DE19754411A1

DE19754411A1 - Schleifkontakt aus kohlenstoffhaltigem Material

Info

Publication number: DE19754411A1
Application number: DE1997154411
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Dr Sperling; Guenter Dipl Ing Schardt
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Current assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-06-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifkontakt aus kohlenstoff- und/oder graphithalti gem Material, insbesondere Kohlebürste für einen hochtourigen Motor wie Gebläsemotor.

Es ist bekannt, Kohlebürsten für elektrische Maschinen mit einem Imprägniermittel, das zum Beispiel Fett, Wachs oder Öl als Schmiermittel enthalten kann, zu versehen, um eine Verbesserung des mechanischen Laufverhaltens zu erzielen. Beispielhaft ist auf die US 949,988, die CH 262 391 oder die DE 43 30 547 A1 zu verweisen.

Bei Kommutator-Kohlebürsten, die für hochtourige Kleinmotoren wie Staubsauger oder Werkzeuge bestimmt sind, ist darauf zu achten, daß eine Funkenbildung zwischen der Kohlebürste und dem Kommutator soweit wie möglich reduziert wird, um die Lebensdauer nicht unnötig zu verkürzen. Daher sind Kohlebürsten mit geringer spezifischer Dichte entwickelt worden, die auch bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten einen weitgehenden Kontakt zum Kommutator gewährleisten. Dennoch sind die erzielten Ergebnisse als nicht befriedigend zu bezeichnen; denn nach wie vor mußte festgestellt werden, daß während des Betriebs, also beim Zusammenwirken der statisch in Haltern fixierten Kohlebürsten und den rotierenden Kommutatoren ein Lichtbogen erzeugt wird, der in Form eines sogenannten Bür stenfeuers sichtbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Schleifkontakt der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß einerseits eine Reduzierung der Funkenbildung und damit des Verschleißes und andererseits ein besseres Funkstörverhalten erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird das Problem im wesentlichen dadurch gelöst, daß das kohlenstoff- und/oder graphithaltige Material ein Flammschutzmittel als funkenlöschende oder -reduzie rende Komponente enthält, welches in dem kohlenstoff- und/oder graphithaltigen Material gebunden oder ungebunden vorliegen kann.

Ein Binden des Flammschutzmittels als funkenlöschender Bestandteil kann dabei bei einem aus Harz sowie Härter und Beschleuniger sowie vorzugsweise synthetischem Elektrographit als Füllstoff bestehenden Kohlenstoffmaterial dadurch erfolgen, daß das Flammschutzmittel in der Harzmatrix gebunden wird. Dabei kann das Flammschutzmittel mit einem Anteil von 1 bis 40 Gew.-% des Harzes beigegeben werden. Vorzugsweise sollte der Gewichtsanteil des Flammschutzmittels 10 bis 25 gew.-% des Harzes betragen.

In hervorzuhebender Ausgestaltung der Erfindung wird als Flammschutzmittel Brom oder eine bromhaltige Verbindung benutzt, die in die Harzmatrix eingebaut ist. Ergänzend oder alternativ kann das kohlenstoff- und/oder graphithaltige Material als zweiten Füllstoff das Flammschutzmittel enthalten. Dieses kann sodann zur Rezeptur des kohlenstoff- und/oder graphithaltigen Materials im gewünschten Umfang beigemengt werden. Als entsprechende zweite Füllstoffe kommen zum Beispiel Antimontrioxid, Aluminiumoxidhydrat, Magnesium hydroxid oder sonstige Flammschutzmittel in Frage.

Losgelöst davon, ob das Flammschutzmittel in gebundener oder ungebundener Form in dem kohlenstoff- und/oder graphithaltigem Material vorliegt, sollte das Flammschutzmittel eine Temperaturbeständigkeit bis zu 250°C aufweisen. Ferner sollte das Flammschutzmittel in dem kohlenstoff- und/oder graphithaltigen Material insgesamt einen Gewichtsanteil von 0,1 bis 5, vorzugsweise 3 bis 3,5% aufweisen.

