JP3858038B2 - Carbon brush for electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、電気機械用カーボンブラシに関し、特に、小型モータに使用される電気機械用カーボンブラシに関する。 The present invention relates to a carbon brush for an electric machine, and more particularly, to a carbon brush for an electric machine used for a small motor.
電動モータは小型化、大容量化、高出力化が進んでいる。例えば、電気掃除機に用いられるモータは、更に小型で吸引力が強いことが求められている。このため、モータのファンの外径を小さくし、超高速(30,000rpm以上)で回転させるようになっている。このような超高速回転のモータにおいては、電気機械用カーボンブラシ(以下、ブラシという)と導電性の回転体である整流子との良好な摺動状態を保持することにより、正常な電気的接触を維持することが重要な課題とされてきた。 Electric motors are becoming smaller, larger capacity, and higher output. For example, a motor used in a vacuum cleaner is required to be smaller and have a strong suction force. For this reason, the outer diameter of the fan of the motor is reduced, and the motor is rotated at an ultra high speed (30,000 rpm or more). In such an ultra-high speed motor, normal electrical contact is maintained by maintaining a good sliding state between a carbon brush for an electric machine (hereinafter referred to as a brush) and a commutator which is a conductive rotating body. It has been regarded as an important issue to maintain.
従来、このような課題に鑑みて、黒鉛粉末を合成樹脂で結合したいわゆるレジンボンド系のブラシが多く使用されるようになった。このレジンボンド系のブラシは、黒鉛粉末によって滑りを良くするとともに、レジンによって座乗性をよくすることにより、正常な電気的接触が確保されている。 Conventionally, in view of such a problem, a so-called resin bond type brush in which graphite powder is bonded with a synthetic resin has been widely used. This resin-bonded brush is made slippery with graphite powder and has good seating properties with the resin, thereby ensuring normal electrical contact.
また、電気掃除機等においては、吸引力(吸込仕事率)を高くするために、モータの入力を増やすことにより、ブラシの電流密度を高くすることが可能である。しかし、このような方法による場合、特にレジンボンド系のブラシは、長時間の使用によるブラシの温度上昇やブラシの摩耗の増加による整流不良の恐れが生じる。 Further, in a vacuum cleaner or the like, the brush current density can be increased by increasing the motor input in order to increase the suction force (suction power). However, in the case of such a method, in particular, a resin-bonded brush may cause a rectification failure due to an increase in brush temperature due to long-time use or an increase in wear of the brush.
さらに、入力規制という背景を考慮しなければならず、一定の入力に対してより高い出力が得られるモータがよりいっそう求められていた。
このような状況から、安定した整流を確保するとともに、モータに対して高い効率(入力に対する出力)を与えることができるブラシが強く望まれていた。
Furthermore, the background of input restriction has to be taken into consideration, and there has been a further demand for a motor that can obtain a higher output for a given input.
Under such circumstances, there has been a strong demand for a brush that can ensure stable rectification and can provide high efficiency (output with respect to input) to the motor.
こうした問題の対処として、特許文献1には、ブラシ表面に銅などの金属メッキを施してブラシの比抵抗を部分的に下げる方法が開示されている。この方法では、ブラシの見かけの固有抵抗が低下することにより、ブラシの温度上昇が抑えられ、整流が安定し、ブラシの摩耗が低減され、さらにはより高いモータの効率が得られる。
As a countermeasure against such a problem,
また、特許文献2には、ブラシの気孔内にシリコーンオイルを含浸することにより、ブラシ摩耗特性を向上させる方法が開示されている。この方法では、ブラシと整流子との摺動性が改善されることにより、ブラシの温度上昇が抑えられ、ブラシの摩耗が低減されるものとなっている。
これらの公報による技術では、ブラシの摩耗が抑止され、ブラシの長寿命化が期待されている。しかし、特許文献1に示す方法では、整流が安定し、ブラシの温度上昇及びブラシ摩耗が低減するものの、ブラシ表面に金属メッキを施して部分的に比抵抗を下げていることから、更にモータの効率を向上させるには限界が生じていた。つまり、ブラシ周囲に施された金属メッキの作用によって整流が安定することによって生じるモータの効率及びブラシの寿命の向上に留まることになっていた。
In the techniques according to these publications, the wear of the brush is suppressed and the life of the brush is expected to be extended. However, in the method shown in
また、特許文献2に示す方法では、ブラシの温度上昇及びブラシ摩耗が低減されている
が、シリコーンオイルをエマルジョンにしてブラシの気孔に含浸することから、シリコーンオイルをブラシの気孔中に均一に含浸することが困難であり、ムラが生じていた。その結果、ブラシと整流子との良好な摺動性を確保することができず、安定した整流を確保できないおそれがあった。
Further, in the method shown in
本発明は、こうした状況を鑑みて創案されたものであり、よりいっそう安定した整流を確保し、モータに対する高い効率、長寿命、温度の低減、摺動音の抑制、整流子摩耗の低減が得られる電気機械用カーボンブラシを提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such a situation, and more stable commutation is ensured, and high efficiency, long life, temperature reduction, sliding noise suppression, and commutator wear reduction for a motor are obtained. It is an object to provide a carbon brush for an electric machine.
上記課題を解決するために、本発明の電気機械用カーボンブラシは、導電性の回転体に押し当てられる電気機械用カーボンブラシであって、カーボンを少なくとも1成分として含む骨材とバインダとからなる素材をブラシ基材とし、水溶性シリコーンオイルが上記電気機械用カーボンブラシに含浸されており、上記水溶性シリコーンオイルの含浸量が上記ブラシ基材に対して0.2〜10重量%であることによって特徴付けられる。 In order to solve the above problems, an electric machine carbon brush according to the present invention is an electric machine carbon brush pressed against a conductive rotating body, and includes an aggregate containing at least one carbon and a binder. The material is a brush base material, the water-soluble silicone oil is impregnated in the carbon brush for electric machine, and the impregnation amount of the water-soluble silicone oil is 0.2 to 10% by weight with respect to the brush base material. Characterized by
骨材とバインダとから構成されているブラシ基材は、「気孔」と呼ばれる空隙部分が存在しているが、ここで含浸とは、その気孔に水溶性潤滑剤を当該物質に存在せしめることを意味する。 The brush base material composed of the aggregate and the binder has void portions called “pores”. Here, impregnation means that a water-soluble lubricant is present in the pores in the substance. means.
なお、存在する気孔の大きさや容積はブラシの種類、製造方法及び製造条件等の違いによって異なる。そして、気孔はブラシ全体に存在しており、ブラシ表面から内部までつながっている開気孔と、ブラシ内部に孤立してある閉気孔が存在する。以下、単に「気孔」というときは開気孔を意味するものとする。 The size and volume of the existing pores vary depending on the type of brush, manufacturing method, manufacturing conditions, and the like. The pores exist in the entire brush, and there are open pores connected from the brush surface to the inside and closed pores isolated in the brush. Hereinafter, the term “pores” simply means open pores.
