Композиционный материал для изготовления коллекторов электрических машин

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапистйческикРеспублик в 945931(5)М, Кл. Н 01 К 39/20 5 вудерстюай ютет ИьР Ю Леав мбртве 1 н вткрыткй(088.8) Дата онублнкования описания 23,07.821 осится к м, а именам на осн материалоров элек лектротехно к компо" ве углеов, исполь- рических Изобретение отническим материалзиционным материалрОдных волОкнистызуемых для коллекмашин. нный матери ических маш х волокон т волокна ПАН кремнеземн жду собой и й,аническим и териал обла й механичес ной стойкомпозия то,авненид Недостатком известного ционного материала являет что он имеет высокое по с с медью удельное электрич противление. кое соИзвестен композициодля коллекторов электсостоящий из углеродныполиакрилонитрильногоизоляционной, наприметкани, чередудщихся мепропитанных кремнийорлимерным связующим. Идает достаточно высокпрочностью и эрозиокостью 113. Й МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАВИН Известен также композиционныйматериал на основе углеродных волокнистых материалов и изоляционнойткани, чередующихся между собойи пропитанных полимерным связующим,содержащий диспергированные сажу играфит, Этот материал имеет болеевысокую электропроводность, механическуд прочность и лучшие антифрикционные свойства в нормальных клима" отических условиях Г 23.Однако при работе в условиях по:ниженных атмосферных давлений материал обладает недостаточно высокими антифрикционными свойствами.Цельд изобретения является улучшение антифрикционных свойств материала в условиях низких атмосферныхдавлений и повышение электроэрози о. онной стойкости.Поставленная цель достигается тем,что композиционный материал содержит 66"70 углеродного волокнистогоматериала типа полиакрилонитрильно 3 94593го волокна ПАН, имеющего сравнительно низкое удельное электрическоесопротивление, и 10-203 изоляционнойнапример кремнеземной, ткани, пропитанных кремнийорганическим полимерным связующим, в которое предварительно введены 6-84 диспергированныхсажи и столько же графита, а также2-й порошка фосфата марганца,После удаления остаточных лету фчих веществ в процессе сушки сажа,графит и фосфат марганца остаютсяна поверхности углеродных волокони изоляционной ткани.Введение фосфата марганца позволяет существенно снизить Фрикционныйизнос композиционного материала придавлении воздуха до 10.- 10 4 ммрт.ст,В процессе работы коллекторнойэлектрической машины, вследствиенеравномерного выделения фрикционныхи электрических потерь в скользящемконтакте, отдельные участки контактной поверхности могут достигать высоких 5температур, намного превосходящих среднюю температуру коллекторно-щеточного узла. При этом происходит термическое разложение Фосфата марганцаи выделение фосфорных летучих соединений в зоне скользящего контакта,которые образуют газовую подушку иобеспечивают снижение Фрикционногоизноса контактных элементов.Кроме того, газовая оболочка изфосфорных летучих соединений защи 35щает композиционный материал от окисления в нормальных климатическихусловиях, что повышает его электроэроэионную стойкость.40Для получения композиционного материала полосы ПАН-волокна, покрытыепироуглеродом, и полосы изоляционнойкремнеэемной ткани ТСпропитываются полимерным связующим, содержащимдиспергированную сажу и графит, а .45также порошок фосфата и марганца, иопрессовываются в пресс-форме приконечной температуре прессования180-200 О С и давлении 150-200 ат.Величина покрытия из сажи, графита ифосфата марганца регулируется путемизменения концентрации указанныхкомпонентов в полимерном связующем,П р и м е р 1, Полосы ПАН-волокнаи изоляционной ткани ТСпропитывают 55кремнийорганическим связующим маркиТс добавкой графита, сажи и фосфата марганца и сушат в вытяжном шкафу 1 4при 60 ОС до выхода остаточных лету" чих веществ в пресс-материале 3-5. 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 66ТС20Сажа .6Графит 6Фосфат марганца 2 и производят прессование под давлением 200 ат и при 180 С.П р и м е р 2. Операция выполняется по примеру 1, причем полосы ПАН-волокна и кремнеземной ткани ТСс покрытием из графита, сажи и фосфа" та марганца закладывают в пресс-форму при следующем соотношении компонентов,вес.Ф:ПАН"волокно 68ТС15Сажа 7Графит 7фосфат марганца 3П р и м е р 3. Операция выполняется по примеру 1, причем полосы ПАН-волокна и кремнеземной ткани ТСс покрытием из графита, сажи и фосфата марганца закладывают в пресс-форму при следующем соотношении компонентов,вес,4:ПАН-волокно 70ТС10Сажаl8Графит 8фосфат марганцаВ 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 ТСи 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 концентрацияфосфата марганца в материале менее 2 Ф неже" лательна.Увеличение содержания фосфата мар ганца в композиционном материале свыше й .приводит к ухудшению его механических свойств, что также является нежелательным.Таким образом, композиционный материал с содержанием фосфата марганца в пределах 2-М обладает наилучшими механическими характеристиками и хорошими антифрикционными свойствами при работе в условиях низких атмосферных давлений и при работе с искрением.Удельное электрическое сопротив" ление композиционного материала сравнительно низко, поэтому он может быть применен для изготовления коллекто 5931ров электрических машин, а его низкая плотность и высокие. прочностные свойства позволяют изготовлять коллекторы, которые могут применяться при окружных скоростях свыше 100 М/с. Кроме того, высокая электроэрозионная стойкость предлагаемого материала обуславливает снижение изно 1 о са элементов контактной пары при работе электрической машины с искрением, а хорошие антифрикционныесвойства при низких атмосферных давлениях позволяют использовать его в 1 условиях вакуума.Таким образом, применение предлагаемого композиционного материала припроизводстве коллекторов позволитзначительно повысить качество и ре"сурс работы коллекторных электричес".ких машин.945931 10 Углеродный волокнистыйматериалИзоляционная тканьСажаГрафитФосфат марганца 66-70 10-20 6-8 6-8 2-4 Составитель В.ЧерноваРедактор Т.Кугрышева Техред М,Надь Корректор Е,Рошко ит ии е ю е е т е веи Заказ 5343/71 тираж 630 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,формула изобретенияКомпозиционный материал для изготовления коллекторов электрических машин на основе углеродных волокнистых материаловчередующихся с изоляционной .тканьюи пропитанных полимерным связующим, содержащий диспергированную сажу, и графит, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения антифрикционных свойств материала.в условиях низких атмосферных давлений и повышения электро- изоляционной стойкости, он дополнительно содержит фосфат марганца при следующих соотношениях компонентов,Ф: Источники инфОрмации, принятые во внимание при экспертизезО 1. Авторское свидетельство СССРМ 670993, кл. Н О 1 й 39/04, 1979 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Н 2748677/24-07, кл. Н О 1 В 39/20, 1979.