DE2443769A1

DE2443769A1 - Schleifringe fuer elektrische maschinen

Info

Publication number: DE2443769A1
Application number: DE19742443769
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Holl; Martin Scholpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1976-03-25
Also published as: JPS5155906A; GB1518341A; FR2285004B1; FR2285004A1; DE2443769C2; SU721017A3

Description

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Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART 1 Schleifringe für elektrische Maschinen

Die Erfindung bezieht sich auf kohlenstoffhaltige Schleifringe für elektrische Maschinen.

Schleifringe werden heute noch meist aus Metall, insbesondere aus Kupfer bzw. Kupferlegierungen hergestellt. Da solche Schleifringe jedoch in Bezug auf die Verschleißfestigkeit und das Kontaktverhalten nicht optimal sind, wurde es bereits bekannt, Schleifringe auf der Basis von Kohlenstoff herzustellen, da solche Schleifringe, vor allem gepaart mit metallfreien Kohlebürsten, ein sehr gutes elektrisches Verhalten aufweisen und die Verschleißfestigkeit höher ist, so daß derartige Paarungen weitgehend wartungs- und störungsfrei funktionieren.

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Die bisher bekanntgewordenen Kohleschleifringe haben jedoch den Nachteil, daß sie einmal eine zu geringe mechanische Festigkeit haben und daß es zum anderen umständlich ist, die Kontaktanschlüsse an diesen Schleifringen anzubringen, was zu hohen Herstellkosten solcher Kohleschleifringe führt.

Derartige Schleifringe werden, ähnlich wie Kohlebürsten, im allgemeinen dadurch hergestellt, daß die Bestandteile - Graphit, Koks, gegebenenfalls Metallpulver und Bindemittel - im gewünschten Verhältnis gemischt, das Pulver oder Granulat im Gesenk auf die gewünschte Form verdichtet und anschließend durch eine geeignete Wärmebehandlung die Bindung zwischen den Bestandteilen einschließlich der Aushärtung oder Verkokung des Bindemittels herbeigeführt wird. Es ist vorteilhaft, wenn die Verdichtung im Gesenk bei Raumtemperatur vorgenommen und das elektrische Anschlußkabel gleich mit eingepresst werden kann.

An das Bindemittel sind dabei folgende Forderungen zu stellen:

1. Bei Raumtemperatur soll es im pulverförmigen Zustand mit guter Rieselfähigkeit vorliegen.

2. Oberhalb eines definierten und genügend hoch liegenden Schmelzpunktes soll es rasch erweichen und dann eine möglichst niedere Viskosität aufweisen.

3. Im geschmolzenen Zustand soll es den Kohlenstoff sowie gegebenenfalls das Metallpulver sehr gut benetzen, was zu einer hohen mechanischen Festigkeit bei einem geringen erforderlichen Bindemittelgehalt führt.

4. Es soll eine einfache Vernetzbarkeit durch Wärmebehandlung an Luft aufweisen.

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5. Es soll ein günstiges Versehleißverhalten der Schleifringe im Zusammenwirken mit der Kohlebürste fördern.

Es sollten alle fünf genannten Forderungen möglichst weitgehend erfüllt sein, wobei das Hauptgewicht auf den Punkten 2,3 und 5 liegt.

Die bisher verwendeten Bindemittel Pech, Phenolharze sowie Blei erfüllen nicht alle der genannten Forderungen gleichzeitig. Daher sind zur Erzielung ausreichender mechanischer Festigkeit verhältnismäßig große Bindemittel-Anteile erforderlich, wodurch die elektrische und thermische Leitfähigkeit ungünstig beeinflußt werden. Es ist daher auf diese Weise kaum möglich, kohlehaltige Schleifringe mit ausreichender mechanischer Festigkeit herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Kohleschleifringe, gegebenenfalls mit einem Metallgehalt, anzugeben,die, vor allem im Zusammenwirken mit metallfreien Kohlebürsten, die bekannten günstigen elektrischen Eigenschaften aufweisen, dabei aber eine hohe mechanische Festigkeit und damit ein günstiges Versehleißverhalten zeigen, so daß die Lebensdauer verbessert wird. Darüber hinaus sollen die Kontaktanschlüsse direkt an- oder eingepresst werden können, wozu eine möglichst niedere Sintertemperatur notwendig ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der.Erfindung dadurch gelöst, daß die Schleifringe aus einem Gemisch, das Kohlenstoff, Bindemittel sowie gegebenenfalls Metallpulver enthält-, hergestellt sind, mit einem Bindemittel aus der Gruppe der einbindig aromatischen Polymeren, das sind Polymere, bei denen aromatische Kerne durch eine C-C-Bindung oder durch ein Heteroatom oder eine Heteroatomgruppierung unmittelbar verknüpft sind.

