同。而且，气孔存在于碳刷整体中，存在着从碳刷表面到内部相连的开气孔和在碳刷内部孤立存在的闭气孔。以下，单提到“气孔”时，意味着开气孔。
而且，由于水溶性润滑剂是水溶液，故可使水溶性润滑剂直接呈分子水平的大小浸渍在碳刷的气孔中。此外，水溶性润滑剂有表面活性作用，表面张力降低后容易利用毛细管现象浸透到内部微细气孔中。因此，水溶性润滑剂也可以浸渍到碳刷的微细气孔中，而且不仅碳刷表面的部分而且还均匀浸渍到朝向内部的气孔中。这样，通过使水溶性润滑剂均匀地浸渍在碳刷气孔中，估计通过水溶性润滑剂长时间地、均匀地作用于与旋转体的滑动面的整个面上，实现滑动面上的机械阻力减小、呈良好的滑动性，可实现电动机效率的提高、长寿命、降低温度、抑制滑动声音、减少整流子摩耗。这里，如果水溶性润滑剂相对于碳刷的浸渍量不足0.2重量％，则不呈现水溶性润滑剂的效果，超过10重量％时电动机的效率降低。水溶性润滑剂相对于碳刷的浸渍量在0.2～3重量％时，由于即使减少含量也得到同等的效果，故经济而更优选。
水溶性润滑剂是在水中可溶的具有润滑性能的物质，适用于本发明的电动机械用碳刷的优选水溶性润滑剂，是聚乙二醇或其衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、水溶性硅油或这些的混合物。作为聚乙二醇衍生物，可举出聚乙二醇酯、聚乙二醇醚等。
另外，这些水溶性润滑剂中，水溶性硅油高温稳定性高，因而更优选。
此外，本发明的电动机械用碳刷，作为电动机械用碳刷中含有的物质，可以用氟改性硅油替代上述水溶性润滑剂。该场合，氟改性硅油的含有量相对于碳刷基材优选为0.2～3重量％。
利用这种构成，可提供可赋予对于电动机的高效率、长寿命、降低温度、抑制滑动声音、减少整流子摩耗的电动机械用碳刷，达到上述目的。
氟改性硅油与碳刷表面的表面张力小，容易利用毛细管现象浸渍到内部微细的气孔中，故即使浸渍，也可以使碳刷含有这种硅油。因此，氟改性硅油可以浸渍到碳刷的微细的气孔中，另外不仅碳刷表面的气孔而且也均匀地浸渍到内部的气孔中。这样，通过氟改性硅油均匀地浸渍到碳刷气孔中，由于氟改性硅油长时间地、均匀地作用于与旋转体的滑动面的整个面，降低滑动面上的机械阻力、实现良好的滑动性，估计可提高对电动机的效率。这里，如果氟改性硅油相对于碳刷的浸渍量不足0.2重量％，则不能呈现氟改性硅油的效果，超过3重量％时，电动机的效率降低。
此外，本发明的电动机械用碳刷，作为电动机械用碳刷中含有的物质，代替上述物质，也可以是含有水溶性润滑剂及金属化合物的构成。该场合，水溶性润滑剂的含量相对于碳刷基材是0.2～10重量％，金属化合物的含量相对于碳刷基材优选为0.05～10重量％，在0.1～4重量％时，即使减少含量，也得到同等的效果，故经济性好而更优选。
这种构成，水溶性润滑剂及金属化合物通过与上述构成同样的均匀地浸渍在碳刷的表面与内部的微细气孔中，估计更降低碳刷或整流子的磨耗、降低温度与滑动声音、进一步提高电动机的效率。
这里，水溶性润滑剂及金属化合物相对于碳刷的浸渍量脱离上述范围时，不呈现利用这些物质提高电动机效率的效果。
另外，本发明的电动机械用碳刷优选粘合剂由合成树脂构成。
这种粘合剂由合成树脂构成的树脂粘合系的碳刷存在气孔微细的倾向，但对这样的碳刷均匀地浸渍水溶性润滑剂、氟改性硅油、水溶性润滑剂及金属化合物，则达到上述目的。
另外，本发明的电动机械用碳刷，其粘合剂也可以是合成树脂的碳化物或沥青的碳化物。这种场合的具体例，作为合成树脂，可举出环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、呋喃树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、或这些的混合物。另外，沥青可举出煤系沥青、石油系沥青、或这些的混合物。
