CN2032768U - 镀铜纤维——石墨复合材料电刷 - Google Patents

Abstract

一种用于直流电机的，由镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维与浸渍不同润滑剂的石墨基体复合而成的电刷。纤维外围镀铜层厚度为0.3微米～3微米。复合而成的电刷结构呈非均质状态，镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维与石墨基体的工作面纤维比例为0.1～0.8。根据不同的电机、不同的电机使用要求，镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维可以以不同的状态分布在石墨基体的工作表面上。这种电刷载流能力大，换向性能好，滑动接触性好，且可设计性强，适用于不同的电机。

Description

本发明涉及直流电机上所采用的镀铜纤维——石墨复合材料电刷。

电刷是直流电机中不可缺少的零件之一。目前通常所用的电刷为碳电刷，它的额定工作电流密度小于12安培／平方厘米。由于这种碳电刷的载流能力小，特别是用在大功率电机上，就要求采用相对多的电刷数量，这样就导致电机换向器体积或数量增大，电机结构复杂，电机体积增大，材料消耗量增多等缺点，并且由此还会产生电机运行的不稳定的问题。严重时，由大功率电机负载不均匀而使得电刷过载，电刷易产生严重火花，导致电机停止运行。

采用铜粉与石墨粉烧结而成的电刷，该电刷的额定工作电流密度可增加至15安培／平方厘米～20安培／平方厘米。但是这种电刷的换向性能差，不适宜用于具有换向要求高的直流电机。还有一种分辫电刷（石墨电刷），这种电刷改善了换向性能，但不能提高电刷的载流能力，且也需要采用相对多的电刷，会带来电流分配不均等问题。石墨基体镶银柱的电刷，可以提高其载流能力，在电机运行过程中，所镶的银柱很易脱落而影响使用效果，采用镶银柱的经济性也不好。国外已出现一种镀金属银碳纤维电刷，额定电流密度可以达到155安培／平方厘米～390安培／平方厘米，但需要在保护性气分和良好的冷却条件厂才能工作，使用范围受到了很大限制。

本发明的目的在于发明用于工作电流密度大，换向性能要求高，过载能力强及工作线速度大的各类电机用的镀铜纤维——石墨复合材料电刷，以解决现有电刷所带来的缺点及其对电机发展所带来的障碍。

本发明的镀铜纤维——石墨复合材料电刷，在各类碳纤维或者各类石墨纤维上镀铜，镀铜层厚度为0.3微米～3微米，然后与浸渍不同润滑剂的石墨基体复合成非均质结构电刷，其时，镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维与石墨基体的工作面纤维比例（亦称填料因素）为0.1～0.8。复合而成的镀铜碳纤维——石墨复合材料或者镀铜石墨纤维——石墨复合材料电刷的结构是非均质的，其结构形式，工作面纤维比例以及所选用的石墨基体、浸渍材料都依直流电机的功率，使用条件，使用要求所选定，镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维可以以不同的表面形状，表面尺寸，表面位置和数量分布在石墨基体上。

本发明的电刷采用碳纤维或者石墨纤维，因为碳纤维或者石墨纤维的导电导热性能良好，热膨胀系数低和纤维直径细小，这样可以改善电刷的导电性能，增加载流密度。当在这二种纤维外围镀上一定厚度的铜后，其导电能力进一步增强，镀铜层厚度增加，其导电能力也随之增加。另外，本发明的电刷还可以提高电刷的纵横电阻比，减小电刷滑入端电阻，增加滑出端电阻，从而改善电刷的换向性能。

本发明的电刷的优点还在于，通过改变镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维与石墨基体的比例可以改变电刷的载流密度和电刷的换向性能；通过改变镀铜碳纤维或者镀铜石墨纤维在石墨基体内的位置可以改变电刷的换向性能，即改变电刷的无火花区形状与宽度；通过选用不同纤维、石墨基体、浸渍材料可以改变电刷的滑动接触性能；通过改变镀铜层厚度来改变电刷的导电性能。这种电刷可调因素多，适用性强，并且不需在任何保护性气分中即可正常工作。在各种电机上使用本发明的电刷，可以克服现有电刷工作中的缺点，达到提高电刷的载流密度，减少在相同功率电机情况下的电刷数量，简化电机结构，节省了电机制造成本并可改善直流电机的换向性能及高速电机的耐磨性能。根据本发明的电刷可以按照不同电机的要求制造成系列电刷。

图1～图4为不同的电刷结构形式的顶视图。

图中1为石墨基体，2为镀铜纤维。

实施例1：

纤维种类        石墨纤维

镀铜厚度        1.2微米

石墨基体        D172

工作面纤维比例        0.25

浸渍材料        氨基树脂

结构型式

实施例2：

纤维种类        碳纤维

镀铜厚度        2.5微米

石墨基体        DS－79

工作面纤维比例        0.12

浸渍材料        酚醛

结构形式

本发明的实施不受附图或者实施例所示的限定。

Claims (8)

1、一种用于直流电机或交流电机的电刷，其特征在于该电刷是由镀铜碳纤维1与浸渍不同润滑剂的石墨基体2复合而制成的。

2、一种按权利要求1所述的电刷，其特征在于碳纤维外围的镀铜层厚度为0.3微米～3微米。

3、一种按权利要求1所述的电刷，其特征在于所复合而成的镀铜碳纤维——石墨复合材料电刷的结构呈非均质状态，其中，镀铜碳纤维1与石墨基体2的工作面纤维比例为0.1～0.8。

4、一种按权利要求3所述的电刷，其特征在于在电刷工作面上镀铜碳纤维2根据不同电机、不同电机的使用要求以不同的表面形状、表面尺寸、表面位置以及数量分布在石墨基体1工作表面上。

5、一种用于直流电机或交流电机的电刷，其特征在于该电刷是由镀铜石墨纤维1与浸渍不同润滑剂的石墨基体2复合而制成的。

6、一种按权利要求5所述的电刷，其特征在于石墨纤维外围的镀铜层厚度为0.3微米～3微米。

7、一种按权利要求5所述的电刷，其特征在于所复合而成的镀铜石墨纤维——石墨复合材料电刷的结构呈非均质状态，其中，镀铜石墨纤维1与石墨基体2的工作面纤维比例为0.1～0.8。

8、一种按权利要求7所述的电刷，其特征在于在电刷工作面上镀铜石墨纤维2根据不同电机，不同电机的使用要求以不同的表面形状、表面尺寸、表面位置以及数量分布在石墨基体1工作表面上。