JPH08331811A - 焼結した銅黒鉛複合材料製の交流発電機の継ぎ環と円筒形の整流子 - Google Patents
焼結した銅黒鉛複合材料製の交流発電機の継ぎ環と円筒形の整流子Info
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- JPH08331811A JPH08331811A JP8149748A JP14974896A JPH08331811A JP H08331811 A JPH08331811 A JP H08331811A JP 8149748 A JP8149748 A JP 8149748A JP 14974896 A JP14974896 A JP 14974896A JP H08331811 A JPH08331811 A JP H08331811A
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- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
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- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Suspension Of Electric Lines Or Cables (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素化材料を含むブラシに関する磨滅率が１
５００時間を遥かに超える寿命をもたらす黒鉛銅複合材
料製の回転接触部品を提供する。 【解決手段】 焼結銅黒鉛複複合材料に銅または銅合金
が、重量で約９５％含まれ、前記複合材料の有効密度が
約７．５であり、黒鉛の薄片が前記回転接触部品の対称
軸に対して強く配向され、黒鉛薄片の５０％を越える主
軸Ｐが、前記回転接触部品の対称軸に対して４５度未満
の角度で傾けられている。
５００時間を遥かに超える寿命をもたらす黒鉛銅複合材
料製の回転接触部品を提供する。 【解決手段】 焼結銅黒鉛複複合材料に銅または銅合金
が、重量で約９５％含まれ、前記複合材料の有効密度が
約７．５であり、黒鉛の薄片が前記回転接触部品の対称
軸に対して強く配向され、黒鉛薄片の５０％を越える主
軸Ｐが、前記回転接触部品の対称軸に対して４５度未満
の角度で傾けられている。
Description
【０００１】
【０００２】本発明は電動機または交流発電機などの電
気機器の摺動電気接点に関するものである。もっと具体
的には本発明は交流発電機の継ぎ環または電動機の円筒
状整流子などの、前記摺動電気接点の回転接触部品に関
するものである。
気機器の摺動電気接点に関するものである。もっと具体
的には本発明は交流発電機の継ぎ環または電動機の円筒
状整流子などの、前記摺動電気接点の回転接触部品に関
するものである。
【０００３】前記部品は、一般的にはその端の一方にお
いて、電気機器の回転要素に固定され、また回転要素の
一体の電気導体と固定電気導体の間に、摺動電気接点を
成立させ、電流を流すように、１つまたは複数個のブラ
シが走っている。ブラシは一般的に磨滅部品から成り、
それに接続電気導体が固定されている。
いて、電気機器の回転要素に固定され、また回転要素の
一体の電気導体と固定電気導体の間に、摺動電気接点を
成立させ、電流を流すように、１つまたは複数個のブラ
シが走っている。ブラシは一般的に磨滅部品から成り、
それに接続電気導体が固定されている。
【０００４】本発明は特に炭素化材料を含むブラシと組
み合わせて使用するための銅黒鉛複合材料性の回転接触
部品に関するものである。
み合わせて使用するための銅黒鉛複合材料性の回転接触
部品に関するものである。
【０００５】
【０００６】先行技術によれば、一般的にブラシの磨滅
部品の有効長さよりもはるかに小さい有効厚みを有す
る、回転接触部品は、高い電導性と、特に回転破裂を防
止するのに十分な機械特性を有する材料で構成される。
ブラシの磨滅部品は大抵の場合回転接触部品よりも柔ら
かく、摺動接点の迅速な磨耗を防止し、ブラシと回転接
触部品の間の電圧降下を低く抑えるように、十分な摩擦
振る舞いと電気的接触特性を提供する導体材料で構成さ
れる。
部品の有効長さよりもはるかに小さい有効厚みを有す
る、回転接触部品は、高い電導性と、特に回転破裂を防
止するのに十分な機械特性を有する材料で構成される。
ブラシの磨滅部品は大抵の場合回転接触部品よりも柔ら
かく、摺動接点の迅速な磨耗を防止し、ブラシと回転接
触部品の間の電圧降下を低く抑えるように、十分な摩擦
振る舞いと電気的接触特性を提供する導体材料で構成さ
れる。
【０００７】周知の如く、回転接触部品は軽銅合金また
は青銅などの、銅合金で、またブラシの磨滅部品はアモ
ルファス銅、天然または合成黒鉛などの炭素化材料を含
む材料で製作される。
は青銅などの、銅合金で、またブラシの磨滅部品はアモ
ルファス銅、天然または合成黒鉛などの炭素化材料を含
む材料で製作される。
【０００８】銅合金の回転接触部品は大抵の場合延伸ま
たは型打ち（チェーシング）によって得られ、塑性変形
によって起こった硬化が最終製品に十分な機械特性を得
ることを可能にする。
たは型打ち（チェーシング）によって得られ、塑性変形
によって起こった硬化が最終製品に十分な機械特性を得
ることを可能にする。
【０００９】また、自動車用の一部のガソリンなどの、
銅を腐食する環境内に浸漬して運転するための電動機の
製作のために黒鉛製の回転接触部品を使用することも知
られている。
銅を腐食する環境内に浸漬して運転するための電動機の
製作のために黒鉛製の回転接触部品を使用することも知
られている。
【００１０】黒鉛製の回転接触部品の機械強度を超える
回転接触部品の機械強度を得るために、ドイツ特許出願
ＤＥ３２３０２９８によって、前記部品を複合金属黒鉛
から、特に粉末の青銅または銅と焼結によって緻密にし
た黒鉛の混合物から製作することが知られている。この
方法は電気機器の摺動電気接点には応用が知られていな
い。
回転接触部品の機械強度を得るために、ドイツ特許出願
ＤＥ３２３０２９８によって、前記部品を複合金属黒鉛
から、特に粉末の青銅または銅と焼結によって緻密にし
た黒鉛の混合物から製作することが知られている。この
方法は電気機器の摺動電気接点には応用が知られていな
