Щетка электрического двигателя Советский патент 1978 года по МПК H01R39/20 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано как конструктивный элемент различных токосъемных деталей (щетки электрических двигателей, накладки пантографа и т.д.). Известны щетки электрических двигателей, содержащие слон углеродной нли графитированной ткани, термореактивного связующего и антифрикционных добавок i|. Использование слоистых щеток позволяет в 2-3 раза повысить их износостойкость при работе на плотностях тока 5-10 А/см . Однако электросопротивление таких щеток достаточно велико , для щеток на основе углеродных тканей оно составляет 70- 80см/мм, для щеток-на основе графитированной ткани - 23-30си/мм2. Поэтому в мощнь1х электрических двигателях {п.тх)тностью тока 10-20 в процессе эксплуатации нроисходит нагрев щеток до температуры, разложения и даже карбонизации полимерных связующих. Это приводит к резкой потере механических характеристик и, как следствие, к возиикковеиию локальных электрических дуг при скольжении щеток по коллектору. Кроме того, при карбонизации НИ графатаиии связующего исчезает слоистость i.ucTOK. что снижает коммутационные свойства щетки до уроаня графитовых щеток. Для riOBhiuieHifH электропроиодности слС1siCToro щеточного .штериала предлагается введение металли еской добавки в слоистый оиггочиын материал. Это достигается пропиткой цетки металлами группы серебр;з. меди, свинца и сплавами на их основе. В этом случае элекгрогфоводность щетки юпы1и к:тся, о;и;пко слоистость ее (чередоBaiuie i-.iehipjnponoAHbix ii злектроизо-тяциoiiiibiX ) исчезает, так как происходит объемна-и ьроггигка щетки электропроводным метал л О .; |21. 1Дслью и.зо6ретсгп1Я является повыщение .антифрикциониич- опойств щетки электрического лиигателч coxpaiieHiin высокой электрогигонидности и устранении износа коллектора. Это достигается тем, что в предложенную слоистую uLCTKY (з графитировэнной ткани внедс 0,1(1 slejti в виде покрытия на графитиповап1 ий TKniiH, п между слоями ткани, иокрьпий медьгО, размещены слои графитнроваиной ткани с расположенными между ними слоями полимерного связующего, причём толщины слоев графигироаанной ткани, меди и полимерного связующего выбраны в соотношении 3:1:2. При уменьшении толщины слоев графитируемой ткани не образуется политура на коллекторе, а при чрезмерном ее увеличении (более 1:3) повышается электросопротивление щеточного материала. Уменьшение толщины слоя полимерного связующего менее 1:2 нарушает электроизоляционные свойства слоистого изделия, а следовательно, и коммутационные свойства щетки, увеличение же толщины повышает электросопротивление щетки. Щетки изготавливают следующим образом. Предварительно на один слой ткани наносят медное покрытие. Затем ткань с пок 5ытием, а также два слоя графитированной ткани без покрытия пропитывают полимерный связующим с введением в (ых антифрикционных добавок. После этого ткань сушат, высушенные куски сшивают в трехмерную структуру нод давлением 100- 200 кгс/см и темперагуре до . При 80°С щетки выпрессовывают. По сравнению с серийно выпускаемыми такие щетки имеют следующие технико-экономические преимущества. В зависимости от типа двигателя срок службы щеток увеличивается в 2-5 , раз, износ щеток уменьшается,снижается вероятность аварийной ситуации в двигателях, вызываемая частичками щеточного материала. Искрение отсутствует, что вследствие улучшения коммутационных свойств практйчески устраняет необходимость ухода за коллектором в двигателе (при использовании серийных щеток необходима систематическая зачистка коллектора и продувка изоляции от графитовой пыли). По сравнению со слоистыми щетками из углеродных тканей без покрытия, такие щетки могут работать при повышенной плотности тока, (до 20А/см), а по сравнению со щетками, изготовленными на основе только омедненной ткани, они существенно уменьшают износ коллектора. Пример. В щетке тягового электродвигателя ДК-207 троллейбуса из слоистого углеродного материала графитированная ткань ТГН-2М имеет толщину 0,3мм с медным покрытием 0,3-0,35 мм, а также два слоя графитированной ткани ТГН-2М без покрытия (толщина слоя 0,3мм). Между слоями ткани расположено полимерное кремнийорганическое связующее с добавками антифрикционных веществ (естественного графита), суммарная толщина слоя полимерного связующего 0,6 мм. Электросопротивление в продольном направлении 6- 8 jyi;±ty Прочность щеточного материала на изгиб 800 кгс/см, пробивное напряжение в поперечном направлении 1000 кВ. Плотность тока при эксплуатации 10- I2A/CM, линейный износ щетки в среднем 0,5-0,8 мм Б неделю. За это время средний линейный износ контрольной щетки составляет 2,5-3мм. Состояние коллектора хоФормула изобретения Щетка электрического двигателя, содержащая медь и набор слоев графитированиой ткани, пропитанной полимерным связующим, отличающаяся тем, что, с целью повышения антифрикционных свойств при сохранении высокой электропроводности и устранении износа коллектора, медь введена в виде слоя покрытия на графитированной ткани, а между слоями ткани, покрытой медью, размещены слои графитированной ткани с расположенными между ними слоями полимерного связующего, причем толщины слоев графитированной ткаии, меди и полимерного связующего выбраны в соотношении 3:1:2. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 383138, 8л. Н 01 R 39/22, 1970. 2.Патент Великобритании № {116534, кл. В 5 R, 1965.