そこで、水溶性シリコーンオイルは、水溶液であるので分子レベルの大きさのままで水溶性シリコーンオイルをブラシの気孔中に含浸させることができる。更に、水溶性シリコーンオイルは、界面活性作用があり表面張力が低下して毛細管現象によって微細の気孔に内部まで浸透しやすくなる。従って、水溶性シリコーンオイルは、ブラシの微細な気孔にも含浸することができ、またブラシ表面の部分だけでなく内部の方に向けての気孔まで均一に含浸される。このように、水溶性シリコーンオイルがブラシ気孔中に均一に含浸されていることによって、水溶性シリコーンオイルが長時間に渡って、回転体との摺動面の全体に均一に作用し、摺動面での機械的抵抗が低減され、良好な摺動性が達成されることによってモータ効率の向上、長寿命、温度の低減、摺動音の抑制、整流子摩耗の低減が図れるものと考えられる。ここで、水溶性シリコーンオイルのブラシに対する含浸量が0.2重量%未満であれば水溶性シリコーンオイルの効果が発現されず、10重量%以上の場合では、モータの効率を低下させてしまう。水溶性シリコーンオイルのブラシに対する含浸量が0.2〜3重量%では、含有量を減らしても同等の効果が得られるため、経済的であり、さらに好ましい。 Therefore, since the water-soluble silicone oil is an aqueous solution, the pores of the brush can be impregnated with the water-soluble silicone oil while maintaining the molecular level. Furthermore, the water-soluble silicone oil has a surface-active action, and the surface tension is lowered, so that the water-soluble silicone oil easily penetrates into fine pores by capillary action. Therefore, the water-soluble silicone oil can be impregnated even in the fine pores of the brush, and the pores not only on the brush surface but also toward the inside are uniformly impregnated. As described above, the water-soluble silicone oil is uniformly impregnated in the brush pores, so that the water-soluble silicone oil acts uniformly on the entire sliding surface with the rotating body for a long time and slides. By reducing the mechanical resistance on the surface and achieving good slidability, it is thought that motor efficiency can be improved, long life, temperature can be reduced, sliding noise can be suppressed, and commutator wear can be reduced. . Here, if the impregnation amount of the water-soluble silicone oil into the brush is less than 0.2% by weight, the effect of the water-soluble silicone oil is not exhibited, and if it is 10% by weight or more, the efficiency of the motor is lowered. When the impregnation amount of the water-soluble silicone oil with respect to the brush is 0.2 to 3% by weight, the same effect can be obtained even if the content is reduced.
また、水溶性シリコーンオイルは高温安定性が高い点でも優れている。 Further, the water-soluble silicone oil is excellent in that it has high temperature stability.
また、本発明の電気機械用カーボンブラシは、電気機械用カーボンブラシに含有される物質として、上記水溶性シリコーンオイルに替えて、フッ素変性シリコーンオイルとしてもよい。この場合、フッ素変性シリコーンオイルの含有量はブラシ基材に対して0.2〜3重量%とすることが好ましい。 Moreover, the carbon brush for electric machines of this invention is good also as a substance contained in the carbon brush for electric machines as a fluorine modified silicone oil instead of the said water-soluble silicone oil . In this case, the content of the fluorine-modified silicone oil is preferable to be 0.2 to 3% by weight relative to the brush base material.
フッ素変性シリコーンオイルは、ブラシ表面との表面張力が小さく毛細管現象によって微細な気孔に内部まで浸透しやすいので含浸によってもブラシに含有させることができる。従って、フッ素変性シリコーンオイルは、ブラシの微細な気孔にも含浸することができ、またブラシの表面の気孔だけでなく内部の気孔まで均一に含浸される。このように、フッ素変性シリコーンオイルがブラシ気孔中に均一に含浸されていることによって、フッ素変性シリコーンオイルが長時間に渡って、回転体との摺動面の全体に均一に作用し、摺動面での機械的抵抗が低減され、良好な摺動性が達成されることによってモータに対する効率が向上するものと考えられる。ここで、フッ素変性シリコーンオイルのブラシに対する含有量が0.2重量%未満であればフッ素変性シリコーンオイルの効果が発現されず、3重量%を超えるとモータの効率を低下させてしまう。 Since the fluorine-modified silicone oil has a small surface tension with the brush surface and easily penetrates into fine pores by capillary action, it can be contained in the brush by impregnation. Therefore, the fluorine-modified silicone oil can be impregnated even in the fine pores of the brush, and is uniformly impregnated not only in the pores of the brush surface but also in the internal pores. In this way, the fluorine-modified silicone oil is uniformly impregnated in the brush pores, so that the fluorine-modified silicone oil acts uniformly on the entire sliding surface with the rotating body for a long period of time. It is considered that the efficiency with respect to the motor is improved by reducing the mechanical resistance on the surface and achieving good slidability. Here, if the content of the fluorine-modified silicone oil with respect to the brush is less than 0.2% by weight, the effect of the fluorine-modified silicone oil is not exhibited, and if it exceeds 3% by weight, the efficiency of the motor is lowered.
さらに、本発明の電気機械用カーボンブラシでは、電気機械用カーボンブラシに含有される物質として、上記物質に替えて、水溶性シリコーンオイル及び金属化合物を含有する構成であってもよい。この場合、水溶性シリコーンオイルの含浸量がブラシ基材に対して0.2〜10重量%であり、金属化合物の含有量が上記ブラシ基材に対して0.05〜10重量%とすることが好ましく、0.1〜4重量%では含有量を減らしても同等の効果が得られるため、経済的であり、さらに好ましい。 Furthermore, in the carbon brush for electric machines of this invention, it may be the structure containing a water-soluble silicone oil and a metal compound instead of the said substance as a substance contained in the carbon brush for electric machines. In this case, the impregnation amount of the water-soluble silicone oil is 0.2 to 10% by weight with respect to the brush base material, and the content of the metal compound is 0.05 to 10% by weight with respect to the brush base material. In the case of 0.1 to 4% by weight, the same effect can be obtained even if the content is reduced, which is more preferable.
この構成では、水溶性シリコーンオイル及び金属化合物は、上記の構成同様、ブラシの表面および内部の微細な気孔に均一に含浸されることにより、ブラシや整流子の摩耗をさらに低減し、温度と摺動音が低下し、モータの効率はさらに向上するものと考えられる。 In this configuration, the water-soluble silicone oil and the metal compound are uniformly impregnated on the surface of the brush and the fine pores inside the brush as in the above configuration, thereby further reducing the wear of the brush and the commutator, and the temperature and sliding. It is considered that the dynamic noise is lowered and the efficiency of the motor is further improved.
ここで、水溶性シリコーンオイル及び金属化合物のブラシに対する含有量が上記範囲を逸脱すると、これらの物質によるモータの効率の向上効果が発現されない。 Here, when content with respect to the brush of water-soluble silicone oil and a metal compound deviates from the said range, the improvement effect of the efficiency of the motor by these substances will not be expressed.
また、本発明の電気機械用カーボンブラシでは、バインダが合成樹脂からなることが好ましい。 Moreover, in the carbon brush for electric machines of this invention, it is preferable that a binder consists of synthetic resins.
