跑步機(jī)電機(jī)用電刷的制備方法及由該方法制備的電刷的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)用電刷，特別是涉及一種跑步機(jī)電機(jī)用電刷及其制備方法，屬于 電機(jī)領(lǐng)域。并廣泛使用在醫(yī)療行業(yè)、健身器材行業(yè)、體育行業(yè)以及家用跑步機(jī)電機(jī)上。
【背景技術(shù)】
[0002] 電機(jī)電刷是電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間傳遞能量或 信號(hào)的裝置。又稱碳刷。碳刷一般是純碳加凝固劑制成，外型一般是方塊，卡在金屬支架上， 里面有彈簧把它緊壓在轉(zhuǎn)軸上，是與運(yùn)動(dòng)件作滑動(dòng)接觸而形成電連接的一種導(dǎo)電部件。碳 刷的樣子有點(diǎn)像擦鉛筆的橡皮條那樣，頂上有導(dǎo)線引出。體積有大有小。碳刷是一種用于 換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)入導(dǎo)出電流的滑動(dòng)接觸件，在許多電氣設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。它 的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤滑性能良好，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的本能。幾乎所有的 直流電機(jī)以及換向式電機(jī)都使用電刷，它是電機(jī)的重要組成部件。
[0003] 電刷按材質(zhì)的軟硬可分為軟質(zhì)電刷，中硬質(zhì)電刷和硬質(zhì)電刷；按電刷的使用對(duì)象 可分為汽輪發(fā)電機(jī)用電刷，乳鋼電機(jī)用電刷，牽引電機(jī)用電刷，汽車拖拉機(jī)用電刷，電動(dòng)工 具用電刷，飛機(jī)電機(jī)用電等；按電刷的顏色分為黑色電刷（用純碳石墨材料制成）和有色電 刷（用銅等金屬材料和石墨制成）；按電刷材料的不同，可分為：（1)石墨電刷。（2)電化石 墨電刷。（3)金屬石墨電刷。
[0004] 電刷產(chǎn)品材質(zhì)主要有電化石墨，浸脂石墨，金屬（含銅，銀）石墨。我國行業(yè)推薦標(biāo) 準(zhǔn)《JB/T4003-2001電機(jī)用電刷》中把電刷分為四大類：石墨電刷、電化石墨電刷、樹脂粘合 石墨電刷、金屬石墨電刷。電刷廣泛適用于各種交直流發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電瓶直流電動(dòng) 機(jī)、吊車電機(jī)集電環(huán)、各型電焊機(jī)等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的種類和使用的工況條 件越來越多樣化，因而需要有各種不同品級(jí)的電刷來滿足這些要求，故電刷的種類也隨著 電機(jī)工業(yè)的發(fā)展而越來越多。人們?yōu)榱耸褂煤凸芾砩系姆奖?，?duì)眾多的電刷進(jìn)行了分類。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用碳、石墨粉體為基料，并以樹脂為粘接材料，經(jīng)混捏、磨粉、 成型及固化來制造電刷，如專利號(hào)為200610052676的中國發(fā)明專利公開了一種電機(jī)用的 電刷，電刷的組成材料由鍍銅的復(fù)合粉顆粒和碳纖維、外層碳粉、外層粘結(jié)劑壓延而成，其 中所述的復(fù)合粉顆粒的組成為（重量份）：碳粉65-79,粘結(jié)劑0. 5-10,合金元素1.5-11 ;所 述鍍銅的為10-35 ;所述的碳纖維為0. 3-0. 9 ;所述的外層碳粉為10-18 ;所述的外層粘結(jié) 劑為0. 3-6 ;其中的粘結(jié)劑為酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂的混合物，該專利制備的電刷的耐磨性 好、電阻率低。