い。
【００１１】磨滅部品が、一般的に、銅の比率を大抵の
場合８５％未満として、金属相の不完全焼結または含浸
によって得られた金属黒鉛複合物であるブラシの使用が
知られている。
場合８５％未満として、金属相の不完全焼結または含浸
によって得られた金属黒鉛複合物であるブラシの使用が
知られている。
【００１２】
【００１３】電気機器の信頼性は技術的解決の選択にお
いて重要性が増している基準である。この基準は、電気
機器が装置や自動車などの、複雑なことが多い、全体の
一部を構成するためのものであるときに決定的になる、
なぜなら全体の構成要素の一つが時期より早く故障すれ
ば全体の信頼性が低下し、保守コストが増すからであ
る。
いて重要性が増している基準である。この基準は、電気
機器が装置や自動車などの、複雑なことが多い、全体の
一部を構成するためのものであるときに決定的になる、
なぜなら全体の構成要素の一つが時期より早く故障すれ
ば全体の信頼性が低下し、保守コストが増すからであ
る。
【００１４】信頼性の基準は、停止を招くか修理を必要
とする最初の故障に至るまでの、保守と監視を必要とし
ない、機械の運転時間に対応する寿命によって表され
る。
とする最初の故障に至るまでの、保守と監視を必要とし
ない、機械の運転時間に対応する寿命によって表され
る。
【００１５】ところが、電気機器の寿命は摺動電気接点
の磨耗によって制限されることが多い。既知の材料の使
用に基づく通常の用途において、既知の寿命期間は最大
１５００時間程度である。
の磨耗によって制限されることが多い。既知の材料の使
用に基づく通常の用途において、既知の寿命期間は最大
１５００時間程度である。
【００１６】しかしながら、かかる寿命期間は大抵の用
途分野では十分であるが、自動車などの分野では、１５
００時間を遥かに超える寿命期間がますます求められて
いる。
途分野では十分であるが、自動車などの分野では、１５
００時間を遥かに超える寿命期間がますます求められて
いる。
【００１７】本発明の主たる目的は、炭素化材料を含む
ブラシに関する磨滅率が１５００時間を遥かに超える寿
命をもたらす黒鉛銅複合材料製の回転接触部品である。
ブラシに関する磨滅率が１５００時間を遥かに超える寿
命をもたらす黒鉛銅複合材料製の回転接触部品である。
【００１８】
【００１９】本発明によれば、電動機または発電機など
の電気機器の回転要素のための、継ぎ環または円筒形の
整流子などの、回転接触部品は、焼結銅黒鉛複合材料で
構成され、前記複合材料に銅または銅合金が重量で９０
から９８％含まれ、前記複合材料の有効密度が６．５か
ら８．５の間であり、黒鉛の薄片が前記回転接触部品の
対称軸に対して強く配向され、即ち黒鉛薄片の５０％を
越える主軸Ｐが前記対称軸に対して４５度未満の角度で
傾けられ、それによって電気抵抗と曲げ強さの非等方性
が極めて強調され、即ち電気抵抗ｒｈｏ｜｜／ｒｈｏ⊥
の比Ｒｈｏが１．２を越え、曲げ強さＲ｜｜／Ｒ⊥の比
Ｒが０．８を下回ることを特徴とする、ここで｜｜は前
記対称軸に平行な方向を、⊥は垂直方向を示す。回転接
触部品の対称軸は電気機器の回転要素の回転軸に対応す
る。薄片の見かけ平面にほぼ垂直な、黒鉛薄片の主軸Ｐ
は薄片の黒鉛粒子の基底面に垂直な結晶学軸ｃの平均配
向に対応する。好適には、黒鉛薄片の粒子は最大寸法が
２００μｍを下回り、前記粒子の少なくとも９０％が１
００μｍ未満の最大寸法を有する。もっと大きな寸法の
粒子は、高い不良率を招き、機械的制約が大きくなりす
ぎる。好適には、回転接触部品の回転要素の電気導体へ
の接続は接点部品に固定された１つまたは複数個の電気
接続導体によって実現される。接続導体は銅とその合
金、またはアルミニウムとその合金などの、既知の一切
の導体材料製とすることができる。
の電気機器の回転要素のための、継ぎ環または円筒形の
整流子などの、回転接触部品は、焼結銅黒鉛複合材料で
構成され、前記複合材料に銅または銅合金が重量で９０
から９８％含まれ、前記複合材料の有効密度が６．５か
ら８．５の間であり、黒鉛の薄片が前記回転接触部品の
対称軸に対して強く配向され、即ち黒鉛薄片の５０％を
越える主軸Ｐが前記対称軸に対して４５度未満の角度で
傾けられ、それによって電気抵抗と曲げ強さの非等方性
が極めて強調され、即ち電気抵抗ｒｈｏ｜｜／ｒｈｏ⊥
の比Ｒｈｏが１．２を越え、曲げ強さＲ｜｜／Ｒ⊥の比
Ｒが０．８を下回ることを特徴とする、ここで｜｜は前
記対称軸に平行な方向を、⊥は垂直方向を示す。回転接
触部品の対称軸は電気機器の回転要素の回転軸に対応す
る。薄片の見かけ平面にほぼ垂直な、黒鉛薄片の主軸Ｐ
は薄片の黒鉛粒子の基底面に垂直な結晶学軸ｃの平均配
向に対応する。好適には、黒鉛薄片の粒子は最大寸法が
２００μｍを下回り、前記粒子の少なくとも９０％が１
００μｍ未満の最大寸法を有する。もっと大きな寸法の
粒子は、高い不良率を招き、機械的制約が大きくなりす
ぎる。好適には、回転接触部品の回転要素の電気導体へ
の接続は接点部品に固定された１つまたは複数個の電気
接続導体によって実現される。接続導体は銅とその合
金、またはアルミニウムとその合金などの、既知の一切
の導体材料製とすることができる。
【００２０】本発明の変型によれば、１個または複数個
の接続導体が有利に固定された接触部品は別個の全体を
形成し、それは個別に製造し、次いで回転要素の軸部に
固定することができる。この全体は好適には、互いに対
して、また回転軸に対して接触部品の十分な位置づけを
保証することのできる、必要ならば荷電したポリマー樹
脂などの、絶縁材料製の支え部品によって維持される。
出願人は意外なことに、実施例が示す如く、本発明によ
る回転接触部品が摺動接点の寿命期間を先行技術のもの
より遥かに長くすることを発見した。このことには、従
来説明がなされていない、また特に材料の機械特性に関
して、先行技術の通常の教示内容に反している。寿命期
間の増加は電流下での摩擦機構と接触による電気的現象
の変化によるものと見られる。本発明による回転接触部
品は電気機器の大きな変更なしに先行技術の部品に取っ
て代わり、より低い接触電圧降下、より少ない振動、よ
り低い音響レベルとより少ない電磁ノイズを生じ、溶接
や嵌合などの、周知の技術によって電気導体と容易に電
気的に結合できるという利点がある。本発明の第２の目
的は本発明の第１の目的の回転接触部品の経済的製造法
である。
の接続導体が有利に固定された接触部品は別個の全体を