此外，本发明的电动机械用碳刷，可以使用除去电动机械用碳刷与导电性旋转体接触的面的该碳刷表面的至少一部分形成良导电性金属被膜的碳刷。
通过使用这样地形成金属被膜的碳刷，可以进一步提高对电动机的效率。
图1是表示使用本发明实施方案碳刷的电动机简略构成的斜视图。
图2是表示本发明实施方案的水溶性硅油化学结构的图。
图3是表示本发明实施方案的氟改性硅油化学结构的图。
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方案边参照附图边进行说明。
图1表示使用本发明实施方案的碳刷的电动机的简略构成。
就碳刷1来讲，作为电动机的整流子的旋转体2与碳刷1的下面1a接触，在该接触部分进行滑动。
碳刷1将至少含碳作为1种成分的骨材与粘合剂构成的原材料作为基材。该基材如前述有气孔，本实施方案在碳刷基材的气孔中均浸渍水溶性润滑剂、氟改性硅油、或水溶性润滑剂与金属化合物。
也可以是碳刷1的气孔例如具有水银压入法求出的平均气孔半径1甲以下的小气孔半径的碳刷基材。
作为碳刷1的基材，可以使用称为CG(碳石墨)系的碳石墨的碳刷，称作EG(电石墨)系的电石墨质的碳刷，作为粘合剂不碳化的合成树脂的树脂粘合系碳刷，骨材的一部分使用铜粉、铁粉、银粉等金属粉末的金属系电刷等。最优选树脂粘合系碳刷。
以下对这种树脂粘合系碳刷基材的制造方法进行说明。
首先，相对于骨材100重量份混配粘合剂10～40重量份作为大致的混配比，将这些骨材与粘合剂进行混炼。
作为该骨材，可以使用人造石墨、天然石墨、膨胀石墨等。其中，特别优选石墨的结晶性不太发达的人造石墨或优选天然石墨与人造石墨混合的构成。
另外，作为粘合剂使用合成树脂，可以使用热固性合成树脂或热塑性合成树脂的任何一种，也可以使用这些的混合物，作为最适合使用的合成树脂，可举出环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、乙烯酯树脂、呋喃树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂。
此外，混炼时根据需要可以适量添加醇类、丙酮等的有机溶剂。还可以根据需要在骨材的一部分中加入添加剂，例如，固体润滑材料，被膜调节剂。例如，可以加入二硫化钼、二硫化钨等的固体润滑材料、或氧化铝、氧化硅、碳化硅等的被膜调节剂。
然后，粉碎混炼的块，调整成为成型用的粉体。然后，把该粉体成型加工成碳刷基材形状。并且在树脂固化的温度下(一般，100～300℃)对成型体实施热处理，使树脂固化。
另外，碳刷1在碳刷基材的阶段，也可以在除了碳刷1的下面1a外的侧面1b及上面1a的全部面或一部分上形成良导电性的金属被膜。作为该被膜的材质，可举出镍、铜及银。另外，该被膜的厚度大约是3～100μm。但也不限于此。
此外，该金属被膜的形成可以采用电镀、化学镀覆等公知的方法进行。
作为使水溶性润滑剂、氟改性硅油、或水溶性润滑剂与金属化合物都含在碳刷中的方法，可以采用在制造碳刷的途中使骨材或粘合剂与这些物质一起混合的方法，或预先对制造的碳刷基材浸渍这些物质的方法。
以下，对碳刷基材中浸渍水溶性润滑剂之中更优选的水溶性硅油的构成进行说明。
图2表示水溶性聚硅氧烷的结构式。
该水溶性硅油是与SiO所形成的主链结合的甲基中的1个甲基取代成烷基与聚环氧烷连接的官能团的结构。该硅油利用图2的x及y(自然数)的值改变平均分子量，运动粘度也随之发生变化。本实施方案中，优选有10～20000mm2/s(20℃)的运动粘度的水溶性硅油。更优选使用有10～1000mm2/s的运动粘度的水溶性硅油。
