Композиционный материал для коллекторов электрических машин

%къескийинститут зобретен ни Томский ордена Октябрьской Револ. Трудового Красного Знамени полите им. С. М. КироваЗаявител хнич Я КОЛЛЕКТОРОИН ОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАК осно в и лектрнческое солишь в направлении,ти указанных слошает его комДля дальнейшегосвойств необходиР, ф. Бекишев, С, И, Ка Изобретение относится к электротехническим материалам, а именно к композиционным материалам на основе углеродных волокнистых материалов, используемым для коллекторов электрических машин;Наиболее близким к изобретению являет-5 ся композиционный материап для коллекто. ров электрических,машин на ве угле. родных ВОлОкнистых материало изоля ции, скрепленных полимерным связующим, М.Недостатком данного материала, также как ранее рассмотренных композиционщах материалов, является его невысокая коммутирующая способностьВ приведенных, аналогах чередование слоев углеродной ткани с изоляционной повышает эпротивление материалаперпендикулярном плоскосев, что незначительно новымутирующую способность.улучшения коммутирующих2 мо, чтобы в направлении одной из осей прямоугольной системы координат материал имел низкое электрическое сопротивление, а: . в двух других направлениях не проводил, . электрический .ток, . При этом контактное сопротивление у элементов токосъема, выполненных из такого материала, изменяется обратно пропорционально площади контакта, что существенно улучшает протекание про. цесса коммутации в электрической машине,Цель изобретения - повышение коммути. ующих свойств материала.Цель достигается тем, чтр композиционный материал содержит параллельно уложенные углеродпые волокна, каждое из которых покрыто изолирующим составом при следую. щем соотношении компонентов, вес.%:Углеродное волокно 70 - 80 Изолирующий состав 20 - 30Покрьпие каждого волокна изолирующим составом обеспечивает арко выраженную- ани зотропию электрических свойств, т.е. высокую электропроводность материала в одном направлении (вдоль волокон) и относительно низ. кую электропроводность в двух других направлениях декартовой системы координат (поперекволокон), определяемую сопротив997153 дельное против ние поМатер отность, Прочность на ра/см тяже ние,чность нажатие,льно арная тивмера зкость,гс/см с ление в см перек волоконг Ом мм волоко Ом ммг м 5,3-6,4 2500-260 2500 в 2 6-1,9 2300 - 250 5-1,8 2400 - 260 6,6 - 7,2 7,0-7,64,2-5,0 0,2-0,6,5-1,8 2400 - 2600 ти лением изоляции между соседними волокнами. Положительное влияние высокой анизотро. пии электрических свойств данного композиционного материала заключается в том, что сопротивление контакта щетки с ламелью из. меняется в обратно пропорциональной зависимости от площади контактирования. При этом разность сопротивлений под сбегающим и набегающим краями щетки в конце периода коммутации возрастает (в идеальном, 1 О случае до бесконечно большой величины), А это означает, что в момент размыкания (за. мыкания) секций якорной обмотки ток разрыва имеет незначительную величину, тем самым обеспечивается уменьшение количества 15 энергии, выделяющейся в скользящем контакте на завершающем этапе коммутации. Та. ким образом, достигаетея безыскровая рабо. тащеточного контакта в электрической ма. шине, благодаря чему уменьшается электро эрроэионный износ контактирующих элементов, снижается уровень радиопомех.Для получения композиционного материа,ла углеродные волокна типа ПАН покрыты термостойким изолирующим составом - 2 лаком типа ПЭ - 943. Для нанесения изо. пирующего покрытия углеродные волокна окунаются в ванну с жидкой фазой указанного изолирующего состава и сушатся при температуре 160 - 180 С. Затем углеродные волокна с нанесенной изоляцией пропитываются полимерным связующим Т, подвергаются вторичной сушке при 60 С, укладываются параллельно друг другу в пресс-форму и оппрессовываются при 180 - 200 С ифс 35 давлении 150 - 200 ат.:. При необходимости уве-. личения толщины изоляционного покрытия процесс нанесения изоляции повторялся не. сколько раэ. Следовательно, указанное весовое соотнопенне компонентов материала является оп 4П р и м е р 1. ПАН - волокна по . крываются термостойким изолирующим соста. вом - лаком типа ПЭ - 943, окунаются в изолировочную ванну с последующей сушкой в вытяжном шкафу при 160 С. В результате получают углеродные волокна, покрытые изолирующим составом, при следующем соотношении компонентов, вес,%: ПАН - во. локна 70; лак типа ПЭ - 94330.