DE2316115A1 - Buersten fuer elektrische maschinen - Google Patents

Buersten fuer elektrische maschinen

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DE2316115A1
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James John Bates
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NAT RESEARCH DEV CORP LONDON
National Research Development Corp UK
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NAT RESEARCH DEV CORP LONDON
National Research Development Corp UK
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    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
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    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

DR. MÜLLER-BORE DIf-L-PHYS. Drt. MANI7Z DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL
DIPL.-lNG. Fl N STERWALO DlPL.-'NG. GRAMKOW
PATENTANWÄLTE
München, den 30. März 1973 Lo/Sv - N 1118
NAtDIONAL EESEARCH DEVELOPMENT COBPORAiDION 66-74 Victoria Street, London SW1,England
Bürsten für elektrische Maschinen
Priorität: Großbritannien vom 30- März 1972, No. 15085/72
Die Erfindung betrifft Bürsten für elektrische Maschinen, sogenannte Elektrobürsten.
Elektrobürsten werden eingesetzt, um Strom zwischen Leitern und leitenden Oberflächen wie Kommutatoren oder Gleitringen, welche sich relativ hierzu bewegen, durchzuschicken. Das für solche Bürsten normalerweise verwendete Material ist Kohle. Eine in neuerer Zeit vorgeschlagene J1Orm einer Kohlebürste ist eine Bürste, bei welcher die Kohle in Jfadenform vor-Ii egt.
309841/0480
Dr. Müller-Bore Dr. Manitz - Dr. Deufel - Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Grämkow Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-Straee 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt. MarktstraBe 3 Telefon (0531) 738B7 Telefon (0811) 293645. Telex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 567261 Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken, München. Kto.-Nr.8822 Postscheck: München 95495
Aufgabe der Erfindung ist es, ein "Verfahren zur Herstellung solcher Kohlefädenbürsten, zu schaffen. . , . .
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe Λ. und zur Herstellung einer Bürste für elektrische Masehinen,-umfaßt folgende Schritte: Ausbildung eines Blockes einer ausgerichteten Anordnung von Kohlefaden, welche in einer Matrix aus leitfähigem Material eingebettet sind, anschließendes Entfernen des leitfähigen Materials längs lediglich eines Teiles der Länge des Blockes, um die Kohlefäden an einem Ende freizulegen, {jedoch die restlichen Teile der Fäden in der Matrix des leitfähigen Materials befestigt zu halten, um eine Verbindung zu. einem Leiter oder Konduktor zu. ermöglichen. -
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Kohlefädenblock hergestellt werden, indem zuerst die Kohlefaden mit einem geeigneten Metall überzogen werden und dann die überzogenen Fäden unter Erhitzen zusammengepreßt werden, so daß die überzüge der einzelnen Fäden miteinander verschweißt bzw. verlötet werden.
Der Metallüberzug kann nach einem Plattierungsverfahren aufgetragen werden. Alternativ kann der Block gebildet werden, indem die Kohlefaden mit einem geeigneten Metall in flüssiger Form benetzt und dann die benetzten,Kohlefäden zusammengepreßt und zur Verfestigung des Metalls abgekühlt werden.
Geeignete Metalle für die Verwendung bei dem Beschichtungsprozeß sind Kupfer und Zinn.
Der Kohlefädenblock kann mit einer beliebigen Länge hergestellt werden, welche zur Herstellung geeignet ist, und der Block kann dann auf Einzellängen geschnitten werden, welche für die Länge einer Kohlefädenbürste geeignet sind.
308041/0466
Ein geeigneter Radius kann durch Bearbeitung des einen Endes einer jeden Einzellänge des Kohlenfadenblocks vor der Entfernung des Plattierungsmaterials hergestellt werden, um den Kontakt mit einem Kommutator bei dem Einbau der Bürste in einer elektrischen Maschine zu verbessern.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Kohlefaden, welche als sogenannter Typ II bekannt sind und einen relativ niedrigen Young-Modul in der Größenordnung von
6 ? 6
2,11 x 10 kg/cm (30 χ 10 psi) und eine relativ hohe Zugfestigkeit in der Größenordnung von 0,0281 bis 0,0316 χ 10 kg/ cm (0.4 bis 0.45 x 10 psi) besitzen, werden in einem Cyanidbad plattiert. Die verwendete Lösung ist als Rochelle-Kupfercyanidbad bekannt. Eine geeignete Zusammensetzung dieses Bades ist wie folgt:
Kupfercyanid 29,9 g/l (4,8 oz/gal)
Natriumcyanid 37,4 g/l (6 oz/gal)
freies Cyanid 3,12 bis 6,23 g/l (0,5-1 oz/gal) Eochelle-Salz 49,8 g/l (8 oz/gal)
Natriumcarbonat 37,4 g/l (6 oz/gal)