[0006] 又如專利號(hào)為97106640. X的發(fā)明專利公開了一種電機(jī)用電刷及其制備方法，該 電機(jī)電刷由鍍銅或銀的石墨粉或碳粉、碳質(zhì)粉或/和金屬粉末、粘結(jié)劑組成，鍍銅或銀的石 墨粉或碳粉的含量為10-100%，碳質(zhì)粉或金屬粉末或者兩者混合后的含量為0-90%,根據(jù)上 述兩種含量，粘結(jié)劑的含量為0-20%。制造工藝為：首先將各組分混合攪拌，然后壓制，再燒 結(jié)，再一次壓制，最后進(jìn)行成型加工。該發(fā)明的電機(jī)用電刷在汽車、航空、電氣的電機(jī)行業(yè)具 有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
[0007] 跑步機(jī)電機(jī)用交流電機(jī)因其體積小、轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)，通過要求電刷具備換向性能 好、耐磨性能優(yōu)、使用壽命長、環(huán)保、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；此外，由于跑步機(jī)電機(jī)的換向要求苛 亥IJ，要求電刷的換向性要好，抑制火花要求高等特點(diǎn)。然而，一般的電刷使用性能較差，穩(wěn)定 性不好，電刷單位壓力過高，電阻大、硬度高，現(xiàn)有跑步機(jī)電機(jī)用電刷普遍噪音大、抑制火花 能力差，導(dǎo)致跑步機(jī)電機(jī)用電刷的磨損加劇，單位壓力過小，接觸不穩(wěn)定，換向性能差，容易 出現(xiàn)機(jī)械火花。特別是耐磨性差、換向性能差、抗干擾能力差，常無法滿足電機(jī)對(duì)電刷的各 種要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明的首要目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種跑步機(jī)電機(jī)用電刷 及其制備方法，本發(fā)明的電機(jī)用電刷電阻率低、耐磨性好、換向性能好、抗干擾能力強(qiáng)及使 用壽命長，更重要的是具有高耐磨性，噪音低、火花等級(jí)低、空載時(shí)無火花，產(chǎn)品穩(wěn)定性好。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種跑步機(jī)電機(jī)用電刷的制備方法，包 括
[0010] 1)在加熱條件下，將原料天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、碳黑、添加劑、固化劑混 合均勻，制得預(yù)混料；
[0011] 2)將原料粘結(jié)劑與溶劑丙酮混合，溶解、混合均勻，制得粘結(jié)劑溶液；
[0012] 3)將預(yù)混料與粘結(jié)劑溶液混合均勻后，放置，制得電刷原料混合物；
[0013] 4)對(duì)電刷原料混合物依次進(jìn)行烘干處理、破碎處理，制得電刷材料混合物粉末 狀；
[0014] 5)對(duì)電刷材料混合物粉末進(jìn)行壓制處理，制得電刷粗坯；
[0015] 6)將電刷粗坯進(jìn)行烘干固化處理，制得電刷坯料；
[0016] 7)將固化處理后的電刷坯料進(jìn)行切割、磨削、轉(zhuǎn)孔、添線即得。
[0017] 其中，步驟1)、步驟2)中所述原料天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、碳黑、添加劑、 固化劑、粘結(jié)劑的重量份配比為：天然石墨25-55、人造石墨30-70、膨脹石墨1-10、碳黑 5-15、添加劑0· 5-4. 0、固化劑0· 5-3、粘結(jié)劑15-30。
[0018] 特別是，所述原料的重量份配比優(yōu)選為：天然石墨30-50、人造石墨40-60、膨脹石 墨3-5、碳黑8-13、添加劑L 5-3. 5、固化劑1-2、粘結(jié)劑20-28。
[0019] 尤其是，所述天然石墨的粒度為200-300目，碳含量彡99%，灰份< 1% ;所述人造 石墨的粒度為200-300目，碳含量彡99%，灰份彡1%，水份彡1% ;所述膨脹石墨的粒度為 200-300目，碳含量彡99%，灰份彡1%，水份彡1% ;所述碳黑的粒度為100-120目。
[0020] 其中，所述添加劑選擇二硫化鑰和石蠟。添加劑二硫化鑰和石蠟具有優(yōu)良的摩擦 性能，摩擦系數(shù)較低，抗壓強(qiáng)度大。
[0021] 特別是，所述二硫化鑰和石蠟的重量份配比為I :1-2. 1，優(yōu)選為I :1. 3-2。