このようなバインダが合成樹脂からなるレジンボンド系のブラシは気孔が微細である傾向にあるが、このようなブラシに対しても、水溶性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、水溶性シリコーンオイル及び金属化合物が均一に含浸され上記目的が達成される。 Resin-bonded brushes of which the binder is made of synthetic resin tend to have fine pores. However, water-soluble silicone oil , fluorine-modified silicone oil, water-soluble silicone oil, and metal are also used for such brushes. The above object is achieved by uniformly impregnating the compound.
また、本発明の電気機械用カーボンブラシでは、バインダが合成樹脂の炭素化物又はピッチの炭素化物であってもよい。この場合の具体例として、合成樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フラン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはこれらの混合物が挙げられる。また、ピッチは、石炭系ピッチ、石油系ピッチ、あるいはこれらの混合物が挙げられる。 In the carbon brush for electric machines of the present invention, the binder may be a carbonized product of synthetic resin or a carbonized product of pitch. Specific examples of the synthetic resin include an epoxy resin, a phenol resin, a polyester resin, a vinyl ester resin, a furan resin, a polyamide resin, a polyimide resin, or a mixture thereof. Examples of the pitch include coal-based pitch, petroleum-based pitch, or a mixture thereof.
更に本発明の電気機械用カーボンブラシでは、電気機械用カーボンブラシの導電性回転体と接触する面を除く当該カーボンブラシの表面の少なくとも1部分に電気良導性の金属皮膜が形成されているものを使用することができる。 Further, in the carbon brush for electric machine of the present invention, an electrically conductive metal film is formed on at least a part of the surface of the carbon brush excluding the surface in contact with the conductive rotating body of the carbon brush for electric machine. Can be used.
本発明の構成により、モータに対する高い効率、長寿命、温度の低減、摺動音の抑制、整流子摩耗の低減を付与することができる電気機械用カーボンブラシが提供され上記目的が達成される。 According to the configuration of the present invention, a carbon brush for an electric machine capable of imparting high efficiency, long life, reduction of temperature, suppression of sliding noise, and reduction of commutator wear to a motor is provided, and the above object is achieved.
また、金属皮膜が形成されているブラシを使用することにより、モータに対する効率をさらに向上させることができる。 Moreover, the efficiency with respect to a motor can further be improved by using the brush in which the metal membrane | film | coat is formed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るブラシを用いたモータの概略構成を示している。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a motor using a brush according to an embodiment of the present invention.
ブラシ1は、モータの整流子である回転体2とブラシ1の下面1aが接触し、その部分で摺動する。
The
ブラシ1は、カーボンを少なくとも1成分として含む骨材とバインダとからなる素材を基材としている。この基材は、前述したように気孔を有しており、本実施の形態では、ブラシ基材の気孔中に水溶性潤滑剤、フッ素変性シリコーンオイル、または、水溶性潤滑剤と金属化合物とをともに含浸する。
The
ブラシ1の気孔については、例えば、水銀圧入法によって求めた平均気孔半径が1μm以下の小さな気孔半径を有するブラシ基材であってもよい。
The pores of the
ブラシ1の基材としては、CG(Carbon Graphite)系と呼ばれる炭素黒鉛質のブラシ、EG(Electric Graphite)系と呼ばれる電気黒鉛質のブラシ、バインダが炭素化されていない合成樹脂であるレジンボンド系ブラシ、銅粉、鉄粉、銀粉等の金属粉末を骨材の一部に使用した金属系ブラシ等を使用することができ、特に、レジンボンド系ブラシが好適である。
As a base material of the
このレジンボンド系ブラシ基材の製造方法について以下に説明する。 The manufacturing method of this resin bond type brush base material is demonstrated below.
まず、骨材100重量部に対してバインダ10〜40重量部を概ねの配合比として、これら骨材とバインダを混練する。 First, these aggregates and a binder are knead | mixed by making 10-40 weight part of binder into a general compounding ratio with respect to 100 weight part of aggregates.
この骨材としては、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛等を使用することができる。このうち、特に黒鉛の結晶性があまり発達していない人造黒鉛又は、天然黒鉛と人造黒鉛とを配合した構成が好ましい。 As this aggregate, artificial graphite, natural graphite, expanded graphite and the like can be used. Of these, artificial graphite in which the crystallinity of graphite is not so developed, or a configuration in which natural graphite and artificial graphite are blended is preferable.
一方、バインダとしては、合成樹脂が使用され、熱硬化性合成樹脂又は熱可塑性合成樹脂のいずれを使用してもよいし、これらの混合物を使用してもよい。特に好適な合成樹 脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フラン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。 On the other hand, a synthetic resin is used as the binder, and either a thermosetting synthetic resin or a thermoplastic synthetic resin may be used, or a mixture thereof may be used. Particularly suitable synthetic resins include epoxy resins, phenol resins, polyester resins, vinyl ester resins, furan resins, polyamide resins, and polyimide resins.
なお、混練の際には必要に応じてアルコール類、アセトン等の有機溶剤を適量加えてもよい。また、必要に応じて骨材の一部に添加剤、例えば、固体潤滑材、皮膜調整剤を加えてもよい。例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の固体潤滑材や、アルミナ、シリカ、炭化珪素等の皮膜調整剤を加えてもよい。 When kneading, an appropriate amount of an organic solvent such as alcohols or acetone may be added as necessary. Moreover, you may add an additive, for example, a solid lubricant, and a film | membrane regulator, to some aggregates as needed. For example, a solid lubricant such as molybdenum disulfide or tungsten disulfide, or a film modifier such as alumina, silica, or silicon carbide may be added.
次に、混練した塊を粉砕して成形用の粉体に調整する。その後、その粉体をブラシ基材形状に成形する。そして成形体に樹脂が硬化する温度下(一般的に、100〜300℃)で熱処理を施して樹脂を硬化させる。 Next, the kneaded mass is pulverized to prepare a powder for molding. Thereafter, the powder is formed into a brush base material shape. And it heat-processes under the temperature (generally 100-300 degreeC) which resin hardens | cures to a molded object, and resin is hardened.
また、ブラシ1は、ブラシ基材の段階で、ブラシ1の下面1aを除く側面1b及び上面1aの全面又は1部分に電気良導性の金属皮膜を形成してもよい。この皮膜の材質としては、ニッケル、銅及び銀を挙げることができる。また、この皮膜の厚さは、概ね3〜100μmであるが、これに限定されるものではない。
Moreover, the
なお、この金属皮膜の形成は、電解メッキ、無電解メッキ等の公知の方法によって行うことができる。 The metal film can be formed by a known method such as electrolytic plating or electroless plating.
水溶性潤滑剤、フッ素変性シリコーンオイル、または水溶性潤滑剤と金属化合物とをともにブラシに含有させる方法としては、ブラシを製造する途中でこれらを骨材やバインダと共に混合させる方法や、予め製造したブラシ基材に対してこれらをを含浸させる方法を採用することができる。 As a method of incorporating a water-soluble lubricant, fluorine-modified silicone oil, or a water-soluble lubricant and a metal compound together in the brush, a method of mixing these together with an aggregate or a binder in the course of manufacturing the brush, A method of impregnating them with the brush base material can be employed.