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Diese Stoffgruppe ist in E. Behr, Hochtemperaturbeständige Kunststoffe, München 1969, Seite 47 ff. näher beschrieben.

Versuche haben gezeigt, daß die genannte Gruppe die oben aufgezählten Forderungen weitgehend erfüllt: sie sind bei Raumtemperatur gut rieselfähig; der Schmelzpunkt liegt genügend hoch; sie benetzen aufgrund ihres aromatischen Verhaltens den Kohlenstoff sehr gut; sie sind im allgemeinen leicht vernetzbar.

Eine Vorzugsstellung nehmen die Polyarylsulfide der allgemeinen Formel

... Ar-S-Ar-S-Ar ...

ein, wobei Ar ein aromatisches Ringsystem darstellt, dessen Η-Atome zumindest teilweise durch Alkylreste ersetzt sein können.

Unter den zu dieser Gruppe von Verbindungen gehörenden Stoffen hat sich das Polyphenylensulfid, das unter dem Handelsnamen Ryton der Phillips Petroleum Co. erhältlich ist, besonders bewährt. Dieses Polyphenylensulfid hat folgende Formel:

s —

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Die genannten Bindemittel sind in einer Menge von 0,5 bis 50 Gewichtsteilen, insbesondere von 3 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Kohlenstoff in dem Gemisch enthalten.

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Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert werden. 100 Gewichtsteile Naturgraphit werden mit 10 Gewichtsteilen Polyphenylensulfid in fein gemahlener Form gründlich gemischt und in einem Pressgesenk, dessen innere Form dem herzustellenden Schleifring entspricht,

ρ
bei einem Druck von 4 t/cm gepresst. Nach dem Entfernen des Presslings aus dem Pressgesenk wird der Pressling ca. eine Stunde lang bei einer Temperatur von etwa 350° C unter Schutzgas, z.B. Stickstoff oder Stadtgas, einem Gemisch, das im wesentlichen aus Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxyd besteht, gesintert. Nach dem Abkühlen liegt der fertige Schleifring vor. Infolge der verhältnismäßig niedrigen Sintertemperatur ist es möglich, die Kontaktanschlüsse in dem gleichen Arbeitsgang ein- oder anzupressen.

Statt der 100 Gewichtsteile Naturgraphit können auch beispielsweise k2 Gewichtsteile Naturgraphit und 55 Gewichts- · teile pulverförmigen Kupfers eingesetzt werden, so daß man nicht einen metallfreien Schleifring, sondern einen solchen mit einem entsprechenden Kupfergehalt bekommt. Die Herstellungsbedingungen sind die gleichen, wie sie oben beschrieben wurden. Auch hier können die Kontaktanschlüsse direkt ein- oder angepresst werden. ·

Schleifringe, die nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, zeigten die 1Ofache Lebensdauer gegenüber Schleifringen, die aus Kupfer hergestellt waren. Eine weitere Verbesserung der Lebensdauer ist zu erwarten, wenn die Mischungen der Bürsten einerseits und der Schleifringe andererseits optimal aufeinander abgestimmt sind.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dem es möglich ist, Schleifringe auf Kohlebasis herzustellen, die trotz einer niedrigen Sintertemperatur eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, so daß auf metallische Verstärkungen,

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wie sie bisher bei derartigen Schleifringen üblich waren, verzichtet werden kann. Das Herstellungsverfahren ist einfach, und Kontaktanschlüsse können direkt ein- oder angepresst werden. Durch den minimalen Abrieb ist es möglich, bei den elektrischen Maschinen kleinere Kohlebürsten sowie einfachere und billigere Bürstenhalter und Schleifringformen zu verwenden.

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Claims

„ γ „ NACHGEREICHT

^f 1./Kohlenstoffhaltige Schleifringe für elektrische Maschinen, ^- dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch, das ■Kohlenstoff, Bindemittel, sowie gegebenenfalls Metallpul- ' ver enthält, hergestellt sind, mit einem Bindemittel aus der Gruppe der einbindig aromatischen Polymeren, das sind

Polymere, bei denen aromatische Kerne durch eine C-C-Bindung oder durch ein Heteroatom oder eine Heteroatomgruppierung·unmittelbar verknüpft sind.

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2. Schleifringe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Polyarylsulfid. der allgemeinen Formel

t *

... Ar-S-Ar-S-Ar ...

ist, wobei Ar ein aromatisches Ringsystem darstellt, dessen Η-Atome zumindest teilweise durch Alkylreste ersetzt sein können. - _

3· Schleifringe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß als Bindemittel Polyphenyl'sulfid eingesetzt wird.

^. Schleifringe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 0,5 bis 50 Gewichtsteile, insbesondere 3 bis 10 Gewichtsteile Bindemittel auf 100 Gewichtsteile Kohle enthält. !. ·

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