今回はカーボンブラシの種類・材質④「炭素黒鉛質」について、ご説明致します。

炭素黒鉛質は人造黒鉛を主原料とした耐熱性や強度の高い材質で、丸のこやグラインダーをはじめとした電動工具全般やランニングマシンなどでご使用いただいている材質です。
「炭素」の名が付く通り、成型後のブラシを一定温度で熱処理することで、バインダー等を「炭化」させた材質です。

炭素には一般的に結晶構造を持った状態と、決まった構造を持たない状態が存在します。
バインダー等の有機化合物は、空気を遮断した環境にて数百度～千数百度で熱処理すると、木炭や煤(すす)を例とした、大小さまざまな炭素結晶が乱雑に組み合わさった「無定形炭素」に変化します。
無定形炭素は規則的な構造が無いため、黒鉛に比べて摺動性や導電性が劣る代わりに、耐熱性や硬さを有した導電性材料として利用することができます。
ちなみに過去の記事にて、結晶構造を持った炭素である黒鉛が摺動性能に優れる理由を紹介しています。
下記リンクよりご覧ください。

カーボンブラシ（黒鉛）が摺動性能に優れるのはなぜ？
https://ja.nc-net.or.jp/company/95640/product/detail/203254/

このように、炭素黒鉛質は熱処理を経て黒鉛と無定形炭素が組み合わさることで、これまで紹介した電気黒鉛質や天然黒鉛質に比べ、同等～高い抵抗率帯を幅広く調整できるようになる上に、炭素特有の高い機械的強度、硬度、耐熱性などの特徴を持たせることができるため、負荷が大きくなりやすい電動工具のACモータ等に採用いただくことが多い材質です。

電動工具には、切断や研磨といった物理的な負荷を要因とした電気的な負荷の発生に対する耐久力や、振動に耐える強力なバネの採用に伴う強固な特性等を持ったブラシが求められます。

このように黒鉛と炭素の両性質を活かすことで、メーカーごとのモータ仕様に対応できる材質の要求や、強力なモータと高負荷な用途によって発生する製品全体の温度上昇と高温状態に対する耐久力など、ハイレベルな要望に柔軟に対応できる、まさしくプロ仕様の工具向けの材質です。
また、炭素黒鉛質は熱処理によって黒鉛や炭素の間に微小なすき間が発生します。
弊社の工程では特殊処理を行うことですき間に潤滑剤を含有させる対応も可能です。

弊社では炭素黒鉛質のラインナップとして、【ハードカーボン質】【樹脂系】【ピッチ系】の大きく3系統の製品をご用意しております。

【ハードカーボン質】
特殊処理によりブラシ中に潤滑材を含有させることで整流火花を抑え、研削性の調整により良好な整流子皮膜を形成できる材質です。
摺動性能を併せ持つため、接点としての実績もあります。

【樹脂系】
適度な研削性を持ち、小型整流子モータや電動工具に適した材質です。
全波整流回路を採用したモータでの採用実績もあります。

【ピッチ系】
一般的な電動工具向けの材質として、研削性を控え、整流子皮膜の形成が良好な材質です。

その他にもご要望に応じた改良を加えた材質をご提案することが可能です。


ちなみにカーボンブラシが消耗品であることはご存じでしょうか？
稼働時間とともに徐々に摩耗し、モータとの接触具合が次第に変化するため、電動工具の性能に影響します。
そのため、摩耗したカーボンブラシを交換できるようになっている電動工具も多くあります。
DIYをされる方はご自身で交換した経験があるかもしれませんね。
お使いの電動工具に違和感のある際は、説明書に従ってカーボンブラシの残量を確認してみてください。
交換が必要な場合はホームセンターなどで1組400～800円程度で販売されているので製品の型式に応じてご購入ください。

使用限界を超えたブラシのままモータを回し続けると、不安定な稼働が続き、 製品によっては非常に危険な状態になります。
弊社ではこれを防ぐために、ブラシが使用限界まで摩耗した際に自動的に稼働を停止させる遮断タイプのカーボンブラシの実績があります。
また、カーボンブラシは水や油が付着すると性能に影響を及ぼす場合がありますが、弊社で検証を重ねたグリスを使用することで、EMI(電磁妨害)を軽減する材質開発も行っています。

このように幅広く対応できる可能性を秘めた炭素黒鉛質をラインナップに揃え、時代のニーズに応じた製品をご提案いたしますので、お気軽にご相談ください。


目には見えないところで、私たちの生活を支えているカーボンブラシ。
今回はカーボンブラシの種類・材質④「炭素黒鉛質」についてお届けしました！
次回はバインダーの特徴を生かした、「樹脂結合質」についてご紹介いたします。
ぜひ次回もお楽しみに！


・・・・その他材質シリーズ記事のご紹介
カーボンブラシの種類・材質①「電気黒鉛質」について
https://www.nc-net.or.jp/company/95640/product/detail/199977

カーボンブラシの種類・材質②「天然黒鉛質」について
https://ja.nc-net.or.jp/company/95640/product/detail/203030/

カーボンブラシの種類・材質③「金属黒鉛質」について
https://ja.nc-net.or.jp/company/95640/product/detail/213488/

カーボンブラシの種類・材質⑤「樹脂結合質」について
https://www.nc-net.or.jp/company/95640/product/detail/220537/

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・是非ご覧ください☆


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