次に、ブラシ基材に水溶性潤滑剤のうち、より好ましい水溶性シリコーンオイルを含浸する構成について説明する。 Next, the structure which impregnates a more preferable water-soluble silicone oil among water-soluble lubricants to a brush base material is demonstrated.
図2は、水溶性シリコーンの構造式を示す。 FIG. 2 shows the structural formula of water-soluble silicone.
この水溶性シリコーンオイルは、SiO からなる主鎖と結合しているメチル基のうちの1 つがアルキル基とポリアルキレンオキシドとが連結した官能基に置き換わっているものである。このシリコーンオイルは、図2のx及びy(自然数)の値によって平均分子量が変わり、それに応じて動粘度も変化する。本実施形態においては、10〜20000mm2 /s(20℃)の動粘度を有するものが好ましい。また、10〜1000mm2 /sの動粘度を有する水溶性シリコーンオイルを使用することがより好ましい。
In this water-soluble silicone oil, one of the methyl groups bonded to the main chain composed of
ブラシ基材への水溶性シリコーンオイルの含浸には、まず、図2に示す水溶性シリコーンオイルの水溶液(シリコーンオイル水溶液)を調整する。水溶性シリコーンオイルと水とは、容易に混ざり合うので撹拌棒を用いて手で撹拌するといった簡単な操作でシリコーンオイル水溶液を調整することができる。水溶液における水溶性シリコーンオイルの量は、目的とする含浸率、含浸条件、選択した基材の種類等に応じて適宜決められる。 To impregnate the brush base material with the water-soluble silicone oil, first, an aqueous solution of the water-soluble silicone oil (silicone oil aqueous solution) shown in FIG. 2 is prepared. Since the water-soluble silicone oil and water are easily mixed, the aqueous silicone oil solution can be prepared by a simple operation such as stirring by hand using a stirring rod. The amount of water-soluble silicone oil in the aqueous solution is appropriately determined according to the intended impregnation rate, impregnation conditions, the type of substrate selected, and the like.
調整したシリコーンオイル水溶液は、毛細管現象によって微細の気孔に内部まで浸透して、ブラシ基材の気孔中に均一に含浸される。従って、含浸は、単にシリコーンオイル水溶液中にブラシ基材を浸漬することによって行うことができる。ただし、一般的な含浸方法として知られる真空脱気や加圧操作を併用してもよい。 The prepared aqueous silicone oil solution penetrates into the fine pores by capillary action to the inside, and is uniformly impregnated into the pores of the brush base material. Therefore, the impregnation can be performed by simply immersing the brush substrate in an aqueous silicone oil solution. However, vacuum degassing and pressurizing operations known as general impregnation methods may be used in combination.
シリコーンオイル水溶液の温度は20〜30℃程度の室温下で行うことができる。必要に応じて、60〜80℃といった高温にして含浸を行ってもよい。また、浸漬時間は、シリコーンオイル水溶液の粘度、温度、ブラシ基材等の条件によって適宜決められるが、例えば10〜60分程度である。 The temperature of the silicone oil aqueous solution can be performed at room temperature of about 20 to 30 ° C. If necessary, the impregnation may be performed at a high temperature of 60 to 80 ° C. In addition, the immersion time is appropriately determined depending on conditions such as the viscosity of the aqueous silicone oil solution, the temperature, and the brush base material, and is, for example, about 10 to 60 minutes.
ブラシを一定時間浸漬した後に、ブラシを取り出して100℃以上の温度下で乾燥することにより、ブラシに含浸されたシリコーンオイル水溶液の水分を除去する。乾燥によるブラシの重量が恒量になった時点で水分の除去が終点に達したものとみなして乾燥を終了する。ブラシ基材に残された水溶性シリコーンオイルの重量が、含浸された重量である。
本実施形態では含浸された水溶性シリコーンオイルの重量が、ブラシ基材に対して0.2〜10重量%となるようにしている。
After dipping the brush for a certain period of time, the brush is taken out and dried at a temperature of 100 ° C. or higher to remove moisture from the aqueous silicone oil solution impregnated in the brush. When the weight of the brush by drying reaches a constant weight, it is considered that the removal of moisture has reached the end point, and the drying is finished. The weight of the water-soluble silicone oil left on the brush substrate is the impregnated weight.
In this embodiment, the weight of the impregnated water-soluble silicone oil is 0.2 to 10% by weight with respect to the brush base material.
このように水溶性シリコーンオイルが含浸されたブラシに適宜リード線3等が取り付けられる。
Thus, the
次に、ブラシ基材にフッ素変性シリコーンオイルを含浸する構成について説明する。図3は、フッ素変性シリコーンオイルの構造式を示す。 Next, a configuration in which the brush base material is impregnated with fluorine-modified silicone oil will be described. FIG. 3 shows the structural formula of the fluorine-modified silicone oil.
このフッ素変性シリコーンオイルは、SiO からなる主鎖と結合しているメチル基のうち
の1 つが(CH2 )2 とCF3 とが連結した官能基に置き換わっているものである。このシリコーンオイルは、図3のx(自然数)の値によって平均分子量が変わり、それに応じて動粘度も変化する。本実施形態においては、10〜20000mm2 /s(20℃)の動粘度を有するものが好ましい。また、10〜1000mm2 /sの動粘度を有するフッ素変性シリコーンオイルを使用することがより好ましい。
In this fluorine-modified silicone oil, one of the methyl groups bonded to the main chain made of SiO 2 is replaced with a functional group in which (CH 2 ) 2 and CF 3 are linked. The average molecular weight of this silicone oil changes depending on the value of x (natural number) in FIG. 3, and the kinematic viscosity changes accordingly. In this embodiment, what has a kinematic viscosity of 10-20000 mm < 2 > / s (20 degreeC) is preferable. It is more preferable to use a fluorine-modified silicone oil having a kinematic viscosity of 10 to 1000 mm 2 / s.
フッ素変性シリコーンオイルは、ブラシ表面との表面張力が小さく毛細管現象によって
微細の気孔に内部まで浸透して、ブラシ基材の気孔中に均一に含浸される。従って、含浸は、単にフッ素変性シリコーンオイル中にブラシ基材に浸漬することによって行うことができる。ただし、一般的な含浸方法として知られる真空脱気や加圧操作を併用してもよい。
The fluorine-modified silicone oil has a small surface tension with the brush surface, penetrates into the fine pores by capillary action, and is uniformly impregnated in the pores of the brush base material. Therefore, impregnation can be performed by simply immersing the brush base material in fluorine-modified silicone oil. However, vacuum degassing and pressurizing operations known as general impregnation methods may be used in combination.
そして、フッ素変性シリコーンオイルの温度は20〜30℃程度の室温下で行うことができる。必要に応じて、60〜80℃といった高温にして含浸を行ってもよい。また、浸漬時間は、フッ素変性シリコーンオイルの粘度、温度、ブラシ基材等の条件によって適宜決められるが、例えば10〜60分程度である。 And the temperature of fluorine-modified silicone oil can be performed at room temperature of about 20-30 degreeC. If necessary, the impregnation may be performed at a high temperature of 60 to 80 ° C. In addition, the immersion time is appropriately determined depending on conditions such as the viscosity of the fluorine-modified silicone oil, the temperature, the brush base material, etc., and is, for example, about 10 to 60 minutes.