形成し、それは個別に製造し、次いで回転要素の軸部に
固定することができる。この全体は好適には、互いに対
して、また回転軸に対して接触部品の十分な位置づけを
保証することのできる、必要ならば荷電したポリマー樹
脂などの、絶縁材料製の支え部品によって維持される。
出願人は意外なことに、実施例が示す如く、本発明によ
る回転接触部品が摺動接点の寿命期間を先行技術のもの
より遥かに長くすることを発見した。このことには、従
来説明がなされていない、また特に材料の機械特性に関
して、先行技術の通常の教示内容に反している。寿命期
間の増加は電流下での摩擦機構と接触による電気的現象
の変化によるものと見られる。本発明による回転接触部
品は電気機器の大きな変更なしに先行技術の部品に取っ
て代わり、より低い接触電圧降下、より少ない振動、よ
り低い音響レベルとより少ない電磁ノイズを生じ、溶接
や嵌合などの、周知の技術によって電気導体と容易に電
気的に結合できるという利点がある。本発明の第２の目
的は本発明の第１の目的の回転接触部品の経済的製造法
である。
【００２１】本発明の方法は次の過程から成る： ・黒鉛粉と、銅または銅合金の粉と、少なくとも１つの
固体潤滑剤の混合物の調製、 ・圧縮軸が前記部品の対称軸と一致するように、型の中
で混合物を低温で軸方向に圧縮することによる粗成形部
品の形成、 ・還元雰囲気内での粗成形部品の焼成。 好適には、黒鉛薄片の粒子は最大寸法が２００μｍを下
回り、前記粒子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の
最大寸法を有する。好適には、銅の粉末の粒子の最大寸
法は黒鉛粒子のそれに近似し、２００μｍを下回り、銅
粒子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の最大寸法を
有する。黒鉛と銅の粒子の寸法が大きく違いすぎると特
に機械特性が低下し、多孔性が増す。銅の粒子が大きす
ぎると、欠陥の数が許容できなくなり、機械的制約が大
きくなる。銅を元にした前記粉の粒子は好適には、不規
則な表面形態、即ち電解法で得られるような、樹枝状構
造その他の形態を有する。電解による銅を使用すること
が有利である。混合物の固体潤滑剤は、ステアリン酸塩
などの、既知の固体潤滑剤の中から選択される。固体潤
滑剤の比率は好適には、焼結の際に大きな孔を残さずに
成型の際に十分な潤滑を確保するように重量の５％未満
とする。圧縮圧力は、困難な圧縮状態を必要とすること
なしに、十分な圧縮を確保するように好適には１５０と
３５０ＭＰａの間である。焼結温度は好適には５００と
１０５０℃の間である。５００℃未満の温度では焼成が
不安定になり、１０５０℃を超える温度では、銅粒子が
軟化しすぎてついには融解し、特に黒鉛粒子の配分が不
均質になる。コストと迅速性から、焼結作業は７００か
ら９００℃の間で実施するのが有利である。焼結温度の
維持時間は、二次再結晶化と欠陥と制約の出現を防止し
ながら、完全な焼結を保証するために、好適には１時間
から５時間の間から選択する。圧縮段階で、電気導体を
回転接触部品内に嵌合するのが有利である。粗成型部品
の形成段階で１つまたは複数個の電気接続導体を回転接
触部品に固定するのが有利である。好適には、接続導体
は導体の周囲に前記混合物を軸方向に圧縮して固定す
る。
固体潤滑剤の混合物の調製、 ・圧縮軸が前記部品の対称軸と一致するように、型の中
で混合物を低温で軸方向に圧縮することによる粗成形部
品の形成、 ・還元雰囲気内での粗成形部品の焼成。 好適には、黒鉛薄片の粒子は最大寸法が２００μｍを下
回り、前記粒子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の
最大寸法を有する。好適には、銅の粉末の粒子の最大寸
法は黒鉛粒子のそれに近似し、２００μｍを下回り、銅
粒子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の最大寸法を
有する。黒鉛と銅の粒子の寸法が大きく違いすぎると特
に機械特性が低下し、多孔性が増す。銅の粒子が大きす
ぎると、欠陥の数が許容できなくなり、機械的制約が大
きくなる。銅を元にした前記粉の粒子は好適には、不規
則な表面形態、即ち電解法で得られるような、樹枝状構
造その他の形態を有する。電解による銅を使用すること
が有利である。混合物の固体潤滑剤は、ステアリン酸塩
などの、既知の固体潤滑剤の中から選択される。固体潤
滑剤の比率は好適には、焼結の際に大きな孔を残さずに
成型の際に十分な潤滑を確保するように重量の５％未満
とする。圧縮圧力は、困難な圧縮状態を必要とすること
なしに、十分な圧縮を確保するように好適には１５０と
３５０ＭＰａの間である。焼結温度は好適には５００と
１０５０℃の間である。５００℃未満の温度では焼成が
不安定になり、１０５０℃を超える温度では、銅粒子が
軟化しすぎてついには融解し、特に黒鉛粒子の配分が不
均質になる。コストと迅速性から、焼結作業は７００か
ら９００℃の間で実施するのが有利である。焼結温度の
維持時間は、二次再結晶化と欠陥と制約の出現を防止し
ながら、完全な焼結を保証するために、好適には１時間
から５時間の間から選択する。圧縮段階で、電気導体を
回転接触部品内に嵌合するのが有利である。粗成型部品
の形成段階で１つまたは複数個の電気接続導体を回転接
触部品に固定するのが有利である。好適には、接続導体
は導体の周囲に前記混合物を軸方向に圧縮して固定す
る。
【００２２】本発明の有利な変型によれば、本発明によ
る粗成型部品の形成および焼結過程の後、接触部品を、
整流子ユニットのような、別個の硬質ユニットを形成
し、次にそれを回転要素の軸部に固定できるように組み
立てるのが有利である。
る粗成型部品の形成および焼結過程の後、接触部品を、
整流子ユニットのような、別個の硬質ユニットを形成
し、次にそれを回転要素の軸部に固定できるように組み
立てるのが有利である。
【００２３】本発明による製造法は有機または金属の結
合剤添加を必要としないという利点がある。本発明によ
る方法はさらに所望の寸法の、ただ１つの補足加工しか
必要としない回転接触部品を生産するという利点もあ
る。
合剤添加を必要としないという利点がある。本発明によ
る方法はさらに所望の寸法の、ただ１つの補足加工しか
必要としない回転接触部品を生産するという利点もあ
る。
【００２４】
