Металлокерамическая щетка для электрических машин Советский патент 1977 года по МПК H01R39/24 

1

Изобретение относится к области электротехники, а именно к металлокерамическим щеткам для низковольтных пусковых электрических машин.

Известны металлокерамические щетки, содержащие медь, углеродистые компоненты и легирующие добавки Cll.

Известно использование в углеродистых щеточных материалах смеси натурального графита, графитированной сажевой массы и смол 2. Введение графитированной составляющей повышает электросопротивление щеток до 1ОО-50О мом.м и создает высокую анизотропию свойств, что способствует улучщению коммутации и сниженшо общего износа. Такие щетки можно применять только при малых плотностях тока и высоких реактивных э.д.с. секции ( машины переменного тока).

Известны также металлокерамические щетки для низковольтных пусковых электрических машин 2 1 представляющие собой сухую смесь порошков различных составля1йщих: металлической, например медной, углеродистой и антифрикционной добавки. Такие щетки относятся к типу МГС, компоненты в них распределены следующим образом.

Медь65- 5

Графит5-25

А нтифрикционЕые

добавки, например

свинецОстальное.

Существенным недостатком композиций МГС при работе на машинах с повышенной плотностью тока является наличие полярного износа щеток. Так, при плотности тока до 50А/см износ положительных (анодно- поляризованных) щеток в 1,5-5 раз больше чем износ отрицательных (катодно-поляризованньтх) щеток.

Применение щетвк с максимальным содержанием графита (до 25%) позволяет достичь выравнивания полярного износа при плотности тока до 70 А/см. Однако при работе на машинах с плотностью тока 10О15О А/см вновь появляется полярный износ Дальнейшее увеличение содержания графита (более 25%) приводит к снижению механической прочности материала за счет ослабления связей между металлическими частицами. Поэтому для получения щеток с более высоким содержанием графита вводят до 10% углеродистого связующего (смола, пек и т.д), которое обеспечивает требуемую прочность, но при этом на порядок увеличивается электросопротивление материала, что исключает применение щеток при плот- кости тока более 100 А/см Целью изобретения является повышение ресурса щеток при работе с плотностью тока 10О-150 А/см за счет выравнивания полярного износа. Эта цель достигается благодаря тому, что в металлокерамической щетке, содержашей медь, углеродистый компонент, антифрикционную добавку, например свинец, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Медь65-85 Углеродистый компонент5-25 Антифрикционная добавкаОстальное. В качестве углеродистого компонента ИС пользована смесь натурального графита и графитированного материала, причем содержание графитированного материала в смеси составляет от 5 до 80%. Для приготовления графитированного ма- териала могут быть использованы различные исходные компоненты: графит, кокс, сажа, пек. В зависимости от сочетания этих компонентов получают различные виды графитированных материалов: графито-коксовый, саже-графитовый, саже-кокеовый и т.д. Выбор того или иного вида графитированного материала связан с электро-механическими параметрами узла токосъема (скоростью вращения коллектора, напряжением, давлением на щетки и др.) и фактически не связан со свойствами готового металлографитового изделия. Ниже приведена технология изготовления предлагаемых щеток для пусковых двигателей, П р и м е р . В качестве графитированного материала берут порошковую массу из 15 вес.ч. сажи ПМ-169, 85 вес. ч. кокса нефтяного прокаленного и связующего, на- пример пека плавленого, в количестве 28% и смолы каменноугольной в количестве 14% к весу наполнителя. Порошки перемешивают в мешалках с g -образными лопастями в течение 2- час при 120-140 С. Выгруженную из мешалки массу вальцуют два раза на вальцах с элек рообогревом при 140-160°С. Вальцованну массу размалывают на роторных мельницах, просеивают через сетку № 045, после чего 90 усердняют и прессуют на гидравлических прессах с усилием Г 15ОО-200О кгс/см Отпрессованные блоки обжигат в туннельных печах или печи Ридгамера при 1100ISOO C, затем графитируют в печах НеРС или PC при 26ОО-2800°С. Графитированный материал размалывают на мельницах ДМ и ДПМ или шаровых и просеивают через сетку № 01. Приготовленный таким способом графитированный порошок в смеси с другими компонентами загружают в смесители барабанного типа и перемешивают в течение 1-2 час Пресспорошок хфосеивают через сетку №045 и прессуют на гидравлических прессах с усилием 2500-ЗОООкгс/см . Отпрессованные образцы обжигают в электрических печах при 8ОО С и нарезают щетки размерами /12x21x20/ мм. Преимущество предлагаемой металле- содержащей щетки состоит в том, что образованная на контактной поверхности коллектора и щетки пленка содержит кроме частиц основных компонентов и частицы графитиро- ванного материала. Известно, что анодный износ щеток вызь{вается интенсивной бомбардировкой электронами протекающего тока контактной поверх- ности анода. Пленка с частицами графитирс ванного материала противодействует тепловому удару, вследствие чего износ анода умевь-шается. Износ катода практически не меняется, поэтому полярный износ щеток не проис ходит. Коммутирующие свойства щеток при этом не меняются. Формула изобретения Металлокерамическая щетка для электри- ческих машин преимущественно низковольтных пусковых двигателей, содержащая медь, углеродистый компонент и антифрикционную добавку, например свинец, взятые в соотнощении, вес.%: Медь65-85 Углер о дистый компонент5-25 Антифрикционная добавкаОстальное, отличающаясятем, что, с целью повышения ресурса работы цутем выравни- вания пол5фного износа при плотности тока

542276

, 6

100-150 А/см , она содержит в качествеИсточники информации, использованные

углеродистого компонента смесь натурально при экспертизе:

го графита и графитированного материала,1. Ливщид М. С. Щетки для электрнчесвзятые в следующем соотношении, %:ких машин ГЭИ 1961 г.

Графитированный материал 5-80Ь2. Авторское свидетельство СССР

Натуральный грабитОстальное.j 353302, кл. Н О1 ft 39/2О, 1969 г.