ブラシを一定時間浸漬した後に、ブラシを取り出してブラシ表面に付着したフッ素変性シリコーンオイルを、柔らかい布でふき取る等して除去する。ブラシ基材に残されたフッ素変性シリコーンオイルの重量が、含浸された重量である。 After immersing the brush for a certain time, the brush is taken out and the fluorine-modified silicone oil adhering to the brush surface is removed by wiping with a soft cloth. The weight of the fluorine-modified silicone oil left on the brush substrate is the impregnated weight.
本実施形態では含浸されたフッ素変性シリコーンオイルの重量が、ブラシ基材に対して0.2〜3重量%となるようにしている。 In this embodiment, the weight of the impregnated fluorine-modified silicone oil is 0.2 to 3% by weight with respect to the brush base material.
このようにフッ素変性シリコーンオイルが含浸されたブラシに適宜リード線3等が取り付けられる。
Thus, the
さらに、ブラシ基材に水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物を含浸する場合について説明する。 Furthermore, the case where a brush base material is impregnated with a mixture of a water-soluble lubricant and a metal compound will be described.
この金属化合物は、水あるいは有機溶剤に可溶な金属化合物であり、好ましくは金属錯化合物、さらに好ましくはキレート化合物である。上記金属化合物の金属種は、長周期型元素周期表における3〜14族かつ3〜5周期の金属であり、好ましくは、Al,Ti,Fe,Ni,Cu,Zn,Ag,Snであり、さらに好ましくはFe,Cu,Zn,Agである。
This metal compound is a metal compound soluble in water or an organic solvent, preferably a metal complex compound, more preferably a chelate compound. The metal species of the metal compound is a metal of
本実施形態に用いられる金属化合物としては、イオン結合性のものでも共有結合性のものでもよく、上記金属種の硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩等の無機塩、上記金属種の酢酸塩、シュウ酸塩、安息香酸塩、ベンゼンスルホン酸塩等の有機酸塩、上記金属種が中心原子である金属錯化合物やキレート化合物が挙げられるが、特に限定はされず、市販のものが使用可能である。錯化合物あるいはキレート化合物の配位子が、エチレンジアミン(en)、ジエチレントリアミン(dien)、トリエチレンテトラミン(trien)、エチレンジアミン四酢酸(edta)、ピピリジン(bpy)、テルピリジン(terpy)等のアミン系化合物、アセチルアセトン(acac)等のケトン化合物、ジメチルグリオキシム(dmg)等のオキシム系化合物等であるものが好適である。 The metal compound used in the present embodiment may be an ionic bond or a covalent bond, and may be an inorganic salt such as sulfate, nitrate, or hydrochloride of the above metal species, acetate of the above metal species, or oxalic acid. Examples thereof include organic acid salts such as salts, benzoates, and benzenesulfonates, and metal complex compounds and chelate compounds in which the above metal species are the central atom, but are not particularly limited, and commercially available products can be used. The ligand of the complex compound or the chelate compound is an amine compound such as ethylenediamine (en), diethylenetriamine (dien), triethylenetetramine (trien), ethylenediaminetetraacetic acid (edta), piperidine (bpy), terpyridine (terpy), A ketone compound such as acetylacetone (acac) or an oxime compound such as dimethylglyoxime (dmg) is preferred.
本実施形態において水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物は、10〜20000mm2 /s(20℃)の動粘度を有するものが好ましい。また、10〜1000mm2 /sの動粘度を有する水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物を使用することがより好ましい。 In the present embodiment, the mixture of the water-soluble lubricant and the metal compound preferably has a kinematic viscosity of 10 to 20000 mm 2 / s (20 ° C.). It is more preferable to use a mixture of a water-soluble lubricant having a kinematic viscosity of 10 to 1000 mm 2 / s and a metal compound.
水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物も上記実施形態と同様、表面張力が小さく毛細管現象によって、微細の気孔に内部まで浸透して、ブラシ基材の気孔中に均一に含浸される。従って、含浸は、単に水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物中にブラシ基材を浸漬することによって行うことができる。ただし、一般的な含浸方法として知られる真空脱気や加圧操作を併用してもよい。 Similarly to the above embodiment, the mixture of the water-soluble lubricant and the metal compound has a small surface tension and penetrates into the fine pores to the inside by capillary action and is uniformly impregnated in the pores of the brush base material. Therefore, impregnation can be performed by simply immersing the brush substrate in a mixture of a water-soluble lubricant and a metal compound. However, vacuum degassing and pressurizing operations known as general impregnation methods may be used in combination.
そして、水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物は、20℃〜30℃程度の室温下で含浸を行うことができるが、40℃〜60℃の高温下で含浸を行うことがより好ましい。また、浸漬時間は、水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物の粘度、温度、ブラシ基材等の条件によって適宜決められるが、例えば10〜60分程度である。 The mixture of the water-soluble lubricant and the metal compound can be impregnated at room temperature of about 20 ° C. to 30 ° C., but more preferably impregnated at a high temperature of 40 ° C. to 60 ° C. In addition, the immersion time is appropriately determined depending on conditions such as the viscosity of the mixture of the water-soluble lubricant and the metal compound, the temperature, the brush base material, etc., for example, about 10 to 60 minutes.
ブラシを一定時間浸漬した後に、ブラシを100℃で乾燥させる。ブラシ基材に残された水溶性潤滑剤と金属化合物の混合物の重量が、含浸された重量である。 After dipping the brush for a certain time, the brush is dried at 100 ° C. The weight of the mixture of the water-soluble lubricant and the metal compound left on the brush substrate is the impregnated weight.
この場合、水溶性潤滑剤の含有量がブラシ基材に対して0.2〜10重量%であり、金属化合物の含有量がブラシ基材に対して0.05〜10重量%とする。 In this case, the content of the water-soluble lubricant is 0.2 to 10% by weight with respect to the brush base material, and the content of the metal compound is 0.05 to 10% by weight with respect to the brush base material.
この構成では、含浸する物質として、水溶性潤滑剤と金属化合物の2種類の物質を用いたことによる相乗効果が発現され、モータに対する効率の向上、長寿命、温度の低減、摺動音の抑制、整流子摩耗の低減が顕著となると考えられる。 In this configuration, a synergistic effect is achieved by using two types of materials, water-soluble lubricant and metal compound, as impregnated materials, improving motor efficiency, long life, reducing temperature, and suppressing sliding noise. It is considered that the reduction of commutator wear becomes significant.
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
まず、本各実施例において使用するレジンボンド系のブラシ基材を以下のように作製した。 First, a resin-bonded brush base material used in each example was prepared as follows.
人造黒鉛粉末(平均粒径100μm、灰分5重量%以下)100重量部に対して、エポキシ樹脂30重量部を配合し、人造黒鉛粉末と樹脂とが均一に混合されるように、常温で所定の時間(30〜120分)混練した。 30 parts by weight of epoxy resin is blended with 100 parts by weight of artificial graphite powder (average particle size 100 μm, ash content 5% by weight or less), and at a normal temperature, the artificial graphite powder and the resin are uniformly mixed. Kneading was carried out for a time (30 to 120 minutes).
