Композиционный материал для изготовления коллекторов электрических машин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистйческмк

Рес убпик iii945931 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 15 ° 05.80 (21) 2925Q29/24-07 с присоединением заявки № (5! )М, Кл.

Н 01 R 39/20 фщударстаа«Ы1 кем«тет

CCCP

N Naee «зебр«таей

«вткрыт«11 (И) ПриоритетОпубликовано 23,07.82. Бюллетень № 27 (53) УДК623. 313 ° .047.43 (088.8) Дата опубликования описания 23.07.82

Г ° Н.Багров, P.Ô.Áåêèøåe, С.И,Качин и С. (72) Автори изобретения (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КОЛЛЕКТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к электротехническим материалам, а именно к композиционным материалам на основе углеродных волокнистых материалов, используемых для коллекторов электрических

5 машин.

Известен композиционный материал для коллекторов электрических машин, состоящий из углеродных волокон типа

1О полиакрилонитрильного волокна ПАН и

Ф изоляционной, например кремнеземнои, ткани, чередующихся между собой и пропитанных кремнийорганическим полимерным связующим. Материал обла15 дает достаточно высокой механическои прочностью и эрозионной стой костью Г13.

Недостатком известного композиционного материала является то, что он имеет высокое по сравнению с медью удельное электрическое сопротивление.

Известен также композиционный материал на основе углеродных -волокнистых материалов и изоляционной ткани, чередующихся между собой и пропитанных полимерным связующим, содержащий диспергированные сажу и графит. Этот материал имеет более высокую электропроводность, механическую прочность и лучшие антифрикционные свойства в нормальных клима" тических условиях f23.

Однако при работе в условиях пониженных атмосферных давлений материал обладает недостаточно высокими антифрикционными свойствами.

Целью изобретения является улучшение антифрикционных свойств материала в условиях низких атмосферных давлений и повышение электроэрозионной стойкости. Поставленная цель достигается тем, что композиционный материал содержит 66-703 углеродного волокнистого материала типа полиакрилонитрильно3 94593 го волокна ПАН, имеющего сравнитель но низкое удельное электрическое сопротивление, и 10-203 изоляционной. например кремнеземной, ткани, пропитанных кремнийорганическим полимерным связующим, в которое предварительно введены 6-84 диспергированных сажи и столько же графита, а также

2-43 порошка фосфата марганца.

После удаления остаточных лету- 1в чих веществ в процессе сушки сажа, графит и фосфат марганца остаются на поверхности углеродных волокон и изоляционной ткани.

Введение фосфата марганца позволя- !5 ет существенно снизить фрикционный износ композиционного материала при давлении воздуха до 10 .- 10 4мм рт.ст.

В процессе работы коллекторной электрической машины, вследствие неравномерного выделения фрикционных и электрических потерь в скользящем контакте, отдельные участки контактной поверхности могут достигать высоких 5 температур, намного превосходящих сред» нюю температуру коллекторно-щеточноФ го узла. При этом происходит термическое разложение фосфата марганца и выделение фосфорных летучих соединений в зоне скользящего контакта, которые образуют газовую подушку и обеспечивают снижение фрикционного износа контактных элементов.

Кроме того, газовая оболочка из фосфорных летучих соединений защи35 щает композиционный материал от окисления в нормальных климатических условиях, что повышает его электроэроэионную стойкость.

Для получения композиционного материала полосы ПАН-волокна, покрытые пироуглеродом, и полосы изоляционной кремнеэемной ткани ТС-8 пропитываются полимерным связующим, содержащим диспергированную сажу и графит, а .

45 также порошок фосфата и марганца, и опрессовываются в пресс-форме при конечной температуре прессования

180-200 о С и давлении 150-200 ат.

Величина покрытия из сажи, графита и фосфата марганца регулируется путем изменения концентрации указанных компонентов в полимерном связующем.

Пример 1. Полосы ПАН-волокна и изоляционной ткани ТС-8 пропитывают 55 кремнийорганическим связующим марки

T-1 с добавкой графита, сажи и фосфата марганца и сушат в вытяжном шкафу

1 4 при 60ОС до выхода остаточных летучих веществ в пресс-материале 3-53.

Затем, чередуя полосы ПАН-волокна и изоляционной кремнеземной ткани, покрытые слоем графита сажи и фосфата марганца, закладывают их в прессформу при следующем соотношении ком-. понентов, вес.Ф:

ПАН-волокно 66

ТС-8 20

Сажа . 6

Графит 6

Фосфат марганца 2 и производят прессование под давлением 200 ат и при 180 С. . Пример 2. Операция выполняется по примеру 1, причем полосы

ПАН-волокна и кремнеземной ткани ТС-8 с покрытием из графита, сажи и фосфата марганца закладывают в пресс-форму при следующем соотношении компонентов,вес.3:

ПАН-волокно 68

ТС-8 15

Сажа 7

Графит 7 фосфат марганца 3

Пример 3. Операция выполняется по примеру 1, причем полосы

ПАН-волокна и кремнеземной ткани ТС-8 с покрытием из графита, сажи и фосфата марганца закладывают в пресс-форму при следующем соотношении компонентов,вес,4:

ПАН-волокно 70

ТС-8 10

Сажа

8

Графит 8

Фосфат марганца Ц

В таблице представлены основные физико-механические свойства полученных композиционных материалов и лучшего из известных.