为了使水溶性硅油往碳刷基材上浸渍，首先调节图2表示的水溶性硅油的水溶液(硅油水溶液)。由于水溶性硅油与水容易混合，故采用使用搅拌棒用手搅拌的简单操作便可以调节硅油水溶液。水溶液中水溶性硅油的量，可以根据所期望的浸渍率、浸渍条件、所选择的基材的种类等适当地确定。
调节的硅油水溶液利用毛细管现象浸渍到内部微细的气孔中，均匀地浸渍到碳刷基材的气孔中。因此，浸渍可以通过简单地在硅油水溶液中浸渍碳刷基材进行。但也可以并用作为一般的浸渍方法所周知的真空脱气或加压操作。
硅油水溶液的浸渍可在20～30℃左右的室温下进行。根据需要也可以在60～80℃的高温进行浸渍。另外，浸渍时间可根据硅油水溶液的粘度、温度、碳刷基材等的条件适当地决定，例如是10～60分左右。
将碳刷浸渍一定时间后，取出碳刷，通过在100℃以上的温度下进行干燥，除去浸渍在碳刷中的硅油水溶液的水分。碳刷干燥的重量达到恒重的时刻表明水分的除去达到终点，结束干燥。残留在碳刷基材中的水溶性硅油的重量是浸渍的重量。本实施方案中浸渍的水溶性硅油的重量，相对于碳刷基材为0.2～10重量％。
在这样浸渍水溶性硅油的碳刷上适宜的安装引线3等。
以下，对在碳刷基材上浸渍氟改性硅油的方案进行说明。
图3表示氟改性硅油的结构式。
该氟改性硅油是与SiO形成的主链结合的甲基中的一个甲基置换成(CH2)2与CF3连结的官能团的结构。该硅油利用图3的x(自然数)的值改变平均分子量，运动粘度也随之发生变化。本实施方案中，优选10～20000mm2/s(20℃)运动粘度的氟改性硅油。更优选使用有10～1000mm2/s运动粘度的氟改性硅油。
氟改性硅油与碳刷表面的表面张力小，利用毛细管现象浸透到内部微细的气孔中，均匀地浸渍在碳刷基材的气孔中。因此，浸渍可以通过简单地在氟改性硅油中对碳刷基材进行浸渍。但也可以并用作为一般的浸渍方法周知的真空脱气或加压操作。
以外，氟改性硅油的浸渍可在20～30℃左右的室温下进行。根据需要也可成为60～80℃的高温进行浸渍。另外，浸渍时间可根据氟改性硅油的粘度、温度、碳刷基材等的条件适当地决定，例如是10～60分钟左右。
将碳刷浸渍一定时间后，取出碳刷，使用柔软的布擦拭等除去粘在碳刷表面上的氟改性硅油。残留在碳刷基材上的氟改性硅油的重量是浸渍的重量。
本实施方案中浸渍的氟改性硅油的重量相对于碳刷基材为0.2～3重量％。
在这样地浸渍氟改性硅油的碳刷上适宜地安装引线3等。
此外，对碳刷基材上浸渍水溶性润滑剂与金属化合物的混合物的场合进行说明。
该金属化合物是可溶于水或有机溶剂中的金属化合物，优选是金属络合物、再优选是螯合物。上述金属化合物的金属种类优选是长周期型元素周期表中的3～14族且3～5周期的金属、优选是Al、Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、Ag、Sn，再优选是Fe、Cu、Zn、Ag。
作为本实施方案中使用的金属化合物，既可以是离子键性的金属化合物，也可以是共价键性的金属化合物，可列举上述金属种类的硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐等的无机盐，上述金属种类的醋酸盐、草酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐等的有机酸盐，上述金属种类为中心原子的金属络合物或螯合物，但没有特殊限定，可以使用市售的金属化合物。络合物或螯合物的配位体宜于是乙二胺(en)、二亚乙基三胺(dien)、三亚乙基四胺(trien)、乙二胺四乙酸(edta)、联吡啶(bpy)、三吡啶(terpy)等的胺系化合物、乙酰丙酮(acac)等的酮化合物、二甲基乙二肟(dmg)等的肟化合物等。