Wenn das Plattierungsbad bei Zimmertemperatur betrieben wird, beträgt eine geeignete Stromdichte für den durch das Bad ge-
schickten Strom etwa 10 mA/cm . Gegebenenfalls kann das Plattie-
o kann
rungsbad auf etwa 50 0 erwärmt werden, in diesem Fall /eine niedrigere Stromdichte zur Erzielung eines noch gleichmäßigeren Überzuges bzw. einer noch gleichmäßigeren Beschichtung angewandt werden. Bei dem Plattierungsvorgang wird eine beträchtliche Menge Gas freigesetzt, welche die Trennung der Fäden voneinander unterstützt und eine gute Eindringung der Kupferplattierung sicherstellt.
309841 /048G
Falls der Faden Ms zu einer Tiefe "beschichtet -werden soll, welche geringer als die Stärke der Fäden ist typischerweise für Fäden mit einem Durchmesser von 8 Mikron, kann das Plattieren bis zu einer Tiefe von 1 bis 3 Mikron durchgeführt werden.
Nachdem die Kohlefaden plattiert sind, können sie dann zu einem Block verformt werden. Die Gestalt des geformten Blockes kann die einer relativ flachen, rechteckigen Platte mit einer solchen Stärke sein, welche der gewünschten Stärke einer Bürste entspricht, und eine Länge (in der Richtung der Anordnung der Kohlefäden in dem Block) besitzen, welche das Mehrfache der gewünschten Länge einer Einzelbürste ist. Die Breite der Platte kann diejenige einer ISinzelbürste sein, es ist jedoch vorteilhafter als Breite das Mehrfache der gewünschten Breite einer Bürste zu nehmen.
Das Formen wird dadurch erreicht, daß eine ausreichend hohe Temperatur und ein ausreichend hoher Druck auf die plattierten Fäden angelegt werden, während diese in einer Form gepackt sind, um das Kupfer zu sintern. Geeignete Temperaturen liegen im Bereich von 700 bis 9000G und geeignete Drucke betragen etwa 79 bis 157 kg/cm (0,5 ^is 1 ton per square inch). Gegebenenfalls kann der Formpressvorgang in einem Yakuum oder einer Inertatmosphäre durchgeführt werden* Für diesen Zweck kann Argon verwendet werden. Die Zeitspanne, während welcher Wärme und Druck angelegt werden, hängt von der Größe des Blockes ab und sollte ausreichend sein? um eine vollständige Durchdringung der Wärme durch den Block xvährend der Zeitspanne sicherzustellen, zu der Druck angelegt ist.
Uach der Formung des Blockes in der zuvor beschriebenen Weise wird/dann längs seiner Breite in eine Vielzahl von Streifen geschnitten, wovon jeder.eine Länge (in der Abmessung parallel zu der Anordnung der Kohlefaden) besitzt, die der!gewünschten
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Länge der Bürste entspricht. Jeder Streifen besitzt eine Breite (d.h. die Abmessung im rechten Winkel zu der Anordnung der Fäden), welche entweder gleich der Breite einer Einzelbürste oder das Mehrfache der Breite einer Einzelbürste ist. In dieser Stufe kann eine Seite eines jeden Streifens längs seiner Breite bearbeitet werden, um dem einen Ende einer jeden Bürste einen geeigneten Radius zu erteilen, welcher dem Eadius eines Kommutators entspricht, der mit der Bürste nach ihrem Einbau in eine elektrische Maschine in Eontakt kommt.
Schließlich wird die Plattierung rings um die Einzelfäden längs der bearbeiteten Oberfläche lediglich für einen Seil der Länge eines jeden Streifens entfernt, um die einzelnen Kohlefaden freizulegen.
Die Methode zur Entfernung sollte so ausgewählt werden, daß die Kohlefaden nicht übermäßig geschwächt werden. Eine geeignete Methode besteht darin, die Streifen in eine verdünnte Lösung von Salpetersäure oder Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 25-30 VoIEinzutauchen. Palis Schwefelsäure verwendet wird, kann deren Konzentration etwas höher als bei Salpetersäure liegen.
Die Entfernungen der Plattierung von dem Seil der in die Lösung eingetauchten Streifen kann durch eine umgekehrte Elektrolyse unter Verwendung der Streifen als Anoden beschleunigt werden.
Um die Passivierung als iOlge der Ausbildung von Gasfilmen zu vermeiden, sollte der Elektrolyt gut gerührt werden, und der Elektrolyt kann unter Druck gehalten werden, um ein Eindringen der Flüssigkeit zwischen die Fäden während des Entplattierens sicherzustellen.
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Schließlich können die Streifen, wo das entplattierte
Material in Form von Streifen vorliegt, parallel zu den Kohlefaden geschnitten werden, um einzelne Elektrobürsten herzustellen.
Das Verfahren wurde mit Bezug auf Kohlefaden vom !Typ II "beschriet)en. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere Kohlefaden, z.B. solche vom Typ I verwendet werden können, wobei die natürliche Federelastizität der
!Fäden zur Erzielung eines konstanten Druckes-ausgenutzt werden kann.
- Patentansprüche
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Claims (12)

