CZ201087A3 - Kartác elektrického stroje - Google Patents
Kartác elektrického stroje Download PDFInfo
- Publication number
- CZ201087A3 CZ201087A3 CZ20100087A CZ201087A CZ201087A3 CZ 201087 A3 CZ201087 A3 CZ 201087A3 CZ 20100087 A CZ20100087 A CZ 20100087A CZ 201087 A CZ201087 A CZ 201087A CZ 201087 A3 CZ201087 A3 CZ 201087A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- brush
- carbon
- brushes
- brush according
- cable
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims description 13
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 5
- 239000002059 nanofabric Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000870659 Crassula perfoliata var. minor Species 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238633 Odonata Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013330 chicken meat Nutrition 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 235000020094 liqueur Nutrition 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002106 nanomesh Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
- H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
Abstract
Vynález se týká kartáce elektrického stroje opatreného elektrovodným lankem, pricemž alespon jeho cást je zhotovena z uhlíkových nanomateriálu. Kartác muže být zhotoven ze svazku uhlíkových nanotrubic, které mají prumer od 1 do 100 nm. Uhlíkové nanotrubice mohou být spleteny do svazku v podobe sítky, která je svinuta a zformována do požadovaného tvaru. Ve výhodném provedení muže být kartác opatren optickými vlákny.
Description
Kartáč elektrického stroje (tbkist techniky
Technické řešení se týká kartáče elektrického stroje opatřeného elektrovodným lankem.
Dosavadní stav techniky
Z technické praxe je známo několik typů kartáčů elektrických strojů.
Kluzné kontakty v podobě uhlíkových kartáčů jsou důležitou součástí přenosu proudu v mnoha elektrických strojích. Uhlík a grafit mají dobré kluzné vlastnosti a relativně dobrou elektrickou a tepelnou vodivost a vysokou teplotní stálost. Uhlík se netaví, nýbrž sublimuje při teplotách nad 300 °C. Při výskytu spínacích jisker a oblouků se tím zamezuje tvorbě tavných kapek, které se objevují na kovových kontaktech.
Přírodní grafit, podle použité suroviny, obsahuje větší nebo menší podíl velmi jemně rozptýlených minerálních nečistot, které dávají přírodnímu grafitu určitou odolnost proti otěru vedle vynikajících kluzných vlastností.
Na komutátorových strojích byl přírodní grafit pro jeho brusné působení nahrazen ckktrografitem. Přírodní grafit nedosahuje komutačních vlastností požadovaných u dnešních strojů Kartáče z přírodního grafitu jsou trvale zatížitelné až do 10 A.cm'2, snesou však krátkodobé proudové špičky až do 20 A.cm'2. Elektrografit je nej univerzálnějším a tím i nej používanějším materiálem pro uhlíkové kartáče. Kromě strojů sprostou izolací komutátoru a obtížně komutujících motorů se v určitých mezích elektrografit používá na komutátorech i na kroužcích. Dobrá tepelná vodivost elektrografitu ve spojení s vysokou odolností vůči tření zabraňuje, aby se uhlíkové kartáče příliš rychle opotřebovávaly při jiskření.
Dále je znám grafit s pryskyřičným pojivém. Tento materiál má v důsledku obsahu pryskyřičného pojivá relativně vysoký vlastní odpor v rozmezí 100 až 300 μΩιη a kromě toho
X x ka/uje velký poměr příčného odporu k podélnému. Podélný odpor je způsoben destičkovou smikturou použitých grafitů. V souvislosti s vysokým přechodovým napětím je matena! schopen silně tlumit zkratové proudy mezi lamelami, překlenutými uhlíkovými kartáči. Je proto zvláště vhodný pro třífázové komutátorové stroje.
Materiály typu kovografit jsou vyrobeny z grafitů a kovových prášků, přednostně měděných. Vyznačují se relativně vysokou elektrickou vodivostí. V závislosti na podílu kovu a jeho složení se specifický elektrický odpor grafitu s kovem pohybuje v rozsahu 0,1 až 10 μΩιη. I o má pak za následek nízké kontaktní odpory a přechodová napětí. Grafit implantovaný do materiálu poskytuje dobré kluzné vlastnosti. Při vysokém podílu kovu mají kovografitove uhlíkové kartáče, v porovnání s klasickými uhlíkovými kartáči, znatelně vyšší hmotnost, takže je /a určitých okolností nezbytné a žádoucí zajistit zvýšený přítlak. Nejvyšší přípustné obvodové rychlosti jsou řádově 30 m-s’1. Podle obsahu kovu mohou být proudová zatížení
-2 v trvalém provozu až 25 A.cm .
