Mar 11, 2026
決定するには カーボンブラシ サイズ、測定する必要があります 3 つの主要な寸法: 幅 (W)、厚さ (T)、長さ (L) — 通常はミリメートルで表されます (例: 6mm × 8mm × 15mm)。これらの測定値は、ブラシのホルダーへの物理的なフィット感を定義します。ジオメトリだけでなく、ブラシも一致させる必要があります グレード（カーボン配合タイプ） モーターの電圧、電流密度、動作環境に応じて異なります。ブラシはホルダーにぴったりと収まる必要があり、次の隙間があります。 0.1～0.2mm 両側に - 自由にスライドできるほど緩め、安定した接触を維持できるほどしっかりと固定します。
摩耗したブラシを交換する場合は、ホルダーのスロットをノギスで直接測定します。新しい設計を選択する場合は、モーターの電流密度仕様を確認し、その負荷に定格されたブラシ グレードと一致させてください。
すべてのカーボン ブラシは、3 つの測定可能な寸法によって定義されます。一つでも間違えると接触不良や過度の磨耗、モーターの破損につながります。
幅と厚さによって、ブラシがブラシ ホルダー内にどのように収まるかが決まります。これらは、ホルダーの内部スロットの寸法と一致する必要があります。 ランニングクリアランス 0.1mm～0.2mm 。ブラシがきつすぎると固着し、一貫した接触ができなくなります。緩すぎると振動、火花が発生し、不均一に摩耗します。
長さによって、ブラシが最小摩耗限界に達するまでの持続時間が決まります。ブラシが長いほど、より多くの材料が使用され、耐用年数が長くなります。ただし、長さはブラシ ホルダー ボックスの物理的な深さによっても制限されます。
摩耗したブラシを交換する場合でも、新しいブラシを指定する場合でも、精度を高めるために次の測定プロセスに従ってください。
ブラシのサイズは物理的には適切でも、化学的にその用途に適していない場合があります。カーボンブラシのグレードは、電気抵抗、硬度、および潤滑特性を決定する材料組成 (カーボン、グラファイト、銅、およびバインダーの比率) を指します。
| グレードタイプ | 構成 | 電流密度 | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|
| エレクトログラファイト(EG) | カーボングラファイト、熱処理済み | 8 ～ 12 A/cm2 | 産業用 DC モーター、トラクション |
| メタルグラファイト(MG) | 銅/銀グラファイト | 15 ～ 25 A/cm2 | スリップリング、大電流オルタネーター |
| 天然黒鉛(NG) | 純粋または混合天然黒鉛 | 4 ～ 8 A/cm2 | 低速軽負荷発電機 |
| レジンボンドカーボン(RC) | カーボン樹脂バインダー | 5 ～ 10 A/cm2 | 電動工具、小型家電 |
用途に応じたグレードを選択することで、早期の摩耗、整流子の損傷、過度の発熱を防ぎます。たとえば、標準の DC モーターで金属グラファイト ブラシを使用すると、次のような問題が発生する可能性があります。 過度の整流子侵食 金属含有量の高い導電性と摩耗性によるものです。
既存のモーターを交換するのではなく、新しいモーターのブラシを設計または指定する場合、モーターの定格電流と選択したブラシ グレードの許容電流密度からブラシ断面積を計算する必要があります。
式は簡単です。
必要なブラシ接触面積（cm2）＝総ブラシ電流（A）÷許容電流密度（A/cm2）
たとえば、モーターの図面 80A 定格のエレクトログラファイト グレードを使用した 2 つのブラシ セット (ブラシ セットあたり 40A) 10A/cm2 の接触面積が必要です ブラシセットあたり 4 cm² 。これは、ホルダー アームごとに 20mm × 20mm ブラシ (4 cm²) または 2 つの 10mm × 20mm ブラシを使用して実現できます。
常に 10 ～ 20% の安全マージン 電流密度に基づいて、耐用年数中の負荷スパイクとブラシの摩耗を考慮します。
生の寸法以外にも、特定の用途にどのブラシのサイズとグレードが適切であるかには、いくつかの運用上の要因と環境要因が影響します。
整流子の表面速度が高くなると、摩擦係数が低く、より硬いブラシグレードが必要になります。それ以上の速度で 25m/秒 、標準のカーボンブラシは過熱する可能性があります。エレクトログラファイトまたは特別な高速グレードを使用する必要があります。速度は次のように計算されます。 v (m/s) = π × D (m) × n (RPM) ÷ 60 ここで、D は整流子の直径です。
接触圧力は摩耗率と電気的性能に直接影響します。圧力が低すぎるとスパークやアークが発生します。多すぎると摩耗が早まります。標準推奨圧力は 150 ～ 250 g/cm2 ほとんどの DC マシンに対応します。スプリングはブラシの種類だけでなく、ブラシの断面積にも適合する必要があります。
カーボンブラシは、潤滑のために整流子の表面にある水蒸気の薄い膜に依存しています。非常に乾燥した環境（下記） 相対湿度 10% )、摩耗率は 10 倍以上増加する可能性があります。高地、砂漠、密閉された環境では、潤滑剤を含浸させた特別に配合されたブラシが必要です。
大電流アプリケーションでは、1 つの大きなブラシではなく、複数の小さなブラシが並列して使用されることがよくあります。このアプローチにより、電流分布が改善され、交換が容易になります。たとえば、単一の 30mm × 40mm ブラシの代わりに、デザイナーは次のブラシを使用できます。 10mm × 40mm ブラシ 3 本 並べて、それぞれが総電流の 3 分の 1 を流します。
モーターはそれぞれ異なりますが、次の表は、一般的なアプリケーション カテゴリにわたる一般的なブラシ サイズ範囲の実用的な参考資料です。
| アプリケーション | 一般的な幅×厚さ | 一般的な長さ | 推奨グレード |
|---|---|---|---|
| 電動工具（アングルグラインダー、ドリル） | 5×8mm～8×12mm | 12～20mm | レジンボンドカーボン |
| 自動車用スターターモーター | 10×16mm～14×20mm | 15～25mm | 金属グラファイト（銅） |
| 産業用DCモーター（最大50kW） | 16×25mm～25×32mm | 32～60mm | エレクトログラファイト |
| 大型発電機・主電動機 | 25×40mm～40×60mm | 50～80mm | エレクトログラファイト / EG special |
| スリップリング（風力タービン、クレーン） | 10×20mm～20×30mm | 25～50mm | メタルグラファイト（シルバー） |
ブラシのサイズ設定が正しくないと、特定の障害症状が発生します。これらを早期に認識することで、整流子の損傷やモーターの故障を防ぐことができます。
交換用のカーボン ブラシの正しいサイズを決定する最も信頼性の高い方法は、相手先商標製品製造業者 (OEM) の部品番号を使用することです。 Schunk、Morgan Advanced Materials、Mersen (旧 Carbone Lorraine)、Helwig Carbon を含むほとんどのブラシ メーカーは、競合他社の部品番号またはモーター モデルを同等のブラシ仕様と照合できる相互参照カタログを発行しています。
OEM 部品番号が入手できない場合は、ブラシのサプライヤーに以下を提供してください。
この情報により、ブラシのサプライヤーは、たとえ古いモデルや製造中止されたモーターモデルであっても、正しいサイズとグレードを自信を持って特定できます。 見た目だけでブラシを代用しないでください — グレードと材料構成は目には見えませんが、性能にとって重要です。