本实施方案中水溶性润滑剂与金属化合物的混合物优选有10～20000mm2/s(20℃)运动粘度，更优选使用有10～1000mm2/s运动粘度的水溶性润滑剂与金属化合物的混合物。
水溶性润滑剂与金属化合物的混合物也与上述实施方案同样，表面张力小，利用毛细管现象浸透到内部微细的气孔中，均匀地浸渍在碳刷基材的气孔中。因此，浸渍只简单地通过在水溶性润滑剂与金属化合物的混合物中浸渍碳刷基材进行。但也可以并用作为一般的浸渍方法周知的真空脱气或加压操作。
而且，水溶性润滑剂与金属化合物的混合物可在20℃～30℃左右的室温下进行浸渍，更优选在40℃～60℃的高温下进行浸渍。另外，浸渍时间可根据水溶性润滑剂与金属化合物的混合物的粘度、温度、碳刷基材等的条件适当地决定，例如是10～60分钟左右。
将碳刷浸渍一定时间后，在100℃干燥碳刷。残留在碳刷基材上的水溶性润滑剂与金属化合物的混合物的重量是浸渍的重量。
该场合，水溶性润滑剂的含量相对于碳刷基材是0.2～10重量％，金属化合物的含量相对于碳刷基材为0.05～10重量％。
这种构成，作为浸渍的物质，通过使用水溶性润滑剂与金属化合物这两种物质呈现协同效果，估计对电动机效率的提高、长寿命、温度的降低、滑动声音的抑制、整流子摩耗的降低是显著的。
以下，通过实施例更具体地说明本发明。
首先，如下地制造各实施例使用的树脂粘合系的碳刷基材。
相对于人造石墨粉末(平均粒径100μm、灰分5重量％以下)100重量份，混合环氧树脂30重量份，在常温下混炼规定的时间(30～120分钟)使人造石墨粉末与树脂均匀地混合。
把该混合物粉碎成40目以下制成碳刷成型用的成型用粉末。使用模具把该成型用粉末成型为碳刷的形状(尺寸5.5×6×25mm)后，使用市售的干燥器实施150℃的热处理，使树脂固化。
该碳刷基材的松密度为1.45g/cm3、电阻率是700μΩ.m。该碳刷基材的累积气孔容积是212mm3/g、平均气孔半径是0.76μm。再者，气孔率采用水银压入法(水银孔度计FISONS Instrument公司制，MAPO120及PO2000型)求出。
实施例1实施方案中，将有图2所示化学结构的水溶性硅油浸渍在如上述制造的树脂粘合系碳刷基材的气孔中。再者，使用的水溶性硅油在20℃下的运动粘度是100mm2/s。
浸渍工序中，将水溶性硅油溶解在规定量的水中形成硅油水溶液，将碳刷基材在该水溶液中浸渍规定的时间。
为了制造硅油在碳刷基材中浸渍率不同的多种的碳刷，制备将硅油水溶液的硅油浓度调节到1～80重量％的硅油水溶液，利用硅油浓度的不同调节浸渍率。另外，在硅油水溶液中浸渍碳刷基材的时间设定在重量增加大致饱和的时刻。该浸渍时间依硅油的浓度不同而不同，是15～30分钟。再者，硅油水溶液的温度任何场合均设定在60℃。
该浸渍作业结束后，从硅油水溶液中取出碳刷基材后，把浸渍有硅油水溶液的碳刷放入保持在120℃的干燥器中，只干燥除去随硅油浸渍的水分。
由以上制得浸渍率分别为0.2重量％、1.2重量％、2.7重量％、4.0重量％的浸渍水溶性硅油碳刷(4种)。再者，浸渍率(重量％)＝(通过浸渍增加的部分的重量/浸渍前的碳刷的重量)×100，是百分数表示的值。
求出使用这4种浸渍水溶性硅油的碳刷及碳刷基材时的电动机的效率。
电动机效率的测定，首先将引线安装在这些碳刷上后，使用35kPa的弹簧压力固定在试验用的电动机上。在一定的条件下，对各个碳刷测定吸入功率P(W)。再者，对电动机在电压100V、60Hz下输入约1000W的电力。此时电动机的旋转数是约32000rpm。