Materiál uhlík - grafit se z hlediska materiálových vlastností nachází mezi tvrdým uhlíkem a elektrografitem. Má rovněž určité brusné a leštící schopnosti, což je však tak málo v vražné. že se prostá izolace komutátoru nemůže opotřebovat. Jeho hlavní oblastí použití jsou univerzální motory s prohloubenou izolací lamel. Materiál se používá tam, kde clektrografitové uhlíkové kartáče mají nedostatečnou čistící schopnost, avšak tvrdý uhlík se následkem příliš vysokého tření nemůže použít. Přípustná obvodová rychlost má řádově velikost 25 m.s1, proudová zatížení jsou možná až do 8 A.cm2. Hlavní oblast použití uhlíkových kartáčů uhlik-grafit představují nízkonapěťové stroje s vysokými proudovými hustotami a nepříliš extrémními komutačními nároky a rovněž i kluzné kroužky při vyšších hustotách proudu kartáče.
Aby bylo možno nezávisle na materiálu měnit provozní chování uhlíkových kartáčů, bvly vedle blokových kartáčů vyvinuty ještě další formy uhlíkových kartáčů, které slouží k minu. aby se kluzný kontakt uhlíkového kartáče přizpůsobil specifickým elektrickým a mechanickým poměrům i okolním podmínkám a tím zlepšil provozní vlastnosti stroje.
- 3 - · · · · ·· · · · ♦ * ** ·* *··· I·· ·«
U dvojitých a trojitých uhlíkových kartáčů se pro zajištění dobrých kontaktních podmínek rozdělí blokový kartáček do dvou nebo tří stejně velkých dílčích kartáčů umístěných vedle sebc v tangenciálním směru. Každý dílčí kartáč má svůj přívod proudu, a je důležité, aby bvh všechny stejnoměrně přitlačeny na povrch rotoru. Toho se nejlépe dosáhne, kromě bez armaturových uhlíkových kartáčů, pomocí destičky z gumy nebo tvrzené tkaniny přiložené nebo přilepené na horní stranu kartáče. Vedle rovnoměrného rozdělení tlaku se destičkou docílí take to. ž.e se dílčí kartáče mohou nezávisle na sobě navzájem posouvat v radiálním směru o určitou vzdálenost, takže kartáč může lépe sledovat nerovnosti zaoblení komutátoru. Rozdělení hmoty kartáče navíc vytváří při nekruhových komutátorech menší setrvačné, respektive urychlovací sily, takže jsou kontaktní místa na komutátoru mechanicky méně namáhána. Všeobecně se prostřednictvím gumové příložky, umístěné na horní části kartáče, u kartáčových držáku s přítlačnými páčkami dosáhne uvolnění vazby mezi hmotou kartáče a přítlačnou páčkou, což má při vibracích nebo na nekruhových komutátorech za následek zmenšení reakcních sil mezi uhlíkovým kartáčem a komutátorem a současně i změnu charakteru kmitání.
Provedení kartáčů s kovovým třmenem, umístěným na dílčím kartáčku za účelem rozdělení tlaku, poskytují takové přednosti jen částečně. Dvojité nebo trojité uhlíkové kartáče mají větší počet míst dotyku mezi aktivní plochou uhlíkového kartáče a komutátoru, což vede ke snížení místní proudové hustoty oproti blokovému uhlíku. Současně je to spojeno s prodloužením doby komutace, takže se snižuje komutační namáhání.
Rovněž existují rozpěrné uhlíkové kartáče. Jedná se o zvláštní formu dvojitých kartáčů. ()ba dílčí kartáče přitom mají horní stranu skloněnou směrem ke středu kartáče. U kartáčových držáku s páčkou se založením přizpůsobeného klínového přítlačného dílu, nebo u držáků se siočcnou páskovou pružinou se pomocí pružinového válečku přitlačují k povrchu komutátoru. V každém případě se oba dílčí kartáče, při pohledu od hlavy kartáče, rozepřou, takže se vůle mezi uhlíkovým kartáčem a tělesem držáku zmenšuje, nebo se zcela eliminuje. V provozu u stroje se sklonem ke kmitání vzniká následkem většího tření, způsobeného rozepřením, mezi uhlíkovým kartáčem a vnitřní stěnou tělesa držáku lepší kontakt s komutátorem.