この混練物を40メッシュ以下に粉砕してブラシに成形するための成形用粉末とした。この成形用粉末を金型でブラシの形状に成形(寸法:5.5x6x25mm)した後、市販の乾燥器を用いて150℃の熱処理を施して、樹脂を硬化させた。 This kneaded product was pulverized to 40 mesh or less to obtain a molding powder for molding into a brush. The molding powder was molded into a brush shape with a mold (size: 5.5 × 6 × 25 mm), and then heat-treated at 150 ° C. using a commercially available dryer to cure the resin.
本ブラシ基材は、かさ密度が1.45g/cm3 であり、抵抗率が700μΩ・mであ
った。本ブラシ基材の累積気孔容積は212mm3 /g、平均気孔半径は0.76μmで
あった。なお、気孔率は水銀圧入法(水銀ポロシメータFISONS Instrument社製、モデルMAPO120及びPO2000を使用)によって求めた。
[実施例1]
実施形態では、図2に示す化学構造を有する水溶性シリコーンオイルを、上記のように作製したレジンボンド系のブラシ基材の気孔に含浸した。なお、使用した水溶性シリコーンオイルの20℃での動粘度は100mm2 /sであった。
This brush base material had a bulk density of 1.45 g / cm 3 and a resistivity of 700 μΩ · m. The brush substrate had a cumulative pore volume of 212 mm 3 / g and an average pore radius of 0.76 μm. In addition, the porosity was calculated | required by the mercury intrusion method (The mercury porosimeter FISONS Instrument company make, model MAPO120 and PO2000 was used).
[Example 1]
In the embodiment, the water-soluble silicone oil having the chemical structure shown in FIG. 2 was impregnated into the pores of the resin-bonded brush base material produced as described above. The water-soluble silicone oil used had a kinematic viscosity at 20 ° C. of 100 mm 2 / s.
含浸工程においては、水溶性シリコーンオイルを所定の量の水に溶解してシリコーンオイル水溶液とし、その水溶液中にブラシ基材を所定の時間浸漬した。 In the impregnation step, water-soluble silicone oil was dissolved in a predetermined amount of water to form an aqueous silicone oil solution, and the brush base material was immersed in the aqueous solution for a predetermined time.
シリコーンオイルのブラシ基材への含浸率の異なる数種類のブラシを作製するために、シリコーンオイル水溶液のシリコーンオイル濃度を1〜80重量%に調整したものを作製し、シリコーンオイル濃度の違いによって含浸率を調整した。また、ブラシ基材をシリコーンオイル水溶液中に浸漬する時間は、重量増加がほぼ飽和する時点に設定した。その浸漬する時間は、シリコーンオイルの濃度によっても異なるが、15〜30分であった。なお、シリコーンオイル水溶液の温度はいずれの場合も60℃に設定した。 In order to produce several types of brushes with different rates of silicone oil impregnation into the brush base material, the silicone oil concentration of the silicone oil aqueous solution was adjusted to 1 to 80% by weight. Adjusted. Moreover, the time for immersing the brush base material in the silicone oil aqueous solution was set at the time when the weight increase was almost saturated. The immersion time was 15 to 30 minutes, although it varied depending on the concentration of the silicone oil. The temperature of the silicone oil aqueous solution was set to 60 ° C. in all cases.
この浸漬作業が終了した後、ブラシ基材をシリコーンオイル水溶液から取り出した後、
シリコーンオイル水溶液が含浸されたブラシを120℃に保持した乾燥器に入れ、シリコーンオイルとともに含浸された水分のみを乾燥により除去した。
After this dipping operation is completed, after removing the brush base material from the silicone oil aqueous solution,
The brush impregnated with the aqueous silicone oil solution was placed in a dryer maintained at 120 ° C., and only the water impregnated with the silicone oil was removed by drying.
以上により、含浸率がそれぞれ、0.2重量%、1.2重量%、2.7重量%、4.0重量%の水溶性シリコーンオイル含浸ブラシ(4種類)を得た。なお、含浸率(重量%)は、含浸による増加分の重量を含浸前のブラシの重量で除して求めた値に100を掛けてパーセント表示したものである。 Thus, water-soluble silicone oil-impregnated brushes (4 types) having an impregnation rate of 0.2% by weight, 1.2% by weight, 2.7% by weight, and 4.0% by weight were obtained. The impregnation rate (% by weight) is expressed as a percentage by multiplying the value obtained by dividing the weight of the increase due to impregnation by the weight of the brush before impregnation by 100.
これら4種類の水溶性シリコーンオイル含浸ブラシ及びブラシ基材を使用したときのモータの効率を求めた。 The efficiency of the motor when these four types of water-soluble silicone oil-impregnated brushes and brush base materials were used was determined.
モータの効率の測定には、まず、これらのブラシにリード線を取り付けた後、試験用のモータに35kPaのスプリング圧力でセットした。一定の条件の下、それぞれのブラシについて、吸込仕事率P(W)を測定した。なお、モータには、電圧100V、60Hzの下、約1000Wの電力を入力した。このとき、モータの回転数は約32000rpmであった。 To measure the motor efficiency, first, lead wires were attached to these brushes, and then set to a test motor with a spring pressure of 35 kPa. Suction power P (W) was measured for each brush under certain conditions. In addition, about 1000 W of electric power was input into the motor under the voltage of 100V and 60 Hz. At this time, the rotation speed of the motor was about 32000 rpm.
モータの効率は(1)式によって計算した。 The efficiency of the motor was calculated by equation (1).
η=(P/I) x 100・・・(1)
ここで、ηはモータの効率(%)、Pは吸込仕事率(W)、Iは入力(W)である。
η = (P / I) x 100 (1)
Here, η is the motor efficiency (%), P is the suction power (W), and I is the input (W).
これによって得られたモータの効率(η)を、水溶性シリコーンオイルを含浸していないブラシを使用した場合、上記4種類の水溶性シリコーンオイル含浸ブラシを使用した場合のそれぞれのモータの効率の試験結果を表1に示す。 The motor efficiency (η) thus obtained is tested for the efficiency of each motor when the above-mentioned four types of water-soluble silicone oil-impregnated brushes are used when a brush not impregnated with water-soluble silicone oil is used. The results are shown in Table 1.
モータの効率が0.1〜0.2%向上することは、電気掃除機等に使用する小型モータの分野においては、顕著な効果として判断される。従って、こうしたモータの効率の向上は、大きな意義を持ち利用価値が高いものと評価される。特に、モータの規格等によって、入力が規制されているような状況では、入力を大きくすることにより、出力を高くすることができないことを考慮すると、このように、よりモータの効率の高いブラシが要求されることは必須である。 An improvement in the motor efficiency of 0.1 to 0.2% is judged as a significant effect in the field of small motors used in vacuum cleaners and the like. Therefore, the improvement in the efficiency of such a motor is evaluated as having great significance and high utility value. In particular, in a situation where the input is restricted by the motor standard, etc., considering that the output cannot be increased by increasing the input, a brush with higher motor efficiency is thus obtained. It is essential to be required.
