专利名称：碳刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用了石墨粒子填料的电动机械用碳刷，特别是涉及抑制了使用时的填料的粒子脱离等的碳刷。
背景技术：
以往便公知碳刷。例如，特开2000-197315号公报中公开了碳刷。该文献使用人造石墨粒子或天然石墨粒子等作为填料。由于将作为填料的人造石墨粒子或天然石墨粒子等大致做成微纷、粗粉来使用，因此形成的碳刷的填料组织不均匀，粒子大小不均匀的碳刷为主流。
但是，近年来马达的输入功率增加，碳刷的使用条件也变得过酷。这种情况下，上述文献记载的碳刷在使用时有时发生粒子脱离等，寿命短。
因此，本发明的目的在于提供一种长寿命碳刷，其中，石墨粒子填料的填料组织变得均匀，并使用了该石墨粒子填料。
发明内容
为了解决上述课题，本发明者进行了锐意研究，结果发现为了延长碳刷的寿命，极为重要的是使用控制了粒径分布的作为填料的石墨粒子，从而完成了本发明。即，本发明涉及的碳刷，在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为10％以下。
图1为粒径分布的一个例子的示意图，图2是粒径分布的其他例子的示意图，图3是表示本发明的实施例和比较例特性的表。
具体实施例方式
在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为10％以下，优选为5％以下，且控制石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为10％以下，进而控制石墨粒子中粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值为全体的60％以上，或控制其中粒径为12～20μm的石墨粒子为40％以上。由此，作为填料的石墨粒子的组织变得均匀。为此，使用了该石墨粒子填料的碳刷即使在使用中发生了粒子脱离等，脱离的粒子部分也小，获得了延长寿命的效果。
在此，对于激光衍射法的原理进行说明。如果对作为测定对象的粒子照射激光(单色，平行光束)，会在空间上出现衍射·散射光的光强度分布图形。利用传感器检测该光强度分布图形。应注意的是，光强度分布图形是根据粒子的大小进行变化的。
由于实际测定的是粒子群，混有大小不同的多个粒子，因此由粒子群产生的光强度分布图形为各个粒子发出的衍射·散射光的叠加。
如果利用使用了该激光衍射法的激光衍射式粒度分布测定装置进行测定，可检测上述叠加的光强度分布图形，通过计算该光强度分布图形的数据，可计算出样品粒子群中以何种比例含有何种大小的粒子。然后，由该计算结果可得到粒径分布。
例如，可得到如图1所示的曲线图。该图1的曲线图的横轴表示粒径(μm)(以对数表示)，纵轴表示相对粒子量(％)。在此，例如，“在利用激光衍射法测定石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值”是指被图1的粒径分布和横轴所包围的面积中的、斜线部分(对应10～40μm的粒径的部分)的面积的比例。
应说明的是，本发明中使用的石墨粒子也可以使用人造石墨或天然石墨中任一种石墨粒子。另外，还可以是混合了它们的石墨粒子。
作为结合这些石墨粒子的粒子间的树脂，可使用环氧树脂、酚醛树脂和将它们改性得到的各种热固性树脂等。这些树脂优选作为粘合剂使用10～40％。
将这些热固化树脂作为粘合剂，在上述石墨粒子中混合作为粘合剂的树脂后，成形为规定形状，然后在热固化这些树脂的150～250℃的温度下进行热处理，制成碳刷。
应说明的是，本发明涉及的碳刷除了上述碳刷，也可以添加二硫化钼、二硫化钨、氮化硼等固体润滑剂。另外，并不限于上述热固化型碳刷，通过应用于混炼酚醛树脂或沥青并烧结的、称作碳化型、金属石墨质型的各种碳刷中，可达到同样的效果。
下面通过实施例具体说明本发明。
(实施例1)激光衍射式粒度分布测定装置使用的是(株)岛津制作所制SALD-2000A。在下面的实施例和比较例中也同样。
在经调整的(平均粒径62μm)、模径为57μm、标准偏差值为0.25的75重量％人造石墨粉末中配合25重量％环氧树脂作为粘合剂，进行混炼，其中，调整石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值(图2中被粒径分布和横轴所包围的面积中的、左侧斜线部分(横轴为5μm以下的部分)的面积的比例)为10％的石墨粒子填料。将该混炼物粉碎为63μm以下的物质达到50％左右，之后以100Mpa成形，得到碳刷。
(实施例2)在经调整的75重量％人造石墨粉末中配合25重量％环氧树脂作为粘合剂，进行混炼，其中，调整石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为5％、石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值(图2中被粒径分布和横轴所包围的面积中的、右侧斜线部分(横轴为100μm以上的部分)的面积的比例)为10％的石墨粒子填料。将该混炼物粉碎为63μm以下的物质达到50％左右，之后以100Mpa成形，得到碳刷。
