DE2147938C2 - Bürste für elektrische Maschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Bürste für elektrische Maschinen, die aus mehreren zu einer Stapelanordnung zusammengefaßten, miteinander verbundenen Schichtkörpern aus Graphit besteht, die sich wenigstens jo angenäheil senkrecht zur Kontaktfläche der Bürste erstrecken.

DerarJge Bürsten sind aus der GB-PS 11 16 534 lekannt. Bei diesen Bürsten bestehen die Schichtkörper aus graphitiertem Gewebe. Die einzelnen Schichtkörper sind mittels eines graphitierten Kunstharzes laminiert. Die Deformierbarkeit dieser Bürsten ist wegen der starren Laminierverbindung nicht in allen Fällen ausreichend.

In Bürstenhaltern geführte, auf der Lauffläche eines *° Kommutators oder Schleifrings gleitende Bürsten sollen eine hohe Strombelastbarkeit aufweisen und sich zur Vermeidung einer Funkenbildung zwischen Bürste und Gegenlauffläche der Oberfläche von Kommutator oder Schleifring möglichst vollständig anpassen. Die Größe *5 der realen Kontaktflächen ist nach den Gleichungen von Hertz umgekehrt proportional der dritten Wurzel des Elastizitätsmoduls, so daß das Kontaktverhalten von Bürsten mit kleinem Ε-Modul vorteilhaft sein sollte. Da mit vermindertem Ε-Modul ebenfalls die Festigkeit von bekannten, aus Kohlenstoff oder Graphit bestehenden Bürsten abnimmt und kleine Festigkeiten die Handhabung der Bürsten erschweren, sind brauchbare Fortschritte in dieser Richtung nicht bekanntgeworden.

Zur Verbesserung der dynamischen Kontakteigenschäften und ebenfalb der Kommutierungsfähigkeit ist es bekannt, aus zwei bzw. drei gegeneinander beweglichen scheibenförmigen Bürsten bestehende Zwillings- bzw. Drillingsbürsten zu verwenden. Dabei ist eine gleichmäßige Stromverteilung nicht immer ge- μ währleistet.

Aus der US-PS 5 39 454 sind Bürsten bekannt, die in einer schichtigen Anordnung Kohlenstoffasern enthalten. Die Fasern sind zur Erhöhung ihrer Steifigkeit mit Metall beschichtet Aus der DE-AS 12 53 130 ist ein Verfahren zur Herstellung von Graphitfolien bekannt, bei dem geblähte Graphiipartikel zu Folien ausgewalzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Börste mit hohem Querwiderstand anzugeben, die ein gutes dynamisches Kontaktverhalten aufweist

Die Aufgabe wird mit einer Bürste der eingangs genannten Art gelöst, die aus einer Vielzahl durch Walzen geblähter Graphitpartikel hergestellter Graphitfolien besteht, die miteinander verpreßt sind.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Graphitfolien zusätzlich durch punktförmige Kunstharzbrücken oder durch Verkoken von karbonisierbaren Stoffen, wie Kunstharz oder Pech, hergestellte Koksbrücken miteinander verbunden. Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung enthält die Bürste polierende Zusätze, wie z. B. Quarz- oder Koksmehl, und/oder filmbildende Substanzen, wie z, B. Molybdändisulfid, Cadmiumsulfid und dergleichen.

Erfindungsgemäße Bürsten weisen bei ausreichender mechanischer Festigkeit einen Elastizitätsmodul von etwa 1000 N/mm² auf und bilden damit größere Kontaktflächen auf Kommutator oder Schleifring als die bekannten Graphitbürsien, deren Modul etwa 2000 bis 6000 N/mm² beträgt Das dynamische Kontaktverhalten wird zudem durch die große Eigendämpfung der spezifisch leichten Bürsten günstig beeinflußt

Graphitfolien, deren Stärke etwa 0,1 bis 1,0 mm und deren Fläche bis zu einigen Quadratmetern betragen kann, sind durch Druck- oder Scherkärfte gebildete flächige Anordnungen mehrerer miteinander verzahnter Graphitkristalle. Bei der Verdichtung von Gnphitfolien oder Folienschnitzeln in Gesenken ordnen sich diese nahezu vollständig parallel zueinander an unter Bildung eines massiven, vorzugsweise quaderförmigen Körpers. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Bürste können die Folien vor der Verdichtung und Formung mit Kunstharzlösungen oder anderen karbonisierbaren Stoffen, wie z. B. Pech, besprüht und dann nach der Formung zur Härtung bzw. Karbonisierung des Bindemittels auf etwa 200 bzw. 800°C erhitzt werden. Die Harz- bzw. Kokszusätze verbessern darüber hinaus die Polierfähigkeit der Bürste. Bei nichtausreichender Polierfähigkeit oder zu schwacher Filmbildung auf Kommutator oder Schleifring werden der erfindungsgemäßen Bürste an sich bekannte Poliermittel, wie Quarzoder Koksmehl, bzw. filmbildende Substanzen, wie z. B. Molybändisulfid, Cadmiumsulfid oder dergleichen in einer Menge von einigen Zehntel Prozent zugesetzt.

Bedingt durch die günstigen dynamischen Kontakteigenschaften und das gute Kommutierungsverhallen von erfindungsgemäßen Bürsten wird die Funkenbildung zwischen Bürste und Gegenlauffläche weitgehend unterdrückt und damit der elektrische Verschleiß der Bürste vermindert, so daß erfindungsgemäße Bürsten lange Standzeiten aufweisen.

Zur Herstellung von Bürsten nach der Erfindung wird Naturgraphitpulver mit einer Korngröße zwischen 0,2 und 0,6 mm und einem Aschegehalt <0,5% in einem aus vier Teilen Schwefelsäure und einem Teil Salpetersäure bestehenden Gemisch etwa 10 Minuten auf eine Temperatur von ca. 60⁰C erhitzt Das Graphitpulver wird anschließend in Wasser gewaschen, bei 50-60°C getrocknet und dann innerhalb von einigen Sekunden auf eine Temperatur von etwa HOO⁰C erhitzt, wobei flockige, geblähte Teilchen entstehen. Die voluminöse Masse wird dann, gegebenenfalls mit Zusätzen von Poliermitteln, wie z. B. Quarzpulver, und/oder Filmbildnern, wie Molybdändisulfid und dergleichen auf einem Walzwerk unter Bildung von größeren Folien verdich-

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tet und anschlieBend auf Gesenkpressen mit einem spezifischer elektrischer spezifischen Druck von etwa 70 bar geformt Widerstand

Die BDrsten weisen etwa folgende Eigenschaften auf: in Folienrichtung 800 μ Ω cm

quer zur Folienrichtung 60 000 μ Ω cm

Rohdichte 03-1.1 g/cm* -, Elastizitätsmodul ca. 1000 N/mm*

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   t. Bürste for elektrische Maschinen, bestehend aus mehreren zu einer Stapelanordnung zusammengefaßten miteinander verbundenen Schichtkörpern aus Graphit, die sich wenigstens angenähert senkrecht zur Kontaktfläche der Bürste erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste aus einer Vielzahl durch Walzen geblähter Graphitpartikel hergestellter Graphitfolien besteht, die miteinander verpreßt sind.
2. 2. Bürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien zusätzlich durch punktförmige Kunstharz- oder Koksbrücken verbunden sind.
3. 3. Bürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch is gekennzeichnet, daß die Bürste Quarz- oder Koksmehl und/oder filmbildende Substanzen wie Molybdändisulfid oder Cadmiumsulfid enthält