电动机的效率采用(1)式进行计算。
η＝(P/I)×100 (1)式中，η是电动机的效率(％)，P是吸入功率(W)，I是输入功率(W)。
测定由此得到的电动机的效率(η)，把使用不浸渍水溶性硅油的碳刷的场合、使用浸渍上述4种水溶性硅油的碳刷的场合的各电动机效率的试验结果示于表1。
表1
如表1所示，浸渍率1.2重量％的场合，电动机的效率是40.4％，与不浸渍水溶性硅油的碳刷(未浸渍碳刷)的电动机效率40.2％相比显示出高0.2％的值。另外，浸渍率0.2重量％及2.7重量％的场合，电动机的效率是40.3％，显示比未浸渍碳刷的电动机的效率高0.1％的值。此外，浸渍率4.0重量％的场合，如表1所示，变成降低电动机效率的结果。
电动机效率提高0.1～0.2％，这在电动吸尘器等使用的小型电动机领域成为显著的效果。因此，这种电动机效率的提高具有相当大的意义，被评价为利用价值高的电动机。特别是由于电动机的规格等，在输入功率受到限制的状况下，考虑通过增大输入功率、不能提高输出功率时，这样，必须要求电动机效率更高的碳刷。
另外，本实施例制造的碳刷基材的除了与碳刷的旋转部分接触的部分的周围的表面全部采用铜的化学镀覆形成厚度10μm的铜被膜。
在形成该铜被膜的碳刷基材上采用上述(本实施例)的方法浸渍同样的水溶性硅油。结果水溶性硅油相对于形成铜被膜的碳刷基材的浸渍率成为比无上述铜被膜的碳刷低20％左右的值。然而形成铜被膜的碳刷基材的场合，采用延长浸渍时间或改变浸渍温度的方法，可以得到与无铜被膜的碳刷场合同等的浸渍率。
这样的碳刷，利用碳刷表面上良导电性金属被膜的效果，即在可抑制碳刷的温度上升、可长期地维持稳定的整流方面有助于上述效果。
实施例2本实施例2中，首先对实施例1制得的碳刷基材，浸渍具有图3所示化学结构的氟改性硅油。这里，氟改性硅油的运动粘度是100mm2/s。
氟改性硅油的浸渍，在25℃的室温下在氟改性硅油中将碳刷基材进行一定时间的浸渍。然后取出碳刷，用柔软的布擦拭等除去粘在碳刷表面上的氟改性硅油。
改变在氟改性硅油中浸渍碳刷基材的时间，制得与实施例1相同浸渍率的碳刷，即浸渍率分别为0.2重量％、1.2重量％、2.7重量％、4.0重量％的浸渍氟改性硅油的碳刷(4种)。再者，浸渍率采用与实施例1场合同样的方法求出。
对使用这4种的浸渍氟改性硅油的碳刷及碳刷基材时的电动机效率与实施例1同样，采用(1)式进行计算。
把由此得到的使用不浸渍氟改性硅油的碳刷及4种浸渍氟改性硅油的碳刷时的电动机的效率(η)的试验结果示于表2。
表2
如表2所示，浸渍率0.2重量％的场合，电动机的效率是40.4％，浸渍率1.2重量％的场合，电动机的效率是40.7％，浸渍率2.7重量％的场合，电动机的效率是40.5％。即，显示出比未浸渍碳刷的电动机的效率40.2％高0.2％～0.5％的值。浸渍率1.2重量％的场合，电动机的效率这样大幅度增高。此外，浸渍率4.0重量％的场合，如表2所示成为降低电动机效率的结果。
实施例3对实施例1的制成的碳刷基材，浸渍具有如图2所示化学结构的水溶性硅油与金属络合物Cu(edta)的混合物。这里，该水溶性硅油与金属络合物的运动粘度是100mm2/s。
该水溶性硅油与金属化合物的浸渍，在50℃的液温下在该混合物中将碳刷基材进行15分钟浸渍。然后从该混合物中取出碳刷基材后，把该碳刷放入保持在100℃的干燥器中，除去随该水溶性硅油与金属化合物浸渍的水分。
该水溶性硅油与金属化合物的浸渍率如表3所示得到各个的碳刷。再者，浸渍率采用与实施例1场合同样的方法求出。
