一種銅與石墨複合的多層電刷的製作方法
2023-05-25 21:33:16 1
專利名稱：一種銅與石墨複合的多層電刷的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電刷，具體地說是一種多層電刷。
背景技術：
傳統的電刷導線是在電刷的刷體壓製成型以後，用手工在刷體上鑽孔， 然後將導線人工連接入孔中，採用此種製備工藝製造的電刷不但產生接觸電 阻增大、脫出拉力小、影響為其配套產品的綜合電性能和品質穩定性，而且 整個製備過程全部為手工操作，效率低下，製作成本高。
另外，為解決電刷工作過程中產生火花、壽命短的問題，日本專利文獻
JP5-15114A公開了一種雙層電刷，其中一層中含銅量比較低，另一層中含 銅量比較高。並沒有對每一層中的含銅量做出具體的說明，僅僅在實施例中 公開了其中一層全部由石墨組成的電刷，另一層含有34%的銅、66%的石墨， 壓制以後這兩層的厚度相同。這種電刷是通過高含銅量部來維持導電性，低 含銅部改進抗磨性。但是，由於每一層中含銅量的不同，降低火花的效果也 不相同，電刷的耐磨性和導電性也會有很大差異。對於一些低電壓高電流的 直流電機來說，使用電阻率大的材料做電刷會嚴重降低電機的功率，所以制 作電刷材料的電阻率必須有合理的值，這樣才能將金屬電刷的導電性能與低 含銅或純石墨的潤滑性、抑制火花性有機地結合起來。
實用新型內容
為此，本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種把導電性和抑制火 花性有機地結合起來的多層電刷，在減少運行過程中產生火花、提高電刷壽 命的同時確保電刷的導電性，並且提供一種導線與刷體接觸電阻小、脫出拉 力大的電刷。為解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的 一種銅 與石墨複合的多層電刷，包括刷體及與所述刷體壓制連接的導線；所述刷體 包括銅的質量百分含量為51-95%的導電層和銅的質量百分含量為0-50°/ 的 潤滑層；所述導線與所述導電層連"l妄。
層，所述中間過渡層中銅的質量百分含量大於等於所述潤滑層中銅的質量百 分含量、小於等於所述導電層中銅的質量百分含量。
上述多層電刷，所述中間過渡層中銅的質量百分含量為10-80%。
上述多層電刷，所述中間過渡層包括多個銅含量遞增層，所述銅含量遞 增層中的銅的質量百分含量自潤滑層至導電層逐漸增大。
上述多層電刷，所述中間過渡層中所述銅含量遞增層的層數為兩層或者 三層或者四層或者五層。
上述多層電刷，所述導線從所述導電層延伸至所述潤滑層。
上述多層電刷，所述潤滑層中銅的質量百分含量為1-20%。
上述多層電刷，所述導電層中銅的質量百分含量為60-80%。
上述多層電刷，所述中間過渡層中銅的質量百分含量為30-60%。
本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點(1 )本實用新 型銅與石墨複合的多層電刷包括刷體及與所述刷體壓制連接的導線，所述刷 體包括銅的質量百分含量為51-95°/。的導電層和銅的質量百分含量為0-50% 的潤滑層，所述導線與所述導電層連接；在本實用新型電刷使用過程中，石 墨含量較高的所述潤滑層能夠有效降低電機運行過程中的火花，而銅含量較 高的所述導電層維持電刷具有良好的導電性，因此使得電刷的導電性和抑制 火花性有機地結合起來，在減少運行過程中產生火花、提高電刷壽命的同時 確保電刷的導電性；與單層的含銅電刷相比，單層的含銅電刷的火花在1.5 級、在汽車啟動機上的壽命為2~ 3萬次，而本實用新型雙層電刷的火花在 1.25級、在汽車啟動機上的壽命為3~4萬次，本實用新型銅與石墨複合的多層電刷為三層或三層以上的時候，抑制火花性能更好、在汽車啟動^L上的
