カーボンブラシとは？モーター・発電機に使うカーボンブラシの種類（整流子用・スリップリング用）と、材質・抵抗率・電流密度の選び方

カーボンブラシとは

カーボンブラシは、回る部分に押し当てて、すべらせながら電流を流す炭素の部品です。炭素は層の重なった結晶で自分で滑りやすく、運転中の火花で溶けず、相手の金属にもくっつきません。

東洋炭素の分け方では、家電や自動車の小型ユニバーサルモーター用と、一般産業や鉄道車両の中・大型直流機用に大きく分かれます。

比較ページには、日本の会社が自社で作る、または日本法人が自社グループの銘柄として案内するカーボンブラシを載せています。スリップリング本体、黒鉛の材料そのもの、電動工具の交換用だけのブラシは載せていません。

2つの種類

• 整流子用は、直流モーターの整流子に当てて、電流の向きを切り替えます。メルセン・エフエムエーのEG8220とAC137、東洋炭素の中・大型直流機用、トライスのフォークリフト用がこちらです
• スリップリング用は、回り続けるリングに当てて、回る側へ電気や信号を送ります。オーパックのスリップリング用と風力発電機用、トライスのオルタネータ用、富士カーボン製造所の集電子がこちらです

材質の違い

• 材質は、電気黒鉛質・天然黒鉛質・炭素黒鉛質・樹脂結合質・金属黒鉛質などに分かれます。富士カーボン製造所は、これらの原料をすべてそろえています
• 金属黒鉛質は、黒鉛に銅や銀などの金属を混ぜた材質です。メルセンの資料では、スリップリング用の金属分は0〜90%の幅があります
• 金属を増やすほど摩擦が大きく減りやすくなるので、そのぶん周速を下げて使います
• メルセン・エフエムエーのEG8220とAC137は、金属分0%の電気黒鉛質です

抵抗率・電流密度・周速の見方

• 富士カーボン製造所の解説では、かさ密度・硬さ・抵抗率・曲げ強さは、材質ごとに決まる静特性です
• 摩擦係数・接触電圧降下・最大周速は、モーターの特性に直接効く動特性です
• EG8220の抵抗率は5,300μΩ・cm、AC137は5,100μΩ・cmです。どちらも電流密度8〜12A/cm²、周速50m/s未満で使います
• この値はモーターの仕様と使う環境で変わるので、実際のモーターで確かめます

作り直しと値段

• カーボンブラシは、形・寸法・材質・リード線をモーターに合わせて作るので、値段は見積もりで決まります
• 東洋炭素は、図面が無くても手元のサンプルから図面を起こし、最少1個から作ります
• リード線・ブラシの長さ・端子の形も変えられます
• ブラシホルダーは、東洋炭素とメルセン・エフエムエーが扱っています