Při velmi obtížné komutaci je možno pro eliminaci silného jiskření, opalování lamel a velkého otěru, použít vrstvové kartáče. Ty sestávají, jako dvojité nebo trojité kartáče, ze dvou nebo \ ice dílčích kartáčů uložených navzájem v tangenciálním směru, které jsou navzájem buď
-4\ \soce-odporově nebo zcela izolačně slepeny. Tím se příčný odpor v komutačním obvodu Z\ X šuje a komutace se zlepšuje. Přívod proudu k lakovému kartáči je proveden tak, že je každý Jilči kartáč, tj. vrstva, opatřen vlastním proudovým přívodním lankem. U dvojvrstvových kartáčů lakové lanko připevníme v oblasti lepící vrstvy, takže mají obě uhlíkové části stejný kniHaki. Bezprostřední spojení jednotlivých vrstev má za následek, že se příčný odpor příliš nezvýší. V mnoha případech však již dostačuje ke zřetelnému zlepšení komutace. Výraznějšího /wšení lze dosáhnout, přivede-li se proud přes vysoce odporový uhlíkový vrcholový díl, nalepený společně na dílčí kartáče. Hovoříme pak o vrstvových kartáčích s odporovou hlavou. I oto provedení je však nákladné a drahé. Vedle zvýšení příčného odporu poskytuje tenká, avšak relativně tvrdá vrstva lepidla slabý čistící účinek, který se může kladně uplatnit na kontaktu mezi uhlíkovým kartáčem a komutátorem. U více-materiálových uhlíkových kartáčů jsou jednotlivé vrstvy tvořeny různými materiály. Speciální vlastnosti vrstvových uhlíkových kartáčů se plně uplatní teprve v případě, že se všechny dílčí kartáče - vrstvy současně dotýkají komutátoru, což je předpokladem klidného chodu stroje.
1' stávající konstrukce kartáčů je lanko kartáče představováno ohebným vodičem, zkrouceným z měděných drátků, svázaných z pramenů. Kartáč slouží k přenášení proudu / rolující části, např. komutátoru, případně kroužku, na pevnou část elektrického stroje. Je /naino. žc držák kartáče je dobrý vodič proudu, a proto odstranění případně jím vedeného proudu si vyžaduje odpovídající opatření. Proud může protékat z komutátoru na pevnou část stroje různými cestami, v závislosti na odporu vodivých cest. Optimální je vedení proudu přes nízkoohmický kontakt. Lanko musí být dostatečně ohebné, aby nepřekáželo pohybu kartáče, kierv musí sledovat i nerovnosti na povrchu komutátoru.
anka pro uhlíkové kartáče jsou sestavené z drátků měkké, elektrovodní mědi. Lanko musí být měkké a ohebné, po rozstřihnutí se jeho jednotlivé prameny nesmí samovolně rozpadnout.
11 elektrických strojů s velkými vibracemi je doporučováno zajistit ohybné lanko několika ocelovými držáky. Lanka jsou pak pevnější a svojí pružností i částečně redukují \ ibracc.
-5- :::
• · · k * · · · · · · · · · ·
Materiálem na drátky o průměru, 0,063 a 0,071 mm, je měkká, elektrovodní měd. Měděné drátky se vyrábějí z tzv. vysokovodné. bezkyslíkové mědi ECu, Měrný odpor této k\alu\ p - 0,01786 Ω mmV, měrná hmotnost γ = 8,9 kpdm'3. Pro některé větší průřezy lanek se používá i drátek 0 0,112 mm, zejména pro kartáče trakčních motorů velkých výkonů,
Lámavost lanek. Tento problém nastává, když se lanka zalisují do materiálu kartáčů a polom se i s uhlíky vypalují. Vypalování se většinou provádí ve vodíkové atmosféře, v pecích. Velmi často se stává, že po vypálení se lanko úplně rozdrobí vlivem vodíkové nemoci. Tento jev se objevuje v mědi již při obsahu 0,04% Oz. Eliminace se provádí až dodatečným /^lemováním již vypálených kartáčů.
Lanka se připojují pěchováním, při kterém se lanko vloží do otvoru se závitem nebo do konicky vyvrtaného otvoru s opačným kónusem. Otvor je o něco větší než průměr lanka. Tento me/ipiostor se na speciálním strojním zařízení vyplní práškovou mědí. Dosahuje se nejnižší přechodový odpor a zůstává nejdelší pracovní část kartáče.
Při rozválcování je lanko upevněné pod hlavou válcového nýtu. Pokud je třeba ke kartáči upevnit dvě lanka, dáváme jedno z jedné a druhé z druhé strany. Nýt se rozválcuje. I Olo spojeni má velké nedostatky, hlavně tehdy je-li lanko jen otočené okolo válcového nýtu.
Další možností je připojení přívodu přišroubováním. Otvory se vyvrtají jako \ předchozím případě, pomědí se a lanko se přichytí pomocí šroubku. Výhodou je, že šroubek a kmko je možno použít několikrát. V praxi se používá málokdy.
Při aplikaci armaturování se pocínovaný konec lanka zasune do krčku, vytvořeného na armatuře a ze spodní strany se k ní přicínuje. Takto připravená objímka se upevní ke kartáči a pomocí válcovitých nýtů se fixuje na těleso kartáče. Hlava kartáče se musí ofrézovat tak, aby oba konce nýtů nepřesahovaly šířku kartáče. Tento typ armatury je málo stabilní, nýt se po čase uni/e uvolnit a celý přechodový odpor upevnění se velmi zvýší.
V některých případech se aplikuje zalisování. Lanko se pomocí speciálního příslušenství přivede do lisu a spolu s vylisovaným kartáčem zůstane zalisované v materiálu.
-6 ·..··..·
I clo technologie se využívá pouze u měďnografitu. Bývají však problémy s vypalováním, liinko přitom někdy úplně zkřehne a rozpadává se, i když se použije ochranná atmosféra v peci.
Při připájení se kartáč provrtá a na jedné straně se otvor rozšíří. Po provlečení se jeho konce mírně rozplete a do rozšířené části se připájí - nejčastěji cínem. Aby byl spoj pevnější, dodatečně se ještě pocínovaná část lanka roztlačí do kónického otvoru, čímž se vytvoří pevnější spoj. Tento způsob se u nás nepoužívá, protože předpokládá ještě aplikaci Cu na povrchu.
Pro omezení opotřebení hlavy kartáče a přítlačného palce držáku kartáče se připevňuje ke kartáči plechová armatura. Tato může být v podobě ochranné izolace zhotovená / mosazného plechu, přimontovaného k hlavě kartáče. Palec z držáku i při silnějších nárazech měkči grafitické tělo kartáče, protože tlačí na oplechování.
Izolační izolace se použije hlavně tehdy, když chceme zamezit nekontrolovatelnému průchodů proudu přes armaturu. Palec držáku tlačí na gumu nebo plastikovou látku, která, je buď přilepená, nebo vložená do hlavy kartáče. Toto provedení je nejvhodnější a nejrozšířenější. Je však problémem zabezpečení gumy proti smykovým silám.
Vodivá izolace v posledním čase se používá hlavně při měkkých grafitických materiálech, kde by byl problém s ubíjením lanka, tak jako se zabezpečením hlavy kartáče proti uderum tvrdého palce držáku. Vzhledem k tomu, že se armatura může v praxi uvolnit, nepoužívá se často.
Nejčastěji se zhotovují kartáče bez kovové armatury, jen s tlumícími podložkami proto, že takovéto vyhotovení je levnější a hlavně, že lépe snáší časté vibrace, kterým jsou kartáče \ vstaveny. Spodní guma je přilepená na uhlík a na horní straně má přilepeno kovovou destičku, aby palec držáku nepoškodil měkkou gumu. Taktéž tvrdá podložka rozdělí síly na obě dvě části dvojdílného kartáče. Problémem je lepidlo, které drží i při zvýšené teplotě. Boční smvkové síly mohou být zachycené výstupky. Nejvhodnější pro tyto účely je silikonová guma, která snáší požadované teploty a nestárne. Jako lepidla se používají buď epoxidové a nebo po! v urelanové.
Uidstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny kartáčem elektrického stroje opatřeným elektrovodným lankem, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že alespoň jeho část je zhotovena z uhlíkových nanomateriálů.
Kartáč je s výhodou zhotoven ze svazku uhlíkových nanotrubíc, které mají průměr od 1 do IDO nm. Uhlíkové nanotrubice mohou být spleteny do svazku v podobě síťky, která je svinula a zformována do požadovaného tvaru.
Vývod kartáče je ve výhodném provedení opatřen vývodem s různou geometrií. Lanko je zasunuto do svazku nanotrubic, případně je k nim i jinak elektricky vodivě připojen. Kartáč mu/c být opatřen optickými vlákny a otvory.
Kartáč je s výhodou naplněn teflonem, kovem, nebo uhlíkem, přičemž v jeho různých v i stvách může být různý materiál.
Kartáč elektrického stroje, vyrobený z uhlíkových nanomateriálů, může být tvořen nanotrubičkou, nanosíťkou, apod. Ty mohou být strukturovány do svazku, případně v podobě nano látky, svinuty do vhodně tvarovaného svazku.
Kartáč může mít tvar pyramidy a/nebo může být umístěn v krytu v podobě pyramidy.
I ivedené řešení přinese především zvýšení pružnosti, umožní využití kapilárního a dalších efektů. Umožňuje impregnaci různými materiály elektricky vodivými a nevodivými \ tužných fázích výrobního postupu založených na různých principech. Zlepší se vytváření kontaktu mezi kartáčem a komutátorem, nebo kroužkem. Tím se sníží degradace vnějšího povrchu komutátoru, nebo kroužku. Impregnace kartáče elektricky vodivou látkou, například do dané výšky kartáče, umožní provádění kvalitních vývodů z kartáčů. Vývod je možné realizovat na krátké dráze. Tím se umožní prodloužit dobu technického života kartáčů. Rovněž hnile možno vhodným způsobem modifikovat, případně i řídit, příčný odpor kartáče a tím efektivně ovlivňovat kvalitu komutace stroje. Přitom lze eliminovat několik technologických
-8apciucí. například: výrobu temovacího prášku, temování, armování některých kartáčů, vrtání dl Ι-x do kartáče, řezání složitých geometrických tvarů, výrobu různých přípravků, apod. Inovaci kartáčů je možno poté výrobu nejen výrazně zjednodušit, ale naopak lze v jejím průběhu použít i progresivních technologii.
Nano trubičky mohou být spleteny do svazků, které lze dále svinovat a teprve potom immoxat do požadovaných tvarů, i složitých, odpovídajících optimální geometrii z hlediska \ lastností mechanických, tepelných, EMC, chemických, apod. Nano trubičky umožňují zlepšit přechod z vývodu kartáče do vlastního tělesa kartáče. Vývody kartáčů je možné provádět s nižnou geometrií a případně i s odstupňovaným průměrem tak, aby bylo dosaženo optimálního proudového rozloženi. Je možné využít různé geometrie nano materiálů a tím inlívňovat základní parametry kartáče. Nano materiál umožní vytváření kapilárního vztlaku v oblasti kontaktní zóny a tím i pohlcovat reziduální H2O. Kartáče bude možné připravovat ke každému stroji zcela individuálně a s optimálními parametry. S využitím nanomateriálů je možno eliminovat vedení proudu držákem kartáče.
Při aplikaci na jednotlivé dílčí nanotrubice lze vytvořit i uhlíkové polovodiče a nastavit jeho parametry. Tím mohou nanotrubičky nahradit komponenty elektronických zařízení, mohou bezproblémově a bezprostředně eliminovat i EMC.
těchto kartáčů lze ovlivňovat součinitel tření, charakteristiky materiálu a charakter vedení proudu v mezikontaktním prostoru.
Uhlíková nanotrubice představuje zvláštní formu uhlíku, objevenou v roce 1991. Γrubíce mají průměr od 1 do lOOnm a délka může převýšit až 100 um. Mohou být jednovrstvé, nebo případně složeny z několika vrstev. Zvládají teplotu do 2000 °K a jsou chemicky stabilní, m;i]i dobrou tepelnou vodivost, vysokou pevnost a dobré mechanické vlastnosti.
Nanotrubice o rozměru menším než 10 nm jsou zařazeny mezi takové rozměry, kde kvantové vlastnosti převládají nad molekulárními. To vede k vytváření jejich unikátních elektrických a magnetických vlastností. Například měrný odpor se pohybuje 8 uQm.m.
-9V závislosti na struktuře nanotrubice se může projevit vlastnosti polovodiče a případně i buii. Je-li průřez nanotrubice lum, pak příčný průřez dosahuje 1,43.10' m . Při jejím zuii/ení 100 nN bude dosaženo napětí 70 GPa a deformace bude činit 6,6 %. Jungův modul dosahuje E = 1060 GPa. Jednoslojové trubice se ohýbají a víceslojové zůstávají rovné.
U kartáčů ve tvaru pyramidy a/nebo u těch, které jsou umístěny v krytu v podobě pyramidy dochází k pomalejšímu opotřebení.
Předností uvedeného řešení je především univerzálnost provedení kartáčů, jejich cena, ekonomie provozu, ekologické řešení, životnost a minimální nároky na údržbu. Kartáče jsou whodné zejména pro malé a mikrostroje, kdy stávající výrobní technologie jsou aplikovány s \clkou pracností a zmetkovitostí.
I’íchled obrázků na výkresech
Technické řešení bude podrobněji popsáno na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 je znázorněn příklad pružné nanostruktury. Na obr. 2a az 2c jsou znázorněny modely struktur jednovrstvých nanotrubic. Na obr. 3a až 3e je zna/oměna skladba jednotlivých vláken z nanotrubic. Na obr. 4a a 4b jsou znázorněny uhlíkové cibulovité struktury s pěti vrstvami z koncentrických fullerenů podél osy symetrie. Na obr. 5a až 5c jsou znázorněny možné struktury pro výrobu kartáčů ve tvaru složené struktury, hranolu a svitku. Na obr. 6 je znázorněn schématicky kartáč z nanolátky.
Při klady provedení
Provedení kartáče z nanomateriálu může být realizováno jak kartáč z nanotrubic, nebo jako kartáč z nanolátky. V prvním případě závisí jeho konstrukční provedení na kubatuře sirojc. jeho provedení, provozních otáčkách, okolním prostředí, velikosti proudu, úrovni \ i hrací,apod. Nanolátka nuže být tvořena z elektricky nevodivého materiálu, nebo z elektricky vodivého materiálu, například uhlíku. V tomto případě se nanolátka svine, případně slisuje, do požadovaného tvaru, vytvaruje se geometrie kartáče, naimpregnuje se elektricky vodivou látkou a případně se připojí dracounky. Pro některé aplikace lze zvolit sendvičovou strukturu.
- 10 \ takovém případě se geometrie kartáče vytvoří postupným skládáním jednotlivých vrstev na sehe. slisováním, naimpregnováním a případně připojením vývodů kartáče.
Kartáč nemusí být opatřen dracounky a přívod proudu je realizován držákem kartáče, kury muže být alespoň z části z teflonu.
’ r 111 m šlová využitelnost
Kartáč elektrického stroje opatřený elektrovodným lankem, podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění zejména u elektromotorů, zařízení k přenosu proudu ze stacionární na rotační části, uzemnění konstrukčních částí a podobně.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKYI. Kartáč elektrického stroje opatřený elektrovodným lankem, vyznačující se tím, že alespoň jeho část je zhotovena z uhlíkových nanomateriálů.
- 2. Kartáč podle nároku 1, vyznačující se tím, že je zhotoven ze svazku uhlíkových nanotrubic, které mají průměr od 1 do 100 nm.
- 3. Kartáč podle nároku 1, vyznačující se tím, že je zhotoven z uhlíkových nanotrubic spletených do svazku v podobě síťky, která je svinuta a zformována do požadovaného tvaru.
- 4. Kartáč podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je opatřen vývodem s různou geometrií.
- 5. Kartáč podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že lanko je zasunuto do svazku nanotrubic.ϋ Kartáč podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je opatřen optickými vlákny.
- 7. Kartáč podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je opatřen alespoň jedním průchozím otvorem.S. Kartáč podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je naplněn teflonem, kovem, a/nebo uhlíkem.