壽命在4~4. 5萬次；所述導電層中銅的含量越高，電刷的導電性能越好， 但是電刷的成本相應增加，所述潤滑層中銅的含量越低，電刷的抑制火花性 和潤滑、耐磨性能越好，但是電刷的導電性下降；優選的導電層中銅的質量 百分含量為60-80%,在確保電刷具有良好導電性的同時，減少銅的使用， 降低電刷的成本，節約資源；優選的潤滑層中銅的質量百分含量為1-20%, 在確保所述潤滑層具有比較好的抑制火花性和潤滑、耐磨性能的同時，通過 增加潤滑層中銅的含量來進一步提高電刷的導電性；由於導線與刷體的導電 層壓制連接，使得導線與刷體接觸電阻小、脫出拉力大。(2)由於刷體還包 括位於所述導電層與所述潤滑層之間的中間過渡層，所述中間過渡層中銅的 質量百分含量大於所述潤滑層中銅的質量百分含量、小於所述導電層中銅的 質量百分含量，使得電刷工作過程中產生的火花等級更小，壽命更長；中間 過渡層中銅的質量百分含量可以為10-80%之間的任意數值，優選的中間過 渡層中銅的質量百分含量為30-60%，使得電刷具有更好的抑制火花性能。(3) 由於所述中間過渡層包括多個銅含量遞增層，所述銅含量遞增層中的銅的質 量百分含量自潤滑層至導電層逐漸增大，所述中間過渡層中所述銅含量遞增 層的層數為兩層或者三層或者四層或者五層d吏得電刷工作過程中產生的火 花等級更小，壽命更長，銅含量遞增層的層數越多，抑制火花的性能更好， 壽命更長。(4)所述導線從所述導電層延伸至所述潤滑層，使得導線的脫出 拉力更大；在確保導線具有合適的脫出拉力的情況下，導線可以僅僅與所述 導電層壓制連接或者延伸至所述中間過渡層，使得導線埋入刷體的長度較 短，節約原材料，也可以使所述潤滑層的可磨損厚度增加，使得電刷使用壽 命延長。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的 具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中 圖l是本實用新型多層電刷的結構示意圖； 圖2是本實用新型多層電刷的另一種結構示意圖；圖3是本實用新型多層電刷的另一種結構示意圖； 圖4是本實用新型多層電刷的另一種結構示意圖。
圖中附圖標記表示為1-刷體，2-導線，3-導電層，4-潤滑層，5-中間 過渡層，61-第一銅含量遞增層，62-第二銅含量遞增層，63-第三銅含量遞 增層，64-第四銅含量遞增層。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例銅與石墨複合的多層電刷包括刷體1及與所述刷 體1壓制連接的導線2，所述刷體1包括銅的質量百分含量為95%的導電層 3和銅的質量百分含量為零的純石墨潤滑層4;本實施例中所述導線2與所 述導電層3連接並延伸至所述潤滑層4。
本實施例的銅與石墨複合的兩層層電刷在生產製造的時候，首先把構成 所述潤滑層4所需要的純石墨料粉加入模具，然後再把構成所述導電層3所 需要的料粉加入上述模具，其中構成所述導電層3所需要的料粉中銅的質量 百分含量為95%、石墨的質量百分含量為5%,最後向構成導電層3的原料中 插入導線2至與構成潤滑層4的原料接觸，加料完畢。利用壓沖幾壓製成型， 隨後熱處理即得如圖1所示本實施例的兩層電刷。
本實施例電刷在使用過程中，所述純石墨潤滑層4可以使電刷具有較好 的抑制火花性，減少電刷的電腐蝕，確保電刷具有比較長的使用壽命，同時 所述銅的質量百分含量為95%的導電層3使電刷具有比較好的導電性，因此 本實施例兩層電刷的導電性和抑制火花性能夠有機地結合起來，在減少運行 過程中產生的火花、提高電刷壽命的同時確保電刷的導電性。與單層的含銅 電刷相比，單層的含銅電刷的火花在1. 5級、在汽車啟動機上的壽命為2 ~ 3萬次，而本實施例雙層電刷的火花在1. 25級、在汽車啟動機上的壽命為 3. 5萬次左右。在本實施例中導線2與刷體1壓制連接，使得導線2與刷體 l接觸電阻小、脫出拉力大；並且，所述導線2從所述導電層3延伸至所述 潤滑層4中，使得導線2的脫出拉力更大；在其它一些實施利中，在確保導 線2具有合適的脫出拉力的情況下，導線2可以僅僅與所述導電層3壓制連接， 一方面使得導線2埋入刷體1中的長度較小，節約原材料，另一方面可 以使潤滑層4的可磨損厚度增加，使得電刷使用壽命延長。