【００２５】本発明は、例として示され、制限的では全
くない下記の図を参照してもっとよく理解できるだろ
う。
くない下記の図を参照してもっとよく理解できるだろ
う。
【００２６】図１は回転要素（１）と、少なくとも１つ
の回転接触部品（２）と少なくともブラシを備えた電気
機器の摺動電気接点の構成を概略的に示し、ブラシは支
持機構のない磨耗部品（３）しか示されていない。回転
要素の回転軸（４）はここでは回転接触部品（２）の対
称軸と一致している。示された回転方向は恣意的なもの
である。方向ｔ、ａとｒはそれぞれ回転接触部品の正接
方向、回転軸に平行な軸方向と、同じ回転軸と摺動電気
接点に対する放射状方向に対応する。
の回転接触部品（２）と少なくともブラシを備えた電気
機器の摺動電気接点の構成を概略的に示し、ブラシは支
持機構のない磨耗部品（３）しか示されていない。回転
要素の回転軸（４）はここでは回転接触部品（２）の対
称軸と一致している。示された回転方向は恣意的なもの
である。方向ｔ、ａとｒはそれぞれ回転接触部品の正接
方向、回転軸に平行な軸方向と、同じ回転軸と摺動電気
接点に対する放射状方向に対応する。
【００２７】図２中のａ）は回転軸（４）の周囲を回転
する電動機の回転要素（１）を模式的に示している。摺
動電気接点は磨滅部品（３）しか示されていないブラシ
と、複数個の刃（６）を備えた円筒形の整流子（５）と
から成る。図２中のｂ）は回転軸（４）の周囲を回転す
る交流発電機の回転要素（１）を模式的に示している。
摺動電気接点は磨滅部品（３）しか示されていないブラ
シと、継ぎ環（７）とから成る。
する電動機の回転要素（１）を模式的に示している。摺
動電気接点は磨滅部品（３）しか示されていないブラシ
と、複数個の刃（６）を備えた円筒形の整流子（５）と
から成る。図２中のｂ）は回転軸（４）の周囲を回転す
る交流発電機の回転要素（１）を模式的に示している。
摺動電気接点は磨滅部品（３）しか示されていないブラ
シと、継ぎ環（７）とから成る。
【００２８】図３は黒鉛粒子（８）で構成され、主軸Ｐ
が対称軸に平行な全体軸（４０）に対して角度Ａだけ傾
いている薄片（９）とから成る、回転接触部品（２）の
軸方向断面を模式的に示している。
が対称軸に平行な全体軸（４０）に対して角度Ａだけ傾
いている薄片（９）とから成る、回転接触部品（２）の
軸方向断面を模式的に示している。
【００２９】図４は本発明による回転接触部品の軸方向
断面の顕微鏡写真である。
断面の顕微鏡写真である。
【００３０】図５は電動機の回転要素、即ち回転子の長
手方向断面を模式的に示し、回転要素は軸部（１０）、
駆動発電子（１１）と整流子ユニット（１２）を備えて
いる。発電子（１１）はコイル（１３）と大抵の場合は
鉄片（１４）とから成る。整流子ユニット（１２）は個
々の回転接触部品を構成する整流子の刃（１５）と、コ
イル（１３）への接続導体（１６）と絶縁材料製の支え
部品（１７）とから成る。図を簡略化するためにコイル
への接続は２つしか図示されていない。
手方向断面を模式的に示し、回転要素は軸部（１０）、
駆動発電子（１１）と整流子ユニット（１２）を備えて
いる。発電子（１１）はコイル（１３）と大抵の場合は
鉄片（１４）とから成る。整流子ユニット（１２）は個
々の回転接触部品を構成する整流子の刃（１５）と、コ
イル（１３）への接続導体（１６）と絶縁材料製の支え
部品（１７）とから成る。図を簡略化するためにコイル
への接続は２つしか図示されていない。
【００３１】図６は後に回転要素に取り付けることので
きる別個の接触部品ユニット（２０）を得るための本発
明による製造法の実施態様の軸方向の半横断面を示して
いる。第１の変型によれば、第１段階には導体材料のＮ
個の接続部品の形成が含まれる（過程ａ）。本発明によ
る混合物は次に、本発明によって、接続部品の部分の周
囲で圧縮される（過程ｂ）。焼結過程の後、接続導体
（１６）の付いた接触部品（１５）は組み立てられ、絶
縁材料製の支え部品（１７）によって維持される（過程
ｃ）。次に、刃の間に必要な間隔（１８）を作り出し
（過程ｄ）、最終製品（２０）を得るために、加工など
の、周知の一切の手段によって、接触部品の間を互いに
電気的に分離する。
きる別個の接触部品ユニット（２０）を得るための本発
明による製造法の実施態様の軸方向の半横断面を示して
いる。第１の変型によれば、第１段階には導体材料のＮ
個の接続部品の形成が含まれる（過程ａ）。本発明によ
る混合物は次に、本発明によって、接続部品の部分の周
囲で圧縮される（過程ｂ）。焼結過程の後、接続導体
（１６）の付いた接触部品（１５）は組み立てられ、絶
縁材料製の支え部品（１７）によって維持される（過程
ｃ）。次に、刃の間に必要な間隔（１８）を作り出し
（過程ｄ）、最終製品（２０）を得るために、加工など
の、周知の一切の手段によって、接触部品の間を互いに
電気的に分離する。
【００３２】別の変型によれば、第１段階には接続導体
を含む初期部品の形成が含まれる（過程ａ’）。混合物
は次に、本発明によって、この部品の一部の周囲で圧縮
される（過程ｂ’）。焼結過程の後、支え部品（１７）
を形成し（過程ｃ’）、刃の間に必要な間隔（１８）を
作り出し（過程ｄ）、最終製品（２０）を得るために、
加工などの、周知の一切の手段によって、接触部品の間
を互いに電気的に分離する。接触部品の電気的分離作業
は部分的に、支え部品の形成過程の前に実施することが
できる。
を含む初期部品の形成が含まれる（過程ａ’）。混合物
は次に、本発明によって、この部品の一部の周囲で圧縮
される（過程ｂ’）。焼結過程の後、支え部品（１７）
を形成し（過程ｃ’）、刃の間に必要な間隔（１８）を
作り出し（過程ｄ）、最終製品（２０）を得るために、
加工などの、周知の一切の手段によって、接触部品の間
を互いに電気的に分離する。接触部品の電気的分離作業
は部分的に、支え部品の形成過程の前に実施することが
できる。
【００３３】
【００３４】実施例１：
【００３５】１２Ｖ交流発電機の継ぎ環を先行技術と本
発明に従って製作した。先行技術による発電機の継ぎ環
は焼き鈍ししていない銅の管状の形材の加工によって製
作した。本発明による継ぎ環は電解銅と天然黒鉛の粉末
から、本発明の方法によって製作した。銅と黒鉛の粒子
の最大寸法はほぼ同じで、２００μｍを下回り、前記粒
子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の最大寸法を有