  1. Patentansprüche
    M.) Verfahren zur Herst ellung einer Bürste für elektrische Maschinen aus einer ausgerichteten Anordnung von Kohlefäden, dadurch gekennz ei chnet, daß die laden mit einem leitfähigen Material beschichtet und zu einem Block fest verbunden werden, dann das leitfähige Material längs lediglich eines Teils der Länge des Blockes zur Ireilegung der einzelnen Kohlefäden an einem Ende entfernt wird, wobei die restlichen CDeile der Längen der laden in der Matrix zur Ermöglichung der Verbindung zu einem Konduktor bzw. Leiter fest eingebunden bleiben.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bb ck eine Länge besitzt, welche ein Mehrfaches der gewünschten Länge der Einzelbürste beträgt und . auf der gewünschten Länge einer Bürste entsprechende Einzellängen vor der Entfernung des leitfähigen Materials geschnitten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Block in Gestalt einer Platte mit rechteckigem Querschnitt geformt wird, welche eine Länge und eine Breite besitzt, die ein Vielfaches der gewünschten Länge und Breite einer Elektrobürste sind, und der Block zunächst längs seiner Breite in Streifen geschnitten wird, wovon jeder eine der gewünschten Länge einer Bürste entsprechende Länge besitzt, und nach der Entfernung des leitfähigen Materials von einer Kante eines jeden Streifens diese Streifen dann längs ihren Längen unter Herstellung von Einzelbürsten geschnitten werden.
    309841/0480
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g ek ennz ei cn η e t, daß die Stärke, des Blocks aus Kohlefäden der gewünschten Stärke einer El ekt ro "bürste entspricht.
  5. 5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, daß der Kohlefädenblöck gebildet wird, indem die Kohlefäden mit einem geeigneten Metall überzogen und dann die überzogenen Fäden unter Erhitzen und Verschweißen bzw. Verlöten der Überzüge der Einzelfäden miteinander zusammengepreßt werden.'
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennz ei chnet, daß der Metallüberzug mittels eines Elektroplattiervorganges aufgebracht wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material Kupfer oder Zinn enthält.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennz ei chnet, daß der Block durch Benetzen der Kohlefäden mit einem geeigneten Metall in flüssiger Form, Zusammenpressen der henetzten Kohlefäden und anschließendes Abkühlen zur Verfestigung des Metalls gebildet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, daß an einem Ende einer jeden Länge oder jedes Streifens des Kohleblocks vor der Entfernung des leitfähigen Materials von diesem Ende ein Radius oder Radien zur Verbesserung des Kontaktes mit einem Kommutator gebildet werden.
    30984 1 /0480
  10. 10. Bürste für elektrische Maschinen, welche eine ausgerichtete Anordnung von Kohlefaden umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefaden in einer Matrix aus leitfähigem Material über einen Teil ihrer Längen eingebettet, jedoch über den restlichen Teil ihrer Längen freiliegend sind.
  11. 11. Bürste nach Anspruch 10, dadurch g ekennz ei ohne t, daß das leitfähige Material Kupfer oder Zinn umfaßt.
  12. 12. Bürste nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der Bürste, an welchem die Kohlefaden freiliegen, ein Radius gebildet ist.
    309841/0480
DE2316115A 1972-03-30 1973-03-30 Buersten fuer elektrische maschinen Pending DE2316115A1 (de)

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DE2316115A Pending DE2316115A1 (de) 1972-03-30 1973-03-30 Buersten fuer elektrische maschinen

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JP (1) JPS498705A (de)
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CH (1) CH571280A5 (de)
DE (1) DE2316115A1 (de)
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GB (1) GB1421534A (de)
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