如圖2所示，本實施例銅與石墨複合的多層電刷包括刷體1及與所述刷 體1壓制連接的導線2,所述刷體1包括銅的質量百分含量為60%的導電層 3和銅的質量百分含量為20%的潤滑層4，所述導線2〗又僅與所述導電層3 壓制連接。
本實施例的銅與石墨複合的多層電刷在生產製造的時候，首先把銅的質 量百分含量為20%、石墨的質量百分含量為80%的料粉加入模具，構成潤滑 層4需要的原料；然後再把銅的質量百分含量為60%、石墨的質量百分含量 為40%的料粉加入上述模具，構成導電層3需要的原料；最後向構成所述導 電層3的原料中插入導線2，加料完畢。利用壓機壓製成型，所述導線2^f又 僅與導電層3壓制連接，隨後熱處理即得本實施例的兩層電刷。
由於所述刷體1包括銅的質量百分含量為60%的導電層3和銅的質量百 分含量為20°/。的潤滑層4,與單層的含銅電刷相比，本實施例多層電刷的導 電性和抑制火花性能夠有機地結合起來，在減少運行過程中產生火花、提高 電刷壽命的同時確保電刷的導電性。與單層的含銅電刷相比，單層的含銅電 刷的火花在1. 5級、在汽車啟動機上的壽命為2 ~ 3萬次，本實施例的銅與 石墨複合的雙層電刷的火花在1. 25級，在汽車啟動^L上的壽命為3萬次以 上。因此本實施例銅與石墨複合的雙層電刷抑制火花性能明顯增強，壽命明 顯提高，並且導電性比較好。
如圖3所示，在本實施例中，所述導電層3中銅的質量百分含量為80%, 所述潤滑層4中銅的質量百分含量為1%，所述刷體1還包括位於所述導電 層3與所述潤滑層4之間的中間過渡層5,所述中間過渡層5中銅的質量百 分含量為30%。
本實施例的銅與石墨複合的多層電刷在生產製造的時候，首先把銅的質 量百分含量為1%、石墨的質量百分含量為99%的料粉加入模具，構成潤滑層 4需要的原料；然後再把銅的質量百分含量為30%、石墨的質量百分含量為
770%的料粉加入模具，構成中間過渡層5需要的原料；最後把銅的質量百分 含量為80°/ 、石墨的質量百分含量為20%的料粉加入上述模具，構成導電層 3需要的原料；最後向構成所述導電層3的原料中插入導線2，加料完畢。 利用壓機壓製成型，所述導線2從所述導電層3延伸至所述中間過渡層5並 與所述導電層3和所述中間過渡層5壓制連接，隨後熱處理即得本實施例的 三層電刷。
本實施例三層電刷在汽車啟動機上的壽命為4萬次以上，與兩層電刷相 比，電刷工作過程中產生的火花等級更小，壽命更長。
如圖4所示，在本實施例中，導電層3中銅的質量百分含量為90%，潤 滑層4中銅的質量百分含量為50%,所述刷體1還包括位於所述導電層3與 所述潤滑層4之間的中間過渡層5。在本實施例中，所述中間過渡層5共四 層，包括銅的質量百分含量為55%第一銅含量遞增層61、銅的質量百分含量 為60°/。的第二銅含量遞增層62、銅的質量百分含量為70°/。的第三銅含量遞增 層63、銅的質量百分含量為80°/。的第四銅含量遞增層64。
按照同樣的製造方法，把構成所述潤滑層4、所述第一銅含量遞增層61、 所述第二銅含量遞增層62、所述第三銅含量遞增層63、所述第四銅含量遞 增層64、所述導電層3的料粉依次加入才莫具中，最後插入導線2，加料完畢。 利用壓機壓製成型，隨後熱處理即得本實施例的六層電刷。
所述銅含量遞增層中銅的質量百分含量逐漸增大，使得電刷工作過程中 產生的火花等級更小，壽命更長；銅含量遞增層的層數越多，抑制火花的性 能更好，壽命更長。本實施例的銅與石墨複合的六層電刷在汽車啟動機上的 壽命為4. 5萬次左右。在本實施例中所述導線2從所述導電層3延伸至第四 銅含量遞增層64,使得導線2的脫出拉力更大；在其它一些實施利中，在 確保導線2具有合適的脫出拉力的情況下，優選導線2僅僅與所述導電層3 壓制連接， 一方面使得導線2埋入刷體1中的長度較小，節約原材料，另一 方面可以使潤滑層4的可磨損厚度增加，使得電刷使用壽命延長。
在另外一些實施例中，導電層3中銅的質量百分含量可以為51-95%之間的任意數值，潤滑層4中銅的質量百分含量可以為0-50%之間的任意數值， 均能夠實現本發明創造的目的。所述導電層3中銅的含量越高，電刷的導電 性能越好，但是電刷的成本相應增加，所述潤滑層4中銅的含量越低，電刷 的抑制火花性和潤滑、耐磨性能越好，但是電刷的導電性下降；優選的導電 層3中銅的質量百分含量為60-80%,在確保電刷具有良好導電性的同時， 減少銅的使用，降低電刷的成本，節約資源；優選的潤滑層4中銅的質量百 分含量為1-20%,在確保所述潤滑層4具有比較好的抑制火花性和潤滑、耐 磨性能的同時，通過增加潤滑層4中銅的含量來進一步提高電刷的導電性。
在其它一些實施例中，所述中間過渡層5銅的質量百分含量可以為大於 所述潤滑層4中銅的質量百分含量、小於所述導電層3中銅的質量百分含量 的任意數值，使得電刷工作過程中產生的火花等級比較小，壽命比較長。所 述中間過渡層5中銅的質量百分含量可以為10-80°/。之間的任意數值，優選 的中間過渡層5中銅的質量百分含量為30-60%,使得電刷具有更好的抑制 火花性能，壽命更長。
另外，所述中間過渡層中所述銅含量遞增層也可以為兩層、三層、四層、 五層或六層，使得電刷工作過程中產生的火花等級更小，壽命更長，銅含量 遞增層的層數越多，抑制火花的性能更好，壽命更長。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式 的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的勤出上還可以做 出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮 舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍 之中。
權利要求1.一種銅與石墨複合的多層電刷，其特徵在於，包括刷體(1)及與所述刷體(1)壓制連接的導線(2)；所述刷體(1)包括導電層(3)和潤滑層(4)，還包括位於所述導電層(3)與所述潤滑層(4)之間的中間過渡層(5)；所述導線(2)與所述導電層(3)連接。
2. 根據權利要求1所述的多層電刷，其特徵在於，所述中間過 渡層(5)包括多個銅含量遞增層。
3. 根據權利要求2所述的多層電刷，其特徵在於，所述中間過 渡層(5)中所述銅含量遞增層的層數為兩層或者三層或者四層或者 五層。
4. 根據權利要求1-3任一所述的多層電刷，其特徵在於，所述 導線(2 )從所述導電層(3 )延伸至所述潤滑層(4 )。
專利摘要一種銅與石墨複合的多層電刷，包括刷體及與所述刷體壓制連接的導線；所述刷體包括銅的質量百分含量為51-95％的導電層和銅的質量百分含量為0-50％的潤滑層；所述導線與所述導電層連接。本實用新型銅與石墨複合的多層電刷導線與刷體接觸電阻小、脫出拉力大，並且本實用新型電刷的導電性和抑制火花性有機地結合起來，在減少運行過程中產生火花、提高電刷壽命的同時確保電刷的導電性。
文檔編號H01R43/12GK201349084SQ20082013679
公開日2009年11月18日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者虞海澤 申請人:神奇電碳集團有限公司