する。固体潤滑剤はステアリン亜鉛であった（いずれの
場合にも重量でおよそ０．４％）。電解銅と天然黒鉛の
粉末とステアリン酸亜鉛は既知の技術によって、異なる
比率で混合した。粗成型部品は１９５ＭＰａの圧力の下
で型の中で混合物を軸方向に圧縮して形成した。粗部品
の密度はおよそ７．２であった。粗成型部品は、およそ
４０％の水素と６０％の窒素を含む還元性雰囲気内で毎
時５０℃で加熱した後、３時間８５０℃で焼結した。得
られた部品の顕微鏡断面写真は図４に示した。電気抵抗
率は４点法で測定した。曲げ強さは、寸法が３６ｍｍ×
２０ｍｍ×１１．３ｍｍの試験片で、２つの下部接点の
間の間隔を２７ｍｍとして３点法で測定した。寿命試験
は実際の使用条件で試験台で実施した。いずれの場合に
も、電流は３．５Ａ、温度は１００℃、回転速度は１０
０００ｒ．ｐ．ｍ．であった。発電機は試験の間連続運
転した。試験は、放射状方向ｒに圧縮したＬＣＬ Ｃ７
３６４種の金属黒鉛ブラシで実施した。ブラシの断面は
４．６ｍｍ×６．４ｍｍ、有効長さは１０ｍｍであっ
た。得られた結果は表１にまとめた。Ｄは密度を意味す
る。％Ｃｕと％Ｃはそれぞれ焼結部品の重量に対する銅
と天然黒鉛の比率に対応する。寿命は発電機の運転開始
からブラシの１つおよび／または継ぎ環の１つの完全な
磨滅による最初の故障までの経過時間である。
発明に従って製作した。先行技術による発電機の継ぎ環
は焼き鈍ししていない銅の管状の形材の加工によって製
作した。本発明による継ぎ環は電解銅と天然黒鉛の粉末
から、本発明の方法によって製作した。銅と黒鉛の粒子
の最大寸法はほぼ同じで、２００μｍを下回り、前記粒
子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の最大寸法を有
する。固体潤滑剤はステアリン亜鉛であった（いずれの
場合にも重量でおよそ０．４％）。電解銅と天然黒鉛の
粉末とステアリン酸亜鉛は既知の技術によって、異なる
比率で混合した。粗成型部品は１９５ＭＰａの圧力の下
で型の中で混合物を軸方向に圧縮して形成した。粗部品
の密度はおよそ７．２であった。粗成型部品は、およそ
４０％の水素と６０％の窒素を含む還元性雰囲気内で毎
時５０℃で加熱した後、３時間８５０℃で焼結した。得
られた部品の顕微鏡断面写真は図４に示した。電気抵抗
率は４点法で測定した。曲げ強さは、寸法が３６ｍｍ×
２０ｍｍ×１１．３ｍｍの試験片で、２つの下部接点の
間の間隔を２７ｍｍとして３点法で測定した。寿命試験
は実際の使用条件で試験台で実施した。いずれの場合に
も、電流は３．５Ａ、温度は１００℃、回転速度は１０
０００ｒ．ｐ．ｍ．であった。発電機は試験の間連続運
転した。試験は、放射状方向ｒに圧縮したＬＣＬ Ｃ７
３６４種の金属黒鉛ブラシで実施した。ブラシの断面は
４．６ｍｍ×６．４ｍｍ、有効長さは１０ｍｍであっ
た。得られた結果は表１にまとめた。Ｄは密度を意味す
る。％Ｃｕと％Ｃはそれぞれ焼結部品の重量に対する銅
と天然黒鉛の比率に対応する。寿命は発電機の運転開始
からブラシの１つおよび／または継ぎ環の１つの完全な
磨滅による最初の故障までの経過時間である。
【００３６】
【表１】
【００３７】事例１は従来技術によって製作した発電機
継ぎ環に関するものである。事例２から５は本発明によ
る製造法に従って焼結によって製作した継ぎ環に関する
ものであり、銅と黒鉛の比率は事例３と４の発明に対応
している。それぞれの事例は異なる発電機での３回のテ
ストに対応している。これらの結果は本発明の発電機の
継ぎ環の場合は寿命が１５００時間を遥かに超えること
を示している。
継ぎ環に関するものである。事例２から５は本発明によ
る製造法に従って焼結によって製作した継ぎ環に関する
ものであり、銅と黒鉛の比率は事例３と４の発明に対応
している。それぞれの事例は異なる発電機での３回のテ
ストに対応している。これらの結果は本発明の発電機の
継ぎ環の場合は寿命が１５００時間を遥かに超えること
を示している。
【００３８】実施例２：
【００３９】１２Ｖ補助電動機の円筒形の整流子を先行
技術と本発明に従って製作した。先行技術による整流子
は焼き鈍ししていない銅の管状の形材の加工によって製
作した。本発明による整流子は下記の点を除いて実施例
１の製造法によって電解銅と天然黒鉛の粉末から製作し
た。圧縮圧力は２２０ＭＰａであった。焼結は７００℃
で４時間。黒鉛の薄片の配向は実施例１と同じであっ
た。寿命試験は実際の使用条件で試験台で実施した。い
ずれの場合にも、電流は２３．０Ａ、電圧は１１．７５
Ｖ、回転速度は２５００ｒ．ｐ．ｍ．であった。電動機
は試験の間連続運転した。試験は、接線方向ｔに圧縮し
たＬＣＬ Ｃ７２７３種の金属黒鉛ブラシで実施した。
ブラシの断面は８ｍｍ×９ｍｍ、有効長さは１０ｍｍで
あった。得られた結果は表２にまとめた。記号は実施例
１と同じである。寿命は電動機の運転開始からブラシの
１つおよび／または整流子の１つの完全な磨滅による最
初の故障までの経過時間である。事例１は先行技術によ
って実施した整流子に関するものである。事例２と３は
本発明による整流子に対応する。それぞれの事例は異な
る電動機での３回のテストに対応している。
技術と本発明に従って製作した。先行技術による整流子
は焼き鈍ししていない銅の管状の形材の加工によって製
作した。本発明による整流子は下記の点を除いて実施例
１の製造法によって電解銅と天然黒鉛の粉末から製作し
た。圧縮圧力は２２０ＭＰａであった。焼結は７００℃
で４時間。黒鉛の薄片の配向は実施例１と同じであっ
た。寿命試験は実際の使用条件で試験台で実施した。い
ずれの場合にも、電流は２３．０Ａ、電圧は１１．７５
Ｖ、回転速度は２５００ｒ．ｐ．ｍ．であった。電動機
は試験の間連続運転した。試験は、接線方向ｔに圧縮し
たＬＣＬ Ｃ７２７３種の金属黒鉛ブラシで実施した。
ブラシの断面は８ｍｍ×９ｍｍ、有効長さは１０ｍｍで
あった。得られた結果は表２にまとめた。記号は実施例
１と同じである。寿命は電動機の運転開始からブラシの
１つおよび／または整流子の１つの完全な磨滅による最
初の故障までの経過時間である。事例１は先行技術によ
って実施した整流子に関するものである。事例２と３は
本発明による整流子に対応する。それぞれの事例は異な
る電動機での３回のテストに対応している。
【００４０】
【表２】
【００４１】これらの結果は本発明の整流子の場合は寿