Затем изолированные углеродные волокна пропитываются кремннйорганическим связующим Т, сушатся при 60 С, укладываются в пресс-форму и производится прессованне под давлением 200 ат и температуре 180 С до полимериэацни связующего,П р и м е р 2. Операции выполняются по примеру 1, причем углеродные волокна покрыты изолирующим составом при следуюющем соотношении компонентов, вес.%:ПАН - волокна 75Лак типа ПЭ - 943 25П р и м е р. 3, Операции выполняются по примеру 1, причем углеродные волок. на покрыты изолирующим составом при следующем соотношении компонентов, вес.%:ПАН - волокна 80Лак типа ПЭ - 943 20 Основные физико-механические свойствапредлагаемого композиционного материалаи прототипа сведены в таблицу.Как видно из таблицы, композиционныйматериал по примеру 2,изготовленный наоснове ПАН - волокна и термостойкого изо.пирующего состава - лака типа ПЭ - 943 ввесовом соотношении 75 - 25 соответственно,обладает лучшими свойствами по сравнениюс другими материалами, приведенными втаблице,имальным, Отклонения в весовых соотношениях компонентов предлагаемого компо.997153 Составитель В. полковТехред Ж,Кастелевнч Корректор О. Билак Редактор М, Дылын Тираж 588 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035. Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 949/73 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5зиционного материала негативно сказываются на его свойствах. Например, увеличение содержания изолирующего состава в композицион. ном материале более 25% приводит к уве. личению его удельного электрического. сопротивления, а следовательно, возрастают электрические потери в скользящем контакте. щетка - коллектор. При этом возможен перегрев элементов токосъема, обуславливающий повышенный износ контактирующих 1 О элементов и способствующий искрообразованию, Уменьшение же содержания юолнрующего состава менее 25% существенно снижает надежность юоляционного покрытия углеродных волокон, тем самым не обеспечивается 15 необходимая анизотропия и снижаются коммутирующие свойства данного композиционного материала. Таким образом, композиционный материал на основе углеродных волокон с предварительно нанесенной изоляцией в весовом соотноше нии 75:25 соответственно обладает наилучшими механическими характеристиками и коммутирующими свойствами,Удельное электрическое сопротивление данного композиционного материала сравнитель. но невелико, поэтому он может быть применен для изготовления коллекторов злектри. ческих машин.ЗОЕго низкая плотность и высокие прочностные свойства позволяют изготовлять коллекторы, которые могут применяться при окружных скоростях свыше 100 м/с. 6Высокая коммутирующая способность пред. лагаемого материала обусловлена тем, что его контактное сопротивление в процессе коммутации изменяется обратно пропорцио. нально площади контактирования. Это в свою очередь обеспечивает безыскровую ра. боту щеточного контакта, уменьшение изно,са контактируемых элементов, снижение ра. диопомех и повышение срока службы элект. рической машины,Применение указанного композиционного материала при производстве коллекторов позволяет значительно повысить качество и ресурс работы коллекторых электрических машин. Формула изобретения Композиционный материал для коллекторовэлектрических машин на основе углеродныхволокнистых материалов и изоляции, скрепленных полимерным связующим, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повы.шения коммутирующих свойств. материала,он выполнен в виде параллельно уложенныхуглеродных волокон, каждое из которыхпокрыто изолирующим составом при следующем соотношении компонентов, вес,%:Углеродное волокно 70 - 80Изолирующий состав . 20-30.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Яф 670993,кл, Н 01 В 39/04, 1979.