また、本実施例で作製したブラシ基材のブラシの回転部に接触する部分を除く周囲の表面の全面を厚さ10μmの銅皮膜を、銅の無電解メッキによって形成させた。 Further, a copper film having a thickness of 10 μm was formed by electroless plating of copper on the entire surface of the surrounding surface except for the portion of the brush base material produced in this example that was in contact with the rotating portion of the brush.
この銅皮膜を形成したブラシ基材に上記(本実施例)の方法で、同じ水溶性シリコーンオイルを含浸させた。その結果、銅皮膜を形成したブラシ基材に対する水溶性シリコーンオイル含浸率は、上記の銅皮膜が無いブラシに比べて2割程度低い値となった。しかし、銅皮膜を形成したブラシ基材の場合には、浸漬時間を長くしたり浸漬温度を変化させたりするといった方法によって、銅皮膜が無いブラシに対する場合と同等の含浸率を得ることができた。 The same base material was impregnated with the same water-soluble silicone oil by the method described above (this example). As a result, the water-soluble silicone oil impregnation rate with respect to the brush base material on which the copper film was formed was about 20% lower than that of the brush without the copper film. However, in the case of a brush base material on which a copper film is formed, an impregnation rate equivalent to that for a brush without a copper film could be obtained by increasing the immersion time or changing the immersion temperature. .
このようなブラシでは、ブラシ表面に電気良導性金属の皮膜による効果、すなわちブラシの温度上昇を抑制することができ、安定した整流を長期にわたって維持できる点で上記効果に寄与するものである。
[実施例2]
本実施例2においては、まず、実施例1で作製したブラシ基材に対して、図3に示す化学構造を有するフッ素変性シリコーンオイルを含浸した。ここで、フッ素変性シリコーンオイルの動粘度は、100mm2 /sであった。
Such a brush contributes to the above effect in that the effect of the electrically conductive metal film on the brush surface, that is, the temperature rise of the brush can be suppressed and stable rectification can be maintained over a long period of time.
[Example 2]
In Example 2, first, the brush base material produced in Example 1 was impregnated with fluorine-modified silicone oil having the chemical structure shown in FIG. Here, the kinematic viscosity of the fluorine-modified silicone oil was 100 mm 2 / s.
フッ素変性シリコーンオイルの含浸は、25℃の室温下でブラシ基材をフッ素変性シリコーンオイルに一定時間浸漬して行った。その後、ブラシを取り出してブラシ表面に付着したフッ素変性シリコーンオイルを、柔らかい布でふき取る等して除去した。 The impregnation with the fluorine-modified silicone oil was performed by immersing the brush base material in the fluorine-modified silicone oil for a predetermined time at a room temperature of 25 ° C. Thereafter, the brush was taken out and the fluorine-modified silicone oil adhering to the brush surface was removed by wiping with a soft cloth.
フッ素変性シリコーンオイルにブラシ基材を浸漬する時間を変化させて、実施例1と同じ含浸率のブラシ、すなわち、含浸率がそれぞれ、0.2重量%、1.2重量%、2.7重量%、4.0重量%のフッ素変性シリコーンオイル含浸ブラシ(4種類)を得た。なお、含浸率は実施例1の場合と同様の方法で求めた。 By changing the time for immersing the brush base material in the fluorine-modified silicone oil, the brushes having the same impregnation rate as in Example 1, that is, the impregnation rates were 0.2 wt%, 1.2 wt%, and 2.7 wt%, respectively. % And 4.0% by weight of fluorine-modified silicone oil impregnated brushes (4 types). The impregnation rate was determined in the same manner as in Example 1.
これら4種類のフッ素変性シリコーンオイル含浸ブラシ及びブラシ基材を使用したときのモータの効率を実施例1と同様、(1)式によって計算した。 The efficiency of the motor when these four types of fluorine-modified silicone oil-impregnated brushes and brush base materials were used was calculated by the formula (1) as in Example 1.
これによって得られたフッ素変性シリコーンオイルを含浸していないブラシ及び4種類のフッ素変性シリコーンオイル含浸ブラシを使用した場合のそれぞれのモータの効率(η)の試験結果を表2に示す。 Table 2 shows the test results of the efficiency (η) of each motor when the brush not impregnated with the fluorine-modified silicone oil thus obtained and four types of fluorine-modified silicone oil-impregnated brushes were used.
[実施例3]
実施例1で作製したブラシ基材に対して、図2に示す化学構造を有する水溶性シリコーンオイルと金属錯化合物Cu(edta)の混合物に含浸した。ここで、この水溶性シリコーンオイルおよび金属錯化合物の動粘度は、100mm2 /sであった。
[Example 3]
The brush base material produced in Example 1 was impregnated with a mixture of water-soluble silicone oil having a chemical structure shown in FIG. 2 and a metal complex compound Cu (edta). Here, the kinematic viscosity of the water-soluble silicone oil and the metal complex compound was 100 mm 2 / s.
この水溶性シリコーンオイルと金属化合物の含浸は、50℃の液温下でブラシ基材をこの混合物に15分間浸漬して行った。その後、ブラシ基材をこの混合物から取り出した後、このブラシを100℃に保持した乾燥器に入れ、この水溶性シリコーンオイルと金属化合物とともに含浸された水分を除去した。 The impregnation of the water-soluble silicone oil and the metal compound was performed by immersing the brush base material in this mixture for 15 minutes at a liquid temperature of 50 ° C. Then, after taking out the brush base material from this mixture, this brush was put into a drier kept at 100 ° C. to remove moisture impregnated with the water-soluble silicone oil and the metal compound.
この水溶性シリコーンオイルと金属化合物の含浸率が、表3に示すそれぞれのブラシを得た。なお、含浸率は実施例1の場合と同様の方法で求めた。 The brushes with impregnation rates of the water-soluble silicone oil and metal compound shown in Table 3 were obtained. The impregnation rate was determined in the same manner as in Example 1.
これらの水溶性シリコーンオイルと金属化合物含浸ブラシ及びブラシ基材を使用したときのモータの効率(η)を実施例1と同様、(1)式によって計算した。また、100時間当りのブラシの摩耗量(mm/100h)、ブラシホルダ外周先端部の温度(℃)、ブラシの摺動音(dB )(ONOSOKKI製サウンドレベルメーターを使用)及び100時間当りの整流子摩耗量をそれぞれ測定した結果を表3に示す。 The efficiency (η) of the motor when these water-soluble silicone oil, metal compound-impregnated brush and brush base material were used was calculated by the formula (1) as in Example 1. In addition, the amount of wear of the brush per 100 hours (mm / 100h), the temperature at the tip of the outer periphery of the brush holder (° C), the sliding sound of the brush (dB) (using a sound level meter manufactured by ONOSOKKI), and rectification per 100 hours Table 3 shows the results of measuring the child wear amount.
モータの効率の測定には、まず、これらのブラシにリード線を取り付けた後、試験用のモータに41kPaのスプリング圧力でセットした。一定の条件の下、それぞれのブラシについて、吸込仕事率P(W)を測定した。なお、モータには、電圧230V、60Hzの下、約1550Wの電力を入力した。このとき、モータの回転数は約34000rpmであった。 To measure the motor efficiency, first, lead wires were attached to these brushes, and then set to a test motor with a spring pressure of 41 kPa. Suction power P (W) was measured for each brush under certain conditions. In addition, about 1550W of electric power was input into the motor under the voltage 230V and 60Hz. At this time, the rotation speed of the motor was about 34000 rpm.