命が１５００時間を遥かに超えることを示している。
命が１５００時間を遥かに超えることを示している。
【００４２】実施例３：
【００４３】１０００Ｗ、２３０Ｖの掃除機の電動機の
円筒形の整流子を先行技術と本発明に従って製作した。
先行技術による整流子はＯＦＨＣ銅の延伸形材の加工に
よって得られた個々の刃の組立によって製作した。本発
明による整流子は下記の点を除いて実施例１の製造法に
よって電解銅と天然黒鉛の粉末から製作した。圧縮圧力
は２４０ＭＰａであった。焼結は９００℃で２．５時
間。黒鉛の薄片の配向は実施例１と同じであった。寿命
試験は実際の使用条件で試験台で実施した。いずれの場
合にも、電流は５Ａ、回転速度は２５０００ｒ．ｐ．
ｍ．であった。電動機は試験を通じて周期的（３０秒停
止、３０秒運転）に運転した。試験は、接線方向ｔに圧
縮したＬＣＬ Ａ１４９種の炭素黒鉛ブラシで実施し
た。ブラシの断面は６．３ｍｍ×１１．３ｍｍ、有効長
さは２０ｍｍであった。得られた結果は表３にまとめ
た。記号は実施例１と同じである。寿命は電動機の運転
開始からブラシの１つおよび／または整流子の１つの完
全な磨滅による最初の故障までの経過時間である。事例
１は先行技術によって実施した整流子に関するものであ
る。事例２と３は本発明による整流子に対応する。それ
ぞれの事例は異なる電動機での３回のテストに対応して
いる。
円筒形の整流子を先行技術と本発明に従って製作した。
先行技術による整流子はＯＦＨＣ銅の延伸形材の加工に
よって得られた個々の刃の組立によって製作した。本発
明による整流子は下記の点を除いて実施例１の製造法に
よって電解銅と天然黒鉛の粉末から製作した。圧縮圧力
は２４０ＭＰａであった。焼結は９００℃で２．５時
間。黒鉛の薄片の配向は実施例１と同じであった。寿命
試験は実際の使用条件で試験台で実施した。いずれの場
合にも、電流は５Ａ、回転速度は２５０００ｒ．ｐ．
ｍ．であった。電動機は試験を通じて周期的（３０秒停
止、３０秒運転）に運転した。試験は、接線方向ｔに圧
縮したＬＣＬ Ａ１４９種の炭素黒鉛ブラシで実施し
た。ブラシの断面は６．３ｍｍ×１１．３ｍｍ、有効長
さは２０ｍｍであった。得られた結果は表３にまとめ
た。記号は実施例１と同じである。寿命は電動機の運転
開始からブラシの１つおよび／または整流子の１つの完
全な磨滅による最初の故障までの経過時間である。事例
１は先行技術によって実施した整流子に関するものであ
る。事例２と３は本発明による整流子に対応する。それ
ぞれの事例は異なる電動機での３回のテストに対応して
いる。
【００４４】
【表３】
【００４５】従って、実施例２の補助電動機と同じ比率
で寿命が相対的に増加していることがわかる。
で寿命が相対的に増加していることがわかる。
【図１】回転要素と、少なくとも１つの回転接触部品と
少なくともブラシを備えた電気機器の摺動電気接点の構
成を概略的に示す図
少なくともブラシを備えた電気機器の摺動電気接点の構
成を概略的に示す図
【図２】回転軸の周囲を回転する電動機または交流発電
機の回転要素を模式的に示す図
機の回転要素を模式的に示す図
【図３】回転接触部品の軸方向断面
【図４】本発明による回転接触部品の軸方向断面の顕微
鏡写真
鏡写真
【図５】電動機の回転要素、即ち回転子の長手方向断面
を模式的に示す図
を模式的に示す図
【図６】接触部品ユニットを得るための本発明による製
造法の実施態様の軸方向の半横断面
造法の実施態様の軸方向の半横断面
１ 回転要素 ２ 回転接触部品 ３ 摩滅物品 ４ 回転軸 ７ 継ぎ環 ８ 黒鉛粒子 ９ 薄片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック カムレール フランス共和国， 80000 アミアン，リ ュ ダルル，４ (72)発明者 ミシェル カルエール フランス共和国， 80650 ヴィニャクー ル，シュマン ドゥ ラ カヴェ，300
Claims (21)
- 【請求項１】 焼結銅黒鉛複合材料で構成された電気機
器の回転要素のための回転電気接触部品において、前記
複合材料に銅または銅合金が重量で９０から９８％含ま
れ、前記複合材料の有効密度が６．５から８．５の間で
あり、黒鉛の薄片が前記回転接触部品の対称軸に対して
強く配向され、即ち黒鉛薄片の５０％を越える主軸Ｐが
前記回転接触部品の対称軸に対して４５度未満の角度で
傾けられ、それによって電気抵抗と曲げ強さの非等方性
が極めて強調され、即ち、｜｜が前記対称軸に平行な方
向を、⊥が垂直方向を示すとき、電気抵抗ｒｈｏ｜｜／
ｒｈｏ⊥の比Ｒｈｏが１．２を越え、曲げ強さＲ｜｜／
Ｒ⊥の比Ｒが０．８を下回ることを特徴とする回転接触
部品。 - 【請求項２】 請求項２に記載の回転接触部品におい
て、黒鉛が天然黒鉛であることを特徴とする回転接触部
品。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の回転接触部品
において、黒鉛薄片の粒子は最大寸法が２００μｍを下
回り、前記粒子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の
最大寸法を有することを特徴とする回転接触部品。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一つに記載の
回転接触部品の製造法において、 ・黒鉛粉と、銅または銅合金の粉と、少なくとも１つの
固体潤滑剤の混合物の調製過程と、 ・圧縮軸が前記部品の対称軸と一致するように、型の中
で混合物を低温で軸方向に圧縮することによる粗成形部
品の形成過程と、 ・還元雰囲気内での粗成形部品の焼成過程：とから成る
ことを特徴とする製造法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の回転接触部品の製造法
において、銅または銅合金の前記粉の粒子が樹枝状表面
または類似の形態を有することを特徴とする製造法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の回転接触部品
の製造法において、銅が電解による銅であることを特徴
とする製造法。 - 【請求項７】 請求項４から６のいずれか一つに記載の
回転接触部品の製造法において、銅粉末の粒子は最大寸
法が黒鉛の粒子の寸法に近く、２００μｍを下回り、前
記銅粒子の少なくとも９０％が１００μｍ未満の最大寸
