Композиционный материал для коллекторов электрических машин

(22) Заявлено 06.12,77 (21) 2551938/24 51) М. Кл.зН 0 с присоединением заявки Государственный коми 23) Приоритет 43) Опубликовано 30.06.7945) Дата опубликования ллетень2(71) Заявит 54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОЛЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Изобретение относится к электротехничем материалам, а именно к композициым материалам на основе углеродных окнистых материалов, используемыхколлекторов электрических машин. Известны в электромашиностроении комционные материалы на основе углерод- тканей, применяемые для изготовления трощеток 11. Однако данные материнельзя применять для изготовления лей коллекторов, так как они обладаравнительно высоким удельным сопроОм ммфивлением до 100 , что ведет к зна.м ски онн вол для пози ных элек алы ламе ют с ским потерям на колони имеют низкую меь и повышенную хрупкомпозиционныи матеих элементов коллектого является омедненная покрытая полимерным ный путем прессования стного материала явля- меди, что ведет к перев контакте и неблагороцесс коммутации.рытых медью углеродве которых использовачительным электричлекторе. Кроме тогоханическую прочноскость.Известен такжериал для токоведущров, основой котороуглеродная ткань,связующим, получен121,Недостатком извеется наличие слояраспределению токаприятно влияет на пПрименение непокных тканей, в качест лись ткани марки УТМи ТГНМ, имеющих сравнительно низкую электропровод- ность, приводит к увеличению электрических потерь по телу коллектора,Перераспределение тока в контакте, атакже неравномерная толщина медного покрытия, приводят к интенсивному выгоранию слоя меди. При этом образуются перепады между слоями меди и углеродной 10 ткани, вызывающие вибрации щеток.Целью изобретения является создание такого композиционного материала на основе углеродных волокнистых материалов и связующего, который обладал бы более высо кой электропроводностью и механическойпрочностью, меньшей хрупкостью, повышенной эрозионной стойкостью и лучшими антифрикционными свойствами по сравнению с известными композиционными материала ми, применяемыми для изготовления коллекторов.Для достижения указанной цели композиционный материал изготавливают из чередующихся углеродных волокон типа поли акрилонитрильного волокна (ПАН), имеющего низкое удельное электрическое сопротивление и изоляционной, например крем- неземной ткани, пропитанных кремнийорганическим полимерным связующим в следу ющем весовом отношении: углеродное во670993 лосы ПЛН-волокна или ТМП и кремнеземной ткани, их закладывали в пресс-форму в весовом соотношении:ПАН-волокно или ТМП 70% 5 ТС30%и производили прессование под давлением 200 ат и температуре 180 С.П р и м е р 2. Операции выполнялись попримеру 1, причем полосы ПАН-волокна 10 или ткани ТМП и кремнеземной тканиТСзакладывали в пресс-форму в соотношении (вес. % ) соответственно 80:20.П р и м е р 3. Операции выполнялись попримеру 1, причем полосы ПАН-волокна 15 или ткани ТМП и кремнеземной ткани ТС закладывали в пресс-форму в соотношении (вес. % ) соответственно 85:15.Основные физико. механические свойстваполученных композиционных материалов 20 сведены в таблицу Уд сопротивление Плотность,г/смзУдарная вязкость Состав Коэф, трения Ом ммй 1,45 - 1,7 1,5 - 1,8 Пример 1 1500 в 18 1800 в 20 2100 в 22 2300 в 24 30 - 60 25 - 50 25 - 30 ЗО - 35 0,1 - 0,2 1,4 - 1,7 1,45 - 1,7 Пример 2 1700 в 18 1900 в 21 2200 в 23 2400 в 26 10 - 40 5 - 25 0,1 - 0,15 ЗО - 35 35 - 40 2200 в 23 2400 в 25 Пример 3 1,4 - 1,61,35 - 1,6 1800 в 19 1900 в 21 20 - 40 15 - 35 25 - 30 30 - 35 0,15 - 0,2 а) - композиционный материал на основе ТМПб) в композиционн материал на основе ПАН-волокна,Как видно из таблицы, композиционный материал (КМ) по примеру 2, изготовленный на основе ПАН-волокна и кремнеземной ткани ТС, обладает лучшими свойствами и по сравнению с другими материала ми, приведенными в таблице,Удельное электрическое сопротивление указанного КМ сравнительно низко, поэтому он может быть применен для изготовления коллекторов электрических машин. 30Низкая плотность и высокие прочностные свойства данного КМ позволяют изготовить коллекторы, которые могут применяться при окружных скоростях свыше 100 м/с.Низкий коэффициент трения позволяет 35 существенно снизить износ контактной пары щетка-коллектор и уменьшить потери на трение в коллекторе.Коллекторы, изготовленные из данного КМ, обладают высокими прочностными 40 свойствами, пластичность его достаточно высока. Высокая эрозионная стойкость и низкий коэффициент трения обуславливают снижение износа элементов контактной пары. Кроме того, величина электрических по терь на коллекторе из предлагаемого композиционного материала существенно меньше, чем при использовании известных композиционных материалов для изготовления коллекторов.Таким образом, применение указанного композиционного материала при производстве коллекторов позволит значительно повысить качество и ресурс работы коллекторных электрических машин. Композиционный материал для коллекторов электрических машин на основе углеродных волокнистых материалов, пропитанных полимерным связующим, полученный путем прессования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения электропроводности, механической прочности и пластичности, дополнительно введена изоляционная ткань, например кремнеземная, пропитанная тем же полимерным связующим, например кремнийорганическим, которая чередуется с упомянутым углеродным материлокно 70 - 85%, изоляционная ткань 30 - 15%,Для уменьшения удельного электросопротивления композиционного материала используют углеродные волокна, покрытые пироуглеродом.Для получения и сравнения свойств композиционных материалов были взяты полосы ПАН-волокна и углеродной ткани ТМП, покрытые пироуглеродом и пропитанные полимерным связующим и опрессованы в пресс-форме при конечной температуре прессования 180 С и давлении 200 ат.П р и м е р 1. Полосы ПЛН-волокна или ткани ТМП и иозляционной кремнеземной ткани ТСпропитывали кремнийорганическим связующим марки Ти сушили в вытяжном шкафу при температуре 60 С до выхода остаточных летучих веществ в пресс-материале 3 - 5%. Затем, чередуя поФормула изобретения670993 Составитель М. КузнецоваТелред А. Камышникова Корректор А. Степанова Реда ктор В. Л евятов Заказ 1146/15 Изд. Мо 409 Тираж 922 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 алом, например полиакрилонитрильными углеродными волокнами при следующих соотношениях углеродного материала и изоляционной ткани, вес. /,:Углеродный материал 70 - 85 Изоляционная ткань 30 - 15 6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ1261589, кл. 21 д 59,1968. 2. Авторское свидетельство СССР557449, кл. Н 01 К 39/04, 1977.