Как видно из таблицы, композиционный материал по примеру 2,сизготовленный на основе ПАН-волокна, кремнеземной ткани TC-8 и добавки графита, сажи и фосфата марганца в весовом соотношении 68:15:7:7:3 соответственно, обладает лучшими свойствами по сравнению с другими материалами.

Следовательно, указанное весовое соотношение компонентов является оптимальным. уменьшение .содержания фосфата марганца в композиционном материале приводит к возрастанию износа как при работе коллекторно5 94 щеточного узла с искрением, так и в вакууме. Поэтому концентрация фосфата марганца в материале менее 2Ф неже" лательна.

Увеличение содержания фосфата мар ганца в композиционном материале свыше 43.приводит к ухудшению его механических свойств, что также является нежелательным.

Таким образом, композиционный материал с содержанием фосфата марганца в пределах 2-43 обладает наилучшими механическими характеристиками и хорошими антифрикционными свойствами при работе в условиях низких атмосферных давлений и при работе с искрением.

Удельное электрическое сопротивление композиционного материала сравнительно низко, поэтому он может быть применен для изготовления коллектоt

5931 ров электрических машин, y его низкая плотность и высокие прочностные свойства позволяют изготовлять коллекторы, которые могут применяться при окружных скоростях свыше 100 i4/с.

Кроме того, высокая электроэрозионная стойкость предлагаемого материала обуславливает снижение изно о са элементов контактной пары при работе электрической машины с искрением, а хорошие антифрикционные свойства при низких атмосферных давлениях позволяют использовать его в условиях вакуума.

Таким образом, применение предлагаемого композиционного материала при производстве коллекторов позволит значительно повысить качество и ре- сурс работы коллекторных электричес". ких машин.

ЭФ

>II CD

:ь—

Y °

Y (6 X

Сб

LA

1 бЧ

-Ф

Ф О

3 Ъ

LA

3Ч

I О

» О

Ф

Cl

Ы о

X а

LA

Ф ф

МЪ

ГО

-а

М

СЧ

Ф бЧ

1 (Ч

СО

»

3С 3-С3

mod хо о а х

mm o

СЕ e: 3» л m Y

„С3

Э Е

X х

Ф с ю бГ

Ю

Сб О

СЧ

Сб

Ю

°

I

I

1

1

1

CD

СР

3Ч

CD

С)

LA

3Ч

CD

Ю

СЧ

Сб

CD

LA

3Ч

CD

СЪ О

3Ч

Ю

СР

Ю

Ч:3

3Ч !

CD

Ю б

3Ч

Сб

Ю

М \ бЧ

Сб

СЭ

3О

3Ч

СР О

3Ч

CD

СР

-Сб

СЧ

l

1 . 1

ОО

0Ъ

1 ъО

I

LA б

Cl.

Ф

X а с о

С:

:ь а

Ф

S а с

>х з х

1v

Э

K о х

s m т о

X O с z

Ф tO

С33 S ф х

X Я з v

X O с х

Ф

СС3 5

Э Ф

a X х л о с а

Ф C сс о

°,ф4

I- V

36 о о! ) Y

1 С13

О Е

333 О а

3С о.е

z v

l- .

О 3 с

ix

2i

Z х о и

X 35

CO X о о.

3: Э

X IО 333

°, Ф

X Y х z

945931

I

l

1

1

I

1 о а

LA -.:й

I I

О \ бб\

Г Ъ

3»» л

-б

СР

-Ф

3Ч

CD

33\

iО I

3Ч 1

I . 1

3Ч 1

1

»

4 Ъ а

Э

S а

C о

945931

Углеродный волокнистый материал

Изоляционная ткань

Сажа

Графит

Фосфат марганца

66-70

10-20

6-8

6-8

2-4

Составитель В.Чернова

Редактор Т.Кугрышева Техред M.Íàäü Корректор Е.Рошко

Заказ 5343/71 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения

Композиционный материал для изготовления коллекторов электрических машин на основе углеродных волокнистых материалов чередующихся с изоляционной .тканью и пропитанных полимерным связующим, содержащий диспергированную сажу, и графит, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения антифрикционных свойств материала .в условиях низких атмосферных давлений и повышения электроизоляционной стойкости, он дополнительно содержит фосфат марганца при следующих соотношениях компонентов,Ф:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 670993, кл. H 01 R 39/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2748677/24-07, кл. Н 01 R39/20,,1979.