(实施例3)在经调整的75重量％人造石墨粉末中配合25重量％环氧树脂作为粘合剂，进行混炼，其中，调整石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为3％、石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为4％、石墨粒子中粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值为的65％的石墨粒子填料。将该混炼物粉碎为63μm以下的物质达到50％左右，之后以100Mpa成形，得到碳刷。
(比较例1)调整石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为20％的石墨粒子填料，配合25重量％环氧树脂作为粘合剂，进行混炼。将该混炼物粉碎为63μm以下的物质达到50％左右，之后以100Mpa成形，得到碳刷。
(比较例2)调整石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为30％、粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为10％的石墨粒子填料，配合25重量％通用性环氧树脂作为粘合剂，进行混炼。将该混炼物粉碎为63μm以下的物质达到50％左右，之后以100Mpa成形，得到碳刷。
(比较例3)调整石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为40％、粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为15％、粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值为55％的石墨粒子填料，配合20重量％通用性环氧树脂作为粘合剂，进行混炼。将该混炼物粉碎为63μm以下的物质达到50％左右，之后以100Mpa成形，得到碳刷。
将以上各碳刷组装至真空吸尘器用马达中，考察它们的寿命。图3中，汇总示出了各碳刷的特性。
如图3所示，可知控制了石墨粒子填料的实施例1的碳刷，与比较例1涉及的未控制电刷相比，寿命延长了1.5倍左右，其中，所述控制了的石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为10％的石墨粒子填料。
还可知控制了石墨粒子填料的实施例2的碳刷，与比较例2涉及的未控制电刷相比，寿命延长了2倍左右，其中，所述控制了的石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为5％、石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为10％的石墨粒子填料。
还可知控制了石墨粒子填料的实施例3的碳刷，与比较例3涉及的未控制电刷相比，寿命延长了3倍左右，其中，所述控制了的石墨粒子填料为在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为3％、石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为4％、石墨粒子中粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值为的65％的石墨粒子填料。
因此，可确认根据本发明可提供与以往产品相比延长了寿命的碳刷。
应说明的是，本发明可在不超出专利权利要求书的范围内进行设计变更，并不限于上述实施方式和实施例。
产业实用性可提供将石墨粒子碳刷的填料组织变得均匀、使用了该石墨粒子碳刷的长寿命碳刷。
权利要求
1.一种碳刷，其中，在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为10％以下。
2.如权利要求1所述的碳刷，其中，石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为10％以下。
3.如权利要求2所述的碳刷，其中，石墨粒子中粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值为60％以上。
4.如权利要求3所述的碳刷，其中，石墨粒子中粒径为12～20μm的石墨粒子的累计值为40％以上。
5.如权利要求1～4任一项所述的碳刷，其选自树脂固化型碳刷、碳化型碳刷、金属和石墨结合了的碳刷。
全文摘要
在利用激光衍射法测定作为填料的石墨粒子时的粒径分布中，石墨粒子中粒径为5μm以下的石墨粒子的累计值为10％以下，优选为5％以下，且控制石墨粒子中粒径为100μm以上的石墨粒子的累计值为10％以下，进而控制石墨粒子中粒径为10～40μm的石墨粒子的累计值为全体的60％以上，或控制粒径为12～20μm的石墨粒子为40％以上。
文档编号H02K13/00GK1839529SQ03827038
公开日2006年9月27日 申请日期2003年9月5日 优先权日2003年9月5日
发明者白川秀则, 香川佳一, 前田孝, 佐古田隆仁 申请人:东炭化工株式会社