Металлокерамическая щетка для электрических машин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ" Союз Советских

Социалисти4есмих

Респубпин

««658636 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено25.04.77 (21)2478741/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано25.04.79.Бюллетень %15 (51) М. Кл.

Н 01 Й 39/20

Гвсударстввннвй квинтет

СССР кв делам нзоврвтвннй и вткрмтнй (53) УЙК621.313. .047.4(088.8) Йата опубликования описания 28.04.79 (72) Авторы изобретения

Е. A. Смирнов, В. Г. Носов и P. М. Рубинер (71) Заявитель (54) METAËËÎÊEÐAMÈ×EÑKÀß ЩЕТКА 0ЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится,к электротехнике, а именно к метаппокерамическим щеткам дпя электрических машин, преимущественно номинапьного напряжения

6-12 В.

В эпектрических машинах с номинальным напряжением6-12 В могут испопь- зоваться метаппокерамические щетки только с низким сопротивпением контакта, порядка 0,05-0,6 мОм, которые способны обеспечить передачу тока повы- та шенной ппотности без уменьшения электромагнитной мощности машины.

Известны щетки с низким сопротивлением на основе графита, меди и разпичных добавок: свинца, никеля, окислов и супьфидов метаппов и др. (11, Существенным недостатком при работе щеток известных составов является нацичие полярного износа, окиспения и износа коллектора, вызванного повышенным переносом медных частиц при коммутационном дуговом (искровом) разряде, 2 особенно под катодно-поляризованной щеткой.

Появление интенсивно окиспенных зон коппекторной меди ухудшает мощностные характеристики машины за счет роста сопротивления контакта, что снижает надежность работы щеточно-коппекторного узпа машины в цепом.

Известна метаппокерамическая щетка, содержащая по весу 65-85 .о меди, 525 . углеродистого компонента и антифрикционную добавку - остапьное, в которой в качестве углеродистого компонента взята смесь графита и графитированного материапа в спедующем соотноше- нии;

Графитированный материал 5-80%

Графит Остапьное (2).

Полярный износ анодной щетки данного состава „ значительно меньшетчем в известных технических решениях, но при этом не устраняется окиспение коппектора при дуговых разрядах под катодно658636 поляризованной щеткой (искрениг до

3 бапдов) ., Кроме toro, наличие бопее твердых частиц графитированногo материала вызывает на меди коллекторных пластин риски и задиры, а появление участков коллектора с неравномерным износом пластин ухудшает контактирование щетки и усиливает разрядные процессы.

Hemь изобретения — повышение надежности работы щеточно-коппекторного узла эпектрической машины с напряжением 6-12 В за счет уменьшения окисления и износа коллектора и обеспечения минимального искрения.

Указанная цепь достигается тем, что в метаплокерамической щетке, содержащей по весу 65-85%о меди, 5-30% углеродного компонента и 5-10 4 антифрикционной добавки, например свинца, углеродистый компонент состоит из попукокса и графита в следующем соотношении:

Попукокс 0,3-20%

Графит 80-99,7%

Основное преимущество предпагаемого соотношения компонентов метаппокерамической щетки проявпяется в снижении уровня окисления и износа колпектора при одновременном обеспечении низких значений сопротивпения контакта и степени искрения.

В данной щетке связующим каркасом является металлическая составпяющая щетки (медь), что создает низкое "опротивпение контакта, а предотвращению окисления и износа коллектора, вызываеMb1x в известных решениях повышенным переносом медных частиц при дуговом (искровом) разряде, особенно под катодной щеткой, способствует то, что в процессе работы в межконтактный промежуток между щеткой и колпектором поступает мепкодисперсная фаза попукокса, ускоряющая затухание процесса искрения и, тем самым, ограничивается воздействие высоких температур на медь коппекторых пластин. Отсутствие агломератов графитированного материапа способствует искпючению неравномерного износа пластин коппектора и улучшает контактирование щетки. Допопнитепьным эффектом указанного соотношения составпяюших углеродистого компонента — попукокса и графита — являются хорошие попитурообразующие свойства контакта, также уменьшающие полярное различие коппекторных характеристик.

Пример 1. Изготовление метаппографитовых щеток со спедуюшим соотношением компонентов, вес%;

Медь 75,0

5 Углеродистый компонент 17,5

Свинец . 7,5

Угперодистый компонент содержит:

Графит 99,7%

Попукокс О, 3%

Шетки иэготавпиваются следующим образом.

