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.