Композиция для изготовления электротехнических изделий Российский патент 2024 года по МПК H01R43/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к графитопластовым порошковым композициям, используемым для компактирования прессованием таких изделий, как щетки электрических машин, скользящие контакты электроприемников городского (троллейбусы) и железнодорожного (электропоезда) транспорта.

Известна композиция для изготовления токосъемных контактных элементов (патент РФ на изобретение № 2274936, Композиция для изготовления токосъемных контактных элементов, МПК H01R39/20, оп. 20.04.2006), содержащая прокаленный кокс – 40-60 мас.%, искусственный графит – 20-40 мас.%, стеарин – 0,5-1,5 мас.% и связующее – 21-30 мас.%.

К недостаткам композиции относятся низкая износостойкость и высокое электросопротивление полученных из нее изделий.

Известна наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемой композиция для изготовления электротехнических изделий (патент РФ на изобретение 2780201, Композиция для изготовления электротехнических изделий, МПК H01R 43/12, оп. 20.09.2022), содержащая пульвербакелит – 19-20 мас.%, порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 – 20-28 мас.%, искусственный графит – остальное.

Недостатком данной композиции является пониженная прочность полученных из нее изделий.

Технической проблемой в настоящее время является трудность получения прочного материала для изготовления электротехнических изделий, обладающих высокой износостойкостью и пониженным электросопротивлением.

Технической задачей и результатом предлагаемого решения является повышение прочности и снижение электросопротивления получаемых из композиции изделий.

Технический результат достигается тем, что композиция для изготовления электротехнических изделий, содержащая порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1, углеродистый наполнитель в виде искусственного графита, связку в виде пульвербакелита, согласно предлагаемому решению, она дополнительно содержит углеродное волокно Углен-9РБ, при этом указанные компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%:

Пульвербакелит 19-20 Порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 20-28 Углеродное волокно Углен-9РБ 7-10 Искусственный графит остальное

Углеродное волокно Углен-9РБ выпускается ООО «ПРОМСПЕКТРОН» по ТУ 1916-003-59527197-2006 и имеет следующие характеристики:

удельное электрическое сопротивление – 43⋅10^-5 Ом⋅м; кислородный индекс – 35%; длина волокна – 10±4 мм.

Введение в композицию дополнительного компонента, а именно углеродного волокна Углен-9РБ, повышает прочность готового изделия за счет того, что атомы углерода в углеродном волокне объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Присутствие гибкого углеродного волокна позволяет образовать матрицу для порошка графита и бронзы, чтобы обеспечить их лучшее взаимодействие при производстве композиции и значительно уменьшить пористость, что позволяет повысить проводимость композиции и снизить ее электросопротивление, а химическая инертность углеродного волокна позволяет снизить окисление меди в составе порошка бронзы из-за воздействия влаги окружающей среды и различных агрессивных реагентов, например, смазочных материалов, что повышает прочность и время безаварийной работы изделия.

Снижение содержания пульвербакелита значения менее 19 мас.%, также как и превышение этого содержания более 20 мас.% ухудшает работоспособность изделий.

Содержание бронзового порошка менее 20 мас.% в изделии снижает его электропроводность, а повышение более 28 мас.% технически нецелесообразно.

Содержание углеродного волокна менее 7 мас.% в изделии снижает его механическую прочность, а повышение более 10 мас.% технически не целесообразно.

Заявляемую композицию получают путем смешения порошков графита, бронзы, пульвербакелита и углеродного волокна в шнековом смесителе в течение 30 мин. Полученные композиции подвергаются охлаждению до комнатной температуры.

Пример.

Согласно предлагаемому решению было изготовлено три варианта заявляемой композиции (табл. 1).

Таблица 1 – Состав композиций

Состав композиции Вариант 1, мас.% Вариант 2, мас.% Вариант 3, мас.% Порошок бронзовый ПБВД-1 по ТУ 1790-007-12288779-2006 20 24 28 Пульвербакелит 19 19,5 20 Углеродное волокно Углен-9РБ по ТУ 1916-003-59527197-2006 7 8,5 10 Искусственный графит по ТУ 1916-109-71-2000 54 48 42

Изготовленные из этой композиции щетки электрических машин имели характеристики, указанные в табл. 2. Показатели прочности и удельного электросопротивления сравнивали с наиболее близким аналогом. Характеристики наиболее близкого аналога: удельное электросопротивление, мкОм∙м – 106,5; механическая прочность, МПа – 30.

Таблица 2 – Механические свойства щеток электрических машин

Варианты композиции Удельное электросопротивление, мкОм∙м Механическая прочность, МПа Вариант 1 42 42 Вариант 2 40 43 Вариант 3 39 46

Значение удельного электросопротивления уменьшилось в 2,5–2,7 раза, а механическая прочность увеличилась в 1,4–1,5 раза.

Таким образом, как показывает пример, можно сделать вывод о достижении заявленного технического результата: полученная композиция, позволяет, изготовить из нее щетки электрических машин, обладающие повышенной прочностью и пониженным электросопротивлением по сравнению с прототипом.

Предлагаемая композиция для изготовления электротехнических изделий найдет применение в изготовлении контактов токосъема железнодорожного, городского транспорта, а также щеток электрических машин.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к графитопластовым порошковым композициям, используемым для компактирования прессованием таких изделий, как щетки электрических машин. Композиция для изготовления электротехнических изделий содержит порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1, углеродистый наполнитель в виде искусственного графита, связку в виде пульвербакелита, а также она дополнительно содержит углеродное волокно Углен-9РБ. При этом указанные компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%: пульвербакелит - 19-20; порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 - 20-28; углеродное волокно Углен-9РБ - 7-10; искусственный графит - остальное. Изобретение позволяет повысить прочность и снизить электросопротивление получаемых из композиции изделий. 2 табл.

Композиция для изготовления электротехнических изделий, содержащая порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1, углеродистый наполнитель в виде искусственного графита, связующее в виде пульвербакелита, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит углеродное волокно Углен-9РБ, при этом указанные компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%:

Пульвербакелит 19-20 Порошок бронзовый высокодисперсный ПБВД-1 20-28 Углеродное волокно Углен-9РБ 7-10 Искусственный графит остальное