表3に示すように、試料番号(2) 〜(4) 、(6) 〜(17)では、モータの効率がそれぞれ41.4%〜41.9%となり、水溶性シリコーンオイル及び金属化合物を含浸していないブラシ(無含浸ブラシ)のモータの効率41.0%に対して0.4〜0.9%高い値を示し、飛躍的な効果を示すものであった。また、100時間当りのブラシ摩耗量については、試料番号(2) 〜(4) 、(6) 〜(17)では、3.8〜7(mm/100h) の値となり、無含浸ブラシの10(mm/100h) に比べ、飛躍的に低減された。また、温度については、100℃以下に抑えられた。さらに、摺動音については、試料番号(2) 〜(4) 、(6) 〜(17)では、無含浸ブラシの110dBに比べ低くなった。 As shown in Table 3, in sample numbers (2) to (4) and (6) to (17), the motor efficiency is 41.4% to 41.9%, respectively. The impregnated brush (non-impregnated brush) showed a dramatic effect with a value 0.4 to 0.9% higher than the motor efficiency of 41.0%. The brush wear amount per 100 hours is 3.8 to 7 (mm / 100h) in the sample numbers (2) to (4) and (6) to (17). Compared to (mm / 100h), it was drastically reduced. Moreover, about temperature, it was restrained to 100 degrees C or less. Furthermore, the sliding noise was lower in sample numbers (2) to (4) and (6) to (17) than 110 dB of the non-impregnated brush.
100時間当りの整流子摩耗量については、試料番号(2) 〜(4) 、(6) 〜(17)では、0.04〜0.08(mm/100h) の値となり、無含浸ブラシの0.12(mm/100h) に比べ、飛躍的に低減された。 The amount of commutator wear per 100 hours is 0.04 to 0.08 (mm / 100h) for sample numbers (2) to (4) and (6) to (17). Compared to 0.12 (mm / 100h), it was drastically reduced.
電気掃除機など、モータを搭載する電気機械では、モータの規格等によって入力規制がある場合は、特に、モータ効率が高いことが要求される。本発明はそのようなモータに利用が可能である。さらに、ブラシの寿命も長く、摺動音を低減でき、経済的にも有益であり、ブラシを短くすることが可能となり、モータの小型化にも寄与できる。 An electric machine equipped with a motor such as a vacuum cleaner is required to have high motor efficiency especially when there is an input restriction due to the motor standard or the like. The present invention is applicable to such a motor. Furthermore, the life of the brush is long, the sliding noise can be reduced, it is economically beneficial, the brush can be shortened, and the motor can be reduced in size.
1 ブラシ
2 回転体
3 リード線
1
Claims (7)
カーボンを少なくとも1成分として含む骨材とバインダとからなる素材をブラシ基材とし、
水溶性シリコーンオイルが上記電気機械用カーボンブラシに含浸されており、
上記水溶性シリコーンオイルの含浸量が上記ブラシ基材に対して0.2〜10重量%であることを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 A carbon brush for an electric machine pressed against a conductive rotating body,
A material composed of aggregate and binder containing carbon as at least one component is a brush base material,
Water-soluble silicone oil is impregnated in the carbon brush for electric machine,
The carbon brush for an electric machine, wherein an impregnation amount of the water-soluble silicone oil is 0.2 to 10% by weight with respect to the brush base material.
カーボンを少なくとも1成分として含む骨材とバインダとからなる素材をブラシ基材とし、
フッ素変性シリコーンオイルが上記電気機械用カーボンブラシに含有されており、
上記フッ素変性シリコーンオイルの含有量が上記ブラシ基材に対して0.2〜3重量%であることを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 A carbon brush for an electric machine pressed against a conductive rotating body,
A material composed of aggregate and binder containing carbon as at least one component is a brush base material,
Fluorine-modified silicone oil is contained in the carbon brush for electric machine,
The carbon brush for an electric machine, wherein the content of the fluorine-modified silicone oil is 0.2 to 3% by weight with respect to the brush base material .
金属化合物を含有することを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 The carbon brush for an electric machine according to claim 1 or 2,
A carbon brush for an electric machine comprising a metal compound .
金属化合物の含有量が上記ブラシ基材に対して0.05〜10重量%であることを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 The carbon brush for an electric machine according to claim 3,
The carbon brush for an electric machine , wherein the content of the metal compound is 0.05 to 10% by weight with respect to the brush base material .
上記バインダが合成樹脂からなることを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 A carbon brush for an electric machine according to any one of claims 1 to 4,
A carbon brush for an electric machine, wherein the binder is made of a synthetic resin .
上記バインダが合成樹脂の炭素化物又はピッチの炭素化物からなることを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 A carbon brush for an electric machine according to any one of claims 1 to 4,
A carbon brush for an electric machine, wherein the binder comprises a carbonized product of synthetic resin or a carbonized product of pitch .
上記電気機械用カーボンブラシの上記導電性の回転体と接触する面を除く当該カーボンブラシの表面の少なくとも1部分に電気良導性の金属皮膜が形成されていることを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。 A carbon brush for an electric machine according to any one of claims 1 to 6,
A carbon for electric machines, characterized in that an electrically conductive metal film is formed on at least a part of the surface of the carbon brush excluding the surface of the carbon brush for electric machines that contacts the conductive rotating body. brush.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10199789B2 (en) | 2013-10-02 | 2019-02-05 | Totan Kako Co. Ltd. | Metal-carbonaceous brush and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055164A1 (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-18 | Mitsuba Corporation | Carbon brush of motor and method for producing the same |
| CN102447207A (en) * | 2010-10-11 | 2012-05-09 | 温州东南碳制品有限公司 | Carbon brush of starting motor of automobile engine and production method thereof |
| KR20150018841A (en) * | 2012-06-01 | 2015-02-24 | 토요 탄소 가부시키가이샤 | Carbon brush |
| CN114772977B (en) * | 2022-03-04 | 2023-07-18 | 湖南大学 | A kind of preparation method of resin-based graphite composite material |
| CN116505341B (en) * | 2023-05-10 | 2023-11-28 | 湖北东南佳新材料有限公司 | Wear-resistant carbon brush material and preparation method thereof |
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| JPH02151244A (en) * | 1988-11-30 | 1990-06-11 | Hitachi Chem Co Ltd | Brush for electrical rotary machine |
| JP3961662B2 (en) * | 1998-04-08 | 2007-08-22 | アイシン軽金属株式会社 | Lubricant supply device for plunger tip |
| JP4533513B2 (en) * | 2000-08-09 | 2010-09-01 | 東炭化工株式会社 | Carbon brush for electric machine |
| JP2003175469A (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-24 | Fujitsu Amd Semiconductor Kk | Conditioning disk, method of manufacturing the same, and polishing apparatus |
-
2004
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10199789B2 (en) | 2013-10-02 | 2019-02-05 | Totan Kako Co. Ltd. | Metal-carbonaceous brush and method of manufacturing the same |
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