DE2817402C2

DE2817402C2 - Stromübertragungsbürste

Info

Publication number: DE2817402C2
Application number: DE2817402A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. Dr. 8552 Höchstadt Diepers
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1986-04-30
Also published as: DE2817402A1; JPS54142505A; US4306169A; GB2019662A; FR2423892B1; GB2019662B; FR2423892A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromübertragungsbürste mit einem flexiblen Schleifkörper, der meh- rere zumindest teilweise mit einem elektrisch leitenden Material beschichtete Fasern aus Graphit enthält und der lediglich an seinem der Kontaktfläche dar Bürste abgewandten Ende von einem Rahmenelement zusammengehalten ist. Eine derartige Stromübertragungsbür- ste ist aus der DE-OS 19 10 906 bekannt

Die in elektrischen Maschinen verwendeten Bürsten dienen zur Stromübertragung zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Maschinenteil. Durch die Verwendung von Graphit werden eine gute elektrische Leitfähigkeit der Bürste und zugleich gute Gleiteigenschaften auf dem mit dem rotierenden Maschinenteil verbundenen Kontaktkörper, beispielsweise einem Schleifring oder einem Kommutator, gewährleistet Die Laufeigenschaften einer solchen Bürste sind hauptsäch- Hch durch den Reibwert μ als Funktion der Umfangsge schwindigkeit des mit dem rotierenden Maschinenteil verbundenen Kontaktkörpers und durch den Spannungsabfall AU als Funktion der über die Bürste übertragenen Stromdichte bestimmt Beide Größen hängen stark von der sich auf dem rotierenden Kontaktkörper bