DD223023A1 - Schleifbuerste fuer elektrische maschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schleifbuersten, vorzugsweise von Graphitbuersten und plastgebundenen Buersten, zur Reduzierung der Funkstoerung von Kommutatormaschinen. Ziel der Erfindung ist es, bei geringstem Aufwand den Buersten- und Kommutatorverschleiss zu reduzieren, um ueber eine Erhoehung der Lebensdauer und Verringerung der Funkstoerung die Gebrauchswerteigenschaften der Maschinen zu verbessern. Aufgabe ist es durch geeignete Massnahmen unmittelbar an der Entstehungsquelle fuer Funkstoerungen durch Veraenderung der Schleifbuersten die Ursachen fuer das Entstehen und Abstrahlen elektromagnetischer Felder abzuschwaechen, um den materiellen und technischen Aufwand fuer Funkschutzmassnahmen zu reduzieren. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Axialrichtung des Formkoerpers der Schleifbuerste mit der Kornorientierung von im Gesenk gepressten Schleifbuersten uebereinstimmt und in Pressrichtung liegt und/oder die Mantelflaeche aus einer metallischen Schicht besteht.

Description

Titel der Erfindung

Schleifbürste für elektrische Maschinen

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schleifbürsten, vorzugsweise von ,Graphitbürsten und plastgebundenen Bürsten, zur Reduzierung der Punkstörung von Kommutatormaschinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Betreiben von Kommutatormaschinen ist mit der Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern verbunden, deren Intensität durch den Betrag der Störspannung, der Störfeldstärke oder der Störleistung bestimmt wird. Die Funkstörungen werden in einem wesentlichen Maße im Bereich der Kommutierung durch den Stromwendevorgang und dem dabei entstehendem Plasma zwischen Kommutator und Bürste, verursacht. Die Äbstrahlung erfolgt auch zum Teil über Bürste und Bürstenführung.

Da die Funkstörung im Frequenzbereich 15o kHz bis looo Mz zur Beeinträchtigung des Empfanges antennenbetriebener Kommunikationssysterae führt, sind in den meisten Industriestaaten Maschinen und Geräte staatlichen Normativen zur Begrenzung der Funkstörung unterworfen. Die Einhaltung dieser staatlichen Vorschriften erfordert meist die Verwendung von Funkentstörbauelementen, Je nach

Störenergie und kritischen Frequenzbereich für die abzusenkende Punkstörstrahlung sind die Punkschutzschaltungen (DE-OS 19 59 o37) mehr oder weniger aufwendig. Der zusätzliche Aufwand wird durch Material- und Montagekosten verursacht.

Um die Grenzpegel für Punkstörung einzuhalten, werden speziell für den Einsatzfall Derechnete Punkschutzschaltungen eingesetzt. Aber auch konstruktive Maßnahmen bei der Auslegung der Maschine, insbesondere die Festlegung der Schaltspannung, und konstruktiv-technologische Maßnahmen zur Herbeiführung einer hohen Laufruhe der elektrischen Maschine werden praktiziert»

Bei kleineren und kleinsten Kommutatormaschinen ist es üblich, im wesentlichen die Funkenbildung nur durch Bürstenverschiebung und einer Auswahl geeigneter Bürstenqualitäten zu verringern. Ebenso sind einstückig gepresste Kohlebürsten für elektrische Maschinen, bestehend aus zwei Bürstenteilen unterschiedlicher Zusammensetzung, bekannt (DE-OS 2o 25 216)_β Eine Schleifbürste mit einem verhältnismäßig geringem Abrieb bei zugleich hoher Stromdichte und geringem Anpreßdruck ist mit der DE-OS 28 17 371 vorgeschlagen. Der Schleifkörper dieser Bürste enthält eine Vielzahl von zu einem Stapel zusammengefaßten Graphitfolien aus einem hochgraphitierten Graphit, Dieses Graphitmaterial hat einen hohen prozentualen Anteil an kristallisierten Graphit. Mindestens eine der beiden Flachseiten zu mindest einiger der Graphitfolien kann dabei mit einer Schicht aus einem elektrisch leitenden Material versehen sein, so daß der Schleifkörper in Richtung des Stromflusses parallel zur Folienebene besonders niederohmig und sein Spannungsabfall entsprechend gering ist.

Es hat sich nun gezeigt, daß auch bei dieser Schleifbürste bei steigenden Umfangsgeschwindigkeiten zusätzliche Kontaktwiderstände auftreten, da die rotierenden Schleifringe oder

Kommutatoren der Maschinen nie ideal rund auegeführt werden können. Die weniger flexiblen Graphitfolien können dann für sehr kurze Zeit abheben. Bereits ein geringes Abheben von nur wenigen Mikrometern führt aber zu sogenannten Bürstenfeuer, das stets mit einem erhöhten Materialabtrag verbunden ist und im allgemeinen nur schwer zu unterdrücken ist.