- 9. Kartáč podle nároku 8, vyznačující se tím, že v jeho různých vrstvách je různý materiál.1(> . Kartáč podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že má tvar pyramidy a/nebo je umístěn v krytu v podobě pyramidy.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2010-87A CZ306769B6 (cs) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Kartáč elektrického stroje |
DE202011002349U DE202011002349U1 (de) | 2010-02-03 | 2011-02-03 | Bürste für eine Elektromaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2010-87A CZ306769B6 (cs) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Kartáč elektrického stroje |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ201087A3 true CZ201087A3 (cs) | 2011-08-10 |
CZ306769B6 CZ306769B6 (cs) | 2017-06-28 |
Family
ID=44351963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2010-87A CZ306769B6 (cs) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Kartáč elektrického stroje |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ306769B6 (cs) |
DE (1) | DE202011002349U1 (cs) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8737884B2 (en) * | 2011-10-12 | 2014-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Charging member and electrophotographic image forming apparatus |
US9146525B2 (en) * | 2012-10-31 | 2015-09-29 | Xerox Corporation | Apparatus and method for cleaning an imaging surface of a printing system |
AT514831B1 (de) * | 2013-09-30 | 2022-06-15 | Veselka Frantisek | Bürstenhalterung |
DE102014202942A1 (de) * | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Kontaktierungsanordnung mit gegeneinander beweglich gelagerten Kontaktelementen |
EP3010094A1 (en) * | 2014-10-17 | 2016-04-20 | ALSTOM Renewable Technologies | A brush device for an electrical connection |
DE102018221982A1 (de) * | 2018-12-17 | 2020-06-18 | Robert Bosch Gmbh | Stromverbindung mit CNB-Fasern oder CNT-Fasern sowie System mit einer solchen Stromverbindung |
DE102021003540A1 (de) | 2021-07-06 | 2023-01-12 | Kaco Gmbh + Co. Kg | Wellenerdungselement |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4458524B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2010-04-28 | 日機装株式会社 | 整流子モータ用ブラシの製造方法 |
JP2005229687A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Nikkiso Co Ltd | 整流子モータ用ブラシの製造方法 |
JP4802558B2 (ja) * | 2005-06-07 | 2011-10-26 | パナソニック株式会社 | 積層樹脂ブラシ |
CN1988290A (zh) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 电刷及其制备方法 |
-
2010
- 2010-02-03 CZ CZ2010-87A patent/CZ306769B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-02-03 DE DE202011002349U patent/DE202011002349U1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE202011002349U1 (de) | 2011-11-24 |
CZ306769B6 (cs) | 2017-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ201087A3 (cs) | Kartác elektrického stroje | |
EP1275118B1 (en) | Power cable | |
US6245440B1 (en) | Continuous metal fiber brushes | |
JPH09213385A (ja) | 高性能電気接点を有する電気部品 | |
CA2731963A1 (en) | Method for producing a coating containing carbon nanotubes, fullerenes and/or graphenes | |
CN108461171A (zh) | 金属/碳纳米管复合电线 | |
US7202586B2 (en) | Electrical contact member | |
DK2192660T3 (en) | Coal brush for transmission of large currents | |
US3980914A (en) | Brushes for rotating electric machines | |
Mierczynska et al. | Segregated network polymer/carbon nanotubes composites | |
JP2007511197A (ja) | 複合集電装置 | |
EP1494888B1 (fr) | Element de contact electrique frottant en materiau carbone comportant au moins une bande et une gaine | |
KR900006121A (ko) | 탄소/금속 복합재 | |
KR20200142287A (ko) | 발열기능을 구비한 그래핀 코팅 탄소섬유 방석 | |
WO2019189831A1 (ja) | カーボンナノチューブ線材 | |
FR2796895B1 (fr) | Frotteur de pantographe en composite carbone/carbone impregne de cuivre | |
JPH09205760A (ja) | 電動機用のカーボンブラシ | |
JP2004040844A (ja) | 整流子およびこれを用いた回転電機 | |
US428742A (en) | Commutator collector or block for dynamo-electric machines | |
US20200343679A1 (en) | Carbon brush and production method | |
DE1910906A1 (de) | Buerste fuer elektrische Maschinen | |
US2019065A (en) | Dynamo electric machine commutator brush with integral shunt | |
KR102506927B1 (ko) | 카본 브러시 및 그의 제조 방법 | |
US20220329028A1 (en) | Carbon brush for transferring high currents | |
JP7370917B2 (ja) | 接続構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220203 |