Смешивают порошок графита Тайгинского сырого — ЭУТ по ГОСТ 10274-72, просеянного через сетку 0,25, в количестве 17,45 кг, порошок попукокса, просеянный через сетку 0,1, в количестве

0,05 кг, полученный на основе пупьвербакепита, прокапенный до температуры о

500 С, порошок меди ПМС, просеянный через сетку 0,25, в количестве 75 кг и порошок свинца с размером частиц менее 100 мкм в копичестве 7,5 кг.

Подученную смесь порошоков (100 кг) перемешивают в смесителе лопастного

;типа в течение 1 часа при температуре окружающей среды. Полученный порошок просеивают через сетку 0,25 и прессуют на гидравпических прессах с усиЕ пием 3000 Я у. при температуре окружающей среды. Отпресованные образцы щеток, размером 8,8х19,2х14 мм обжигают в электрических печах при темо пературе 570 С в среде экэогаза в течение 1,5 часов. Заданное соотношение составляющих в углородистом компоненте с содержанием попукокса 0,03-20% можно получить также другими способами, в частности, введением в шихту раз4Q пичных смоп с известным выходом полукокса при. термообработке щеток.

По технологии, приведенной в примере

1, быпи изготовлены нескопько вариантовщеток предлагаемого состава с разпич45 иым содержанием составпяющих угперодного компонента.

При мер 2.

Соотношение компонентов, вес.%:

Графит 15.75и(90%)

5О

Попукокс 1,75к (10%)

ПримерЗ.

Соотношение компонентов, вес.%:

Графит 14 кг (80%)

Полукокс 3,5 кг (20%)

При мер4.

Дпя Сравнения быпи изготовлены допопнитепьно варианты щеток известного состава „вес.%:

75,0

7,4-%

Характеристики щеток №№

Пределы Плошадь

Степень искрения щеток, баппы

Износ копПримечание окисления сопротивления контакта, мОм лектора, мкм коплектора, or ю

Катод

Анод варианта

Отде пьные тн

4 цветов побежапости на копцек1

О, 1-0,40

5,0 торе

О, 1-0,45

2,0

3 О, 1-0,45

4,0

О, 15-0,8

Риски и сппошные цвета побежапостн на коппекторе

Медь

Углеродистый компонент 17,5

Свинец 7,5

Причем угперодистътй компонент стоит из:

Графит 10,1 %

Графитированньтй материал

Как видно из таблицы, разброс сопротивпения контакта данной щетки пежит в допустимых пределах, соответствующих такому классу щеток. Увепичение содержания попукокса бопее 20% из-за роста сопротивпения усиливает тепповыдепение с появлением большей ппощади окисления и износа коппектора, Уменьшение содержания попукокса усипивает степень искрения и рост подгара коппектора. Применение в указанных условиях токосъема известного состава метаппокерамической щетки (пример 4) не упучшает коммутирующих свойств щеток и окисление коллектора значительно выше. Увепичение надежности работы щеточно-коппекторного узпа эпектрической машины за счет сни-. жения окиспения и износа коппектора при сохранении допустимых эпектрических потерь в контакте позволяет повысить ее срок службы.

Формула изобретения

Метаппокерамическая щетка дпя эпектрических машин, содержащая медь, угпеПолученные щетки подвергают физико-механическим испытаниям и проверке на электродвигателях тийа СТ-130 в объеме 10.000 повторно-кратковременных

5 циклов при плотности тока 150 А/см и напряженки 12 В.

Резупьтаты испытаний приведены в таблице. родистый. компонент и антифрикционную добавку, например, свинец, взятых в

З соотношении, вес.%:

Медь 65-85

Угперодистьгй компонент 5-30

Антифрикционная добавка 5 — 10 о т л и ч а ю щ а. я с я тем, что, с цепью повышения надежности работы щеточно-колпекторного узла эпектрической машины с напряжением 6-12 В, угперодистый компонент состоит из попукокса и графита при их спедукщем соотношении, вес.%:

Попукокс 0,3-20

Графит 80-99, 7

Источники информации„принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2411060, кп. 1 7 1-3 25, 1943.

2. Заявка ¹ 2151462, кп. Н 01 R 39/24„1975„по которой принято решение о выдаче авторского свидетепьства.