[0022] 尤其是，所述添加劑的平均粒徑為200-300目，優(yōu)選為200目，二硫化鑰具有優(yōu)良 的摩擦性能，摩擦系數(shù)較低，抗壓強(qiáng)度大。
[0023] 尤其是，所述石蠟的熔點(diǎn)為52-60°C。石蠟具有相溶性好、換向性能好、抑制火花性 能強(qiáng)。
[0024] 其中，所述固化劑選擇環(huán)氧樹脂固化劑。
[0025] 特別是，所述環(huán)氧樹脂固化劑選擇環(huán)氧樹脂潛伏型固化劑。
[0026] 尤其是，所述環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑選擇改性脂肪族胺類、芳香族二胺類雙氰胺 類、咪唑類有機(jī)酸酐類、有機(jī)酰肼類、路易斯酸或微膠囊類環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑。
[0027] 特別是，所述環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑己二酸二酰肼與T-31固化劑，優(yōu)選為T-31固 化劑。
[0028] 尤其是，所述T-31固化劑是一種性能綜合的酚醛胺（PAA)環(huán)氧固化劑，淺棕色 透明黏性液體，密度（20°C ) L 08~L 09g/cm³。胺值460~550mgK0H/g。折射率 1.5250 ~1.5300。閃點(diǎn)（開杯）751：。黏度（25°〇 1000 ~130011^&.8。
[0029] 其中，所述粘結(jié)劑選擇環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。
[0030] 特別是，所述環(huán)氧樹脂為縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂。
[0031] 尤其是，所述環(huán)氧樹脂為縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂中的雙酚A型環(huán)氧樹脂。
[0032] 特別是，所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0. 25-0. 45。
[0033] 尤其是，所述環(huán)氧樹脂選擇由二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的縮水甘油醚類 環(huán)氧樹脂。
[0034] 本發(fā)明的天然石墨具有質(zhì)量輕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑性能好、機(jī)械加工性能優(yōu)良等特 點(diǎn)，特別是選用鱗片石墨，其平均粒徑為300目，碳含量> 99%，灰份< 1% ;人造石墨具有 耐磨性能好、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、石墨化程度高、灰份少等特點(diǎn)，其平均粒徑為200目，碳含量 > 99%，灰份< 1%，水份< 1% ;所述膨脹石墨具有體積密度小、使材料制密性好、后期運(yùn)行時(shí) 抑制火花，其平均粒徑為200目，碳含量> 99%，灰份< 1%，水份< 1%，膨脹石墨材質(zhì)軟，耐磨 損，增強(qiáng)了電刷的耐磨性能、抗干擾性能及換向性能，與換向器接觸時(shí)火花??；粘結(jié)劑環(huán)氧 樹脂在電刷制備過程中，通過高溫固化，樹脂中活性基團(tuán)開鏈并與石墨及添加劑成分中的 基團(tuán)鏈接起來，各種材料結(jié)構(gòu)黏結(jié)在一起，使材料結(jié)構(gòu)更致密、性能穩(wěn)定，起到黏結(jié)劑的作 用。
[0035] 其中，步驟1)中所述加熱條件的溫度為120_200°C，優(yōu)選為150_170°C ;加熱使原 料中水分、灰分等的雜質(zhì)去除，確保原料中的水分含量〈〇. 5%。
[0036] 特別是，步驟1)中通過攪拌將原料混合均勻，攪拌時(shí)間為1-2. 5h，優(yōu)選為I. 5_2h。
[0037] 尤其是，步驟1)還包括將混合均勻的物料冷卻至40°C以下，備用。
[0038] 其中，步驟2)中所述粘結(jié)劑與溶劑丙酮的重量份配比為I :1. 5-1. 8,優(yōu)選為1 : 1. 6-1. 75。
[0039] 特別是，步驟3)中通過攪拌將所述