法を有することを特徴とする製造法。 - 【請求項８】 請求項４から７のいずれか一つに記載の
回転接触部品の製造法において、固体潤滑剤の比率が重
量で５％未満であることを特徴とする製造法。 - 【請求項９】 請求項４から８のいずれか一つに記載の
回転接触部品の製造法において、固体潤滑剤がステアリ
ン酸塩であることを特徴とする製造法。 - 【請求項１０】 請求項４から９のいずれか一つに記載
の回転接触部品の製造法において、圧縮圧力が１５０と
３５０ＭＰａの間であることを特徴とする製造法。 - 【請求項１１】 請求項４から１０のいずれか一つに記
載の回転接触部品の製造法において、焼結温度が５００
と１０５０℃の間であることを特徴とする製造法。 - 【請求項１２】 請求項４から１１のいずれか一つに記
載の回転接触部品の製造法において、焼結温度が７００
から９００℃の間であることを特徴とする製造法。 - 【請求項１３】 請求項４から１２のいずれか一つに記
載の回転接触部品の製造法において、焼結温度の維持時
間が１時間から５時間の間であることを特徴とする製造
法。 - 【請求項１４】 請求項４から１３のいずれか一つに記
載の回転接触部品の製造法において、電気導体が圧縮段
階で回転接触部品内に嵌合されることを特徴とする製造
法。 - 【請求項１５】 請求項４から１３のいずれか一つに記
載の製造法において、圧縮段階で少なくとも１本の電気
接続導体を接続導体の周囲に前記混合物を軸方向に圧縮
して回転接触部品に固定することを特徴とする製造法。 - 【請求項１６】 回転接触部品ユニットにおいて、絶縁
材料の支え部品と請求項１から３のいずれか一つによる
回転接触部品を含むことを特徴とするユニット。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載のユニットにおい
て、少なくとも１つの電気接続部品がそれぞれの接触部
品に固定されていることを特徴とするユニット。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載のユニットの製造法
において、１つまたは複数個の接続部品が圧縮段階で接
続部品の周囲に前記混合物を軸方向に圧縮して回転接触
部品に固定されることを特徴とする製造法。 - 【請求項１９】 請求項１７に記載のユニットの製造法
において、伝導材料製の初期部品の製造過程と、この初
期部品の一部の周囲に前記混合物を軸方向に圧縮する過
程と、既知の一切の手段によって回転接触部品の間で電
気的に分離する過程とから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２０】 請求項１から３に記載の回転接触部品
を少なくとも１つ含むことを特徴とする電気機器。 - 【請求項２１】 請求項１６または１７に記載のユニッ
トを含むことを特徴とする電気機器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9506334A FR2734669B1 (fr) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | Bagues d'alternateurs et collecteurs cylindriques en materiau composite cupro-graphitique fritee |
| FR9506334 | 1995-05-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08331811A true JPH08331811A (ja) | 1996-12-13 |
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Family
ID=9479445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14974896A Expired - Fee Related JP3711174B2 (ja) | 1995-05-22 | 1996-05-22 | 焼結した銅黒鉛複合材料製の交流発電機の継ぎ環と円筒形の整流子 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5789842A (ja) |
| EP (1) | EP0744793B1 (ja) |
| JP (1) | JP3711174B2 (ja) |
| AT (1) | ATE176363T1 (ja) |
| DE (1) | DE69601443D1 (ja) |
| FR (1) | FR2734669B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009051094A1 (ja) | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Shimane Prefectural Government | 高熱伝導性を有する金属－黒鉛複合材料およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| EP0935331B1 (en) * | 1997-08-21 | 2008-06-11 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Commutator of improved segment joinability |
| US5912523A (en) * | 1997-10-03 | 1999-06-15 | Mccord Winn Textron Inc. | Carbon commutator |
| JP3450732B2 (ja) * | 1999-01-08 | 2003-09-29 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
| US6833650B2 (en) * | 2000-06-08 | 2004-12-21 | Denso Corporation | Plane commutator of motor having a base made of conductive powder |