Als ein eine Funkenlöschung hemmendes bzw. verringerndes Flammschutzmittel kommen insbesondere in Frage Ammoniumphosphate wie technische Ammoniummonophosphate oder Ammoniumpolyphosphate, aber auch Melamin-Derivate wie Melamin-Salze, Melamin- Phosphate, Dimelamin-Pyrophosphate, Melamin-Sulfate, Melamin-Nitrate, Melamin-Borate, Malamin-Cyanurate, vorzugsweise jedoch bromhaltige Verbindungen wie Hexabrombenzol, Pentabromtoluol, Octabromdiphenyl, Polytribromstyrol, Pentabromdiphenyläther, Octabromdi phenyläther, Decabromdiphenyläther, Tribromphenyl-allyl-äther, Tribromphenyl-dibrom propyl-äther, 2,2-Bis[4-(2,3-dibrompropoxi)-3,5-dibromphenyl]propan, Tetrabrombisphenol A, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Dibromneopentylglykol, Hexabromcyclododecan, Tris(2,3- dibrom-propyl)phosphat und Tris(bromkresyl)phosphat. Es eignen sich jedoch auch Gemische aus Harnstoff, Dicyandiamid, Melamin und organische Phosphate oder chlorierte Paraffine, hochchlorierte bicyclische Verbindungen, Pentabromdiphenylether, Tetrabrombisphenol A, Tetrahalogenphtalsäureanhydride, Tris(2,3-dibrompropyl)-phospate und andere Bromver bindungen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre konnte der Kohlebürsten-Verschleiß deutlich reduziert werden, insbesondere bei schwierig kommutierenden hochtourigen Motoren mit Umdrehungszahlen bis zZt. 45.000 /min und gegebenenfalls mehr.

Anhand des nachstehenden Beispiels ergeben sich weitere Einzelheiten, Vorteile und Merk male der Erfindung wie auch durch die den Ansprüchen zu entnehmenden Merkmale - für sich und/oder in Kombination.

Um eine Kohlebürste herzustellen, werden 80 Gew.-% Graphit mit 20 Gew.-% Epoxid-Harz system auf der Basis von Bisphenol-A-Epichlorhydrin bestehend aus 100 Gewichtsanteilen Harz, 65 Gewichtsanteilen Härter und 1 Gewichtsanteil Beschleuniger vermischt. Dem Harzsystem ist Bromphenyläther in einer Menge beigegeben, daß auf 100 Gewichtsanteile Harz 15 Gewichtsanteile Brom kommen. Die Mischung wird sodann verpreßt und ausgehär tet. Messungen haben ergeben, daß eine Laufzeiterhöhung der Kohlebürste um mehr als 10% im Vergleich zu solchen erzielbar war, die keine bromhaltige Verbindung enthielten.

Claims

1. Schleifkontakt aus kohlenstoff- und/oder graphithaltigem Material, insbesondere Kohlebürste für hochtourigen Motor wie Gebläsemotor, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoff- und/oder graphithaltige Material zumindest ein Flammschutz mittel als funkenlöschende oder -reduzierende Komponente enthält.

2. Schleifkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzmittel in dem kohlenstoff- und/oder graphithaltigen Material gebunden ist.

3. Schleifkontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoff- bzw. graphithaltige Material aus einem ersten Füllstoff wie synthetischen Graphit oder Naturgraphit oder ein Gemisch dieses und einem Harz sowie Härter und Beschleuniger enthaltenden Bindemittel besteht, in dem das Flamm schutzmittel gebunden ist.

4. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzmittel in der Matrix des Harzes gebunden ist.

5. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzmittel 1 bis 40 Gew.-% des Harzes beträgt.

6. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzmittel 10 bis 25 Gew.-% des Harzes beträgt.

7. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzmittel Brom oder eine bromhaltige Verbindung ist.

8. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das kohlenstoff- und/oder graphithaltige Material als zweiten Füllstoff das Flammschutzmittel enthält.

9. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Füllstoff Antimontrioxid und/oder Aluminiumoxidhydrat und/oder Magnesiumhydroxid ist.

10. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutzmittel zumindest bei einer Temperatur T ≈ 250°C temperatur beständig ist.

11. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkontakt 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 3,5 Gew.-% an Flamm schutzmittel enthält.

12. Schleifkontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniumphosphate wie technische Ammoniummonophosphate oder Ammoni umpolyphosphate, aber auch Melamin-Derivate wie Melamin-Salze, Melamin- Phosphate, Dimelamin-Pyrophosphate, Melamin-Sulfate, Melamin-Nitrate, Melamin- Borate, Malamin-Cyanurate, insbesondere bromhaltige Verbindungen wie Hexabrom benzol, Pentabromtoluol, Octabromdiphenyl, Polytribromstyrol, Pentabromdiphenylät her, Octabromdiphenyläther, Decabromdiphenyläther, Tribromphenyl-allyl-äther, Tribromphenyl-dibrompropyl-äther, 2,2-Bis[4-(2,3-dibrompropoxi)-3,5-dibromphen yl]propan, Tetrabrombisphenol A, Tetrabromphthalsäureanhydrid, Dibromneopentyl glykol, Hexabromcyclododecan, Tris(2,3-dibrom-propyl)phosphat und Tris(bromkre syl)phosphat, Gemische aus Harnstoff, Dicyandiamid, Melamin und/oder organische Phosphate oder chlorierte Paraffine, hochchlorierte bicyclische Verbindungen, Pent abromdiphenylether, Tetrabrombisphenol A, Tetrahalogenphtalsäureanhydride, Tris(2,3-dibrompropyl)-phospate und/oder andere Bromverbindungen Flammschutz mittel ist bzw. sind.