使用浸渍这些水溶性硅油与金属化合物的碳刷及碳刷基材时的电动机的效率(η)与实施例1同样采用(1)式进行计算。另外，把分别测定每100小时的碳刷的摩耗量(mm/100h)、碳刷保持器外周端部的温度(℃)、碳刷的滑动声音(dB)(使用ONO SOKKI制声级计)及每100小时的整流子摩耗量的结果示于表3。
电动机效率的测定，首先在这些碳刷上安装引线后，采用41kPa的弹簧压力固定在试验用的电动机上。在一定的条件下对各个碳刷测定吸入功率P(W)。此外，电动机在电压230V、60Hz下输入大约1550W的电力。此时，电动机旋转数是大约34000rpm。
如表3所示，试样序号(2)～(4)、(6)～(17)中，电动机的效率分别为41.4％～41.9％，显示出比不浸渍水溶性硅油及金属化合物的碳刷(未浸渍碳刷)的电动机效率41.0％高0.4～0.9％的值，显示大幅度效果。另外，每100小时的碳刷摩耗量，试样序号(2)～(4)、(6)～(17)为3.8～7(mm/100h)的值，比未浸渍碳刷的10(mm/100h)大幅度地降低。另外，温度抑制到100℃以下。此外，关于滑动声音，试样序号(2)～(4)、(6)～(17)比未浸渍碳刷的110dB低。
有关每100小时的整流子摩耗量，试样序号(2)～(4)、(6)～(17)为0.04～0.08(mm/100h)的值，比未浸渍碳刷的0.12(mm/100h)大幅度地降低。
表3
产业上利用的可能性电动吸尘器等装载电动机的电动机械，因电动机的规格等输入功率有限制的场合，特别要求电动机效率高。本发明可用于这样的电动机。此外，碳刷的寿命长，可降低滑动声音，在经济上也有益，可缩短碳刷，有助于电动机的小型化。
权利要求
1.电动机械用碳刷，其是可与导电性旋转体接触的电动机械用碳刷，特征在于，以由至少含碳作为一种成分的骨材与粘合剂组成的原材料作为碳刷基材，上述电动机械用碳刷中含有水溶性润滑剂，上述水溶性润滑剂的含量相对于上述碳刷基材是0.2～10重量％。
2.权利要求1所述的电动机械用碳刷，其特征在于，上述水溶性润滑剂是聚乙二醇或其衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、水溶性硅油中的任何一种，或这些的混合物。
3.电动机械用碳刷，其是可与导电性旋转体接触的电动机械用碳刷，特征在于，以由至少含碳作为一种成分的骨材与粘合剂组成的原材料作为碳刷基材，上述电动机械用碳刷中含有氟改性硅油，氟改性硅油的含量相对于上述碳刷基材是0.2～3重量％。
4.权利要求1～3的任何一项所述的电动机械用碳刷，其特征在于，含有金属化合物。
5.权利要求4所述的电动机械用碳刷，其特征在于，金属化合物的含量相对于上述碳刷基材是0.05～10重量％。
6.权利要求1～5的任何一项所述的电动机械用碳刷，其特征在于，上述粘合剂由合成树脂构成。
7.权利要求1～5的任何一项所述的电动机械用碳刷，其特征在于，上述粘合剂由合成树脂的碳化物或沥青的碳化物构成。
8.权利要求1～7的任何一项所述的电动机械用碳刷，其特征在于，在上述电动机械用碳刷的除了与上述导电性旋转性接触的面以外的该碳刷表面的至少一部分上形成良导电性的金属被膜。
全文摘要
本发明是可与导电性旋转体2接触的电动机械用碳刷1，以含有至少含碳作为一种成分的骨材与粘合剂的原材料作为碳刷基材，相对于该碳刷基材含有0.2～10重量％的水溶性润滑剂、或0.2～3重量％的氟改性硅油、或者0.2～10重量％的水溶性润滑剂与金属化合物。
文档编号H01R39/22GK1701487SQ20048000111
公开日2005年11月23日 申请日期2004年9月6日 优先权日2003年9月4日
发明者佐古田隆仁, 前田孝, 香川佳一, 白川秀则 申请人:东炭化工株式会社