Weiterentwicklungen bestanden darin, an der ablaufenden Kante einer Blockbürste eine relativ dünne Schicht eines stark anisotropen Materials aus Kohlenstoffasern (DE-OM 72 76 433), graphitiertem pyrolytischen Kohlenstoff oder expantiertem und anschließend komprimiertem Graphit (DE-GM 77 öl o36) elektrisch leitend anzukleben. Auch diese Schleifbursten haben sich in der Praxis nicht durchgesetzt. Schließlich ist es bekannt, die an der Bürstenführung gleitende Seite der Schleifbürste zur Verminderung der Reibung und damit zur Verbesserung der thermischen Verhältnisse zu metallisieren (DE-P3 871 o24). Diese Metallisierung dient der Herstellung eines guten Kontaktes zur metallischen Bürstenführung, sowie der Verminderung des Lichtbogenverschieis« ses infolge Kontakttrennung,

2 iel der Erfindung . "

Es ist Ziel der Erfindung, die den bekannten Ausführungen anhaftenden Mängel weitestgehend zu beseitigen und bei geringstem Aufwand den Bürsten- und Kommutatorverschleiß zu reduzieren, um über eine Erhöhung der Lebensdauer und Verringerung der Punkstörung die Gebrauchswerteigenschaften der Maschinen zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Maßnahmen unmittelbar an der Entstehungsquelle für Punkstörungen durch Veränderung der Schleifbürsten die Ursachen

für das Entstehen und Abstrahlen elektromagnetischer Felder abzuschwächen, um den materiellen und technischen Aufwand für Funkschutzmaßnahmen zu reduzieren.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Axialrichtung des PormkÖrpers der Schleifbürste mit der Kornorientierung von im Gesenk gepreßten Schleifbürsten übereinstimmt und in Preßrichtung liegt und/oder die Mantelfläche aus einer metallischen Schicht besteht.

Die sichere Kontaktierung zwischen Schleifbürste und Bürstenführung als Ergebnis des metallischen Überzuges, z. B. chemisches Vernickeln dient gleichzeitig der Vermeidung' von Abrißfunken mit einhergehender Punkstörung.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daCf durch Nutzung der vorhandenen anisotropen Eigenschaften des Biiratenwerkstoffes einer Reduzierung der Übergangsspanriung zwischen Bürste und Kommutator dient, indem die Halbleiterschicht auf dem Kommutator durch die abrasive Wirkung der genannten Maßnahmen teilweise abgetragen wird und die Entladung über Schleifbürste und Lamelle, die zur Zündung des Funkens im ionisierten Kntladungskanal führt, bereits bei niedriger Spannung erfolgt und so die aufgespeicherte Energie begrenzt ist, bei deren Abbau die Funkstorstrahlung zu verzeichnen ist,

Aueführun^sbeispiel . . '

Die Schleifbürsten, wie Graphitbürsten oder plastgebundene Barsten sind einstückig in einem bekannten Werkzeug gepreßt. Beim Einsatz von Bürsten aus kornorientiertem Graphit, sind diese Bürsten so einzubauen, daß die Preßrichtung und die Axialrichtung der Schleifbürsten, bei im Gesenk gepreßten Schleifbürsten, übereinstimmen. Die bei konventionellen >' Graphitbürsten putzenden Bestandteile können entfallen, wenn die Schleifbürste allseitig einen metallischen Überzug erhält. Diese überzüge übernehmen die Aufgabe der sonst üblichen putzenden Bestandteile» ^!-

Die Aufbringung der allseitigen Metallschicht, ζ. 3, Nickelschicht, erfolgt durch naßchemische Abscheidung mit folgenden Arbeitsschritten:

- Waschen in'Aceton ~ Trocknung

- Aktivierung in einer PdC/p-haltigen Lösung (Palladiumchlorid) Io min bei Raumtemperatur

- Spülen ,,

- chemisches Vernickeln in einem )3ad der Zusammensetzung . 2o g/Liter IIi50₄.7 H₂O (Nickelsulfat A) . 15 g/Liter NaH₂ POg.H₂O (Uatriumhypophosphit) . 3o g/Liter Milchsäure

3 g/Liter Propionsäure

1 g/Liter Bleinitrat

bei einer Be3chichtungstemperatur von 95°C, pH-Wert 4,5 - 4,8

- Spülung und Trocknung

Claims (2)

Erflndungsänapruch

1. Schleifbürste für elektrische Maschinen, vorzugsweise einstückig gepreßte Graphitbürsten und plastgebundene Bürsten, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdichtung des Formkörpers der Schleifbürste mit der Kornorientierung von im Gesenk gepreßten Schleifbürsten übereinstimmt und in Preßrichtung liegt und/oder die Mantelfläche aus einer metallischen Schicht besteht,

2, Schleifbürste nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht chemisch aufgetragen wird und vorzugsweise aus Nickel besteht*