| DE10115601C1 (de) * | 2001-03-29 | 2002-09-05 | Kolektor D O O | Trommelkommutator sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE10225789A1 (de) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung eines Schleifrings sowie Schleifringvorrichtung |
| JP2004040844A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Shinano Kenshi Co Ltd | 整流子およびこれを用いた回転電機 |
| FR2865858B1 (fr) * | 2004-02-04 | 2016-10-07 | Carbone Lorraine Applications Electriques | Balais pour moteurs electriques fonctionnant a haute temperature |
| CN100448139C (zh) * | 2006-07-19 | 2008-12-31 | 殷建伟 | 一种铜端环的加工工艺 |
| CN102744571B (zh) * | 2012-07-05 | 2014-08-06 | 武汉雄驰机电设备有限公司 | 大规格铜端环制备工艺 |
| FR3101735B1 (fr) * | 2019-10-03 | 2021-09-03 | Avo Carbon France | Collecteur tournant pour rotor de machine électrique rotative |
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|---|---|---|---|---|
| US2758229A (en) * | 1951-11-22 | 1956-08-07 | Morgan Crucible Co | Commutators and other electric current collectors |
| US4399383A (en) * | 1978-01-26 | 1983-08-16 | Mitsuba Electric Mfg. Co., Ltd. | Gasoline resistant commutator |
| DE3023108C2 (de) * | 1979-07-02 | 1986-04-24 | Aupac K.K., Tokio/Tokyo | Verfahren zum Herstellen eines Kommutators |
| DE2929731A1 (de) * | 1979-07-23 | 1981-02-12 | Ringsdorff Werke Gmbh | Verfahren zum herstellen von lamellen fuer kommutatoren |
| DE3033616A1 (de) * | 1980-09-06 | 1982-04-22 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoff-foerderaggregat und verfahren zur herstellung eines kraftstoff-foerderaggregates |
| DE3230298A1 (de) * | 1981-08-19 | 1983-03-03 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Stromzufuehrungseinrichtung fuer elektrische maschinen |
| ATE120585T1 (de) * | 1985-08-27 | 1995-04-15 | Intercal Co | Elektrischer kontakt mit einlagerungen enthaltendem graphit. |
| JPH02136051A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-24 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 整流子片 |
| GB9118086D0 (en) * | 1991-08-22 | 1991-10-09 | Johnson Electric Sa | A cylindrical carbon segment commutator |
| GB9217259D0 (en) * | 1992-08-14 | 1992-09-30 | Johnson Electric Sa | A planar carbon segment commutor |
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- 1995-05-22 FR FR9506334A patent/FR2734669B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-20 DE DE69601443T patent/DE69601443D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-05-20 AT AT96420180T patent/ATE176363T1/de not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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| DE69601443D1 (de) | 1999-03-11 |
| EP0744793A1 (fr) | 1996-11-27 |
| ATE176363T1 (de) | 1999-02-15 |
| EP0744793B1 (fr) | 1999-01-27 |
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| US5789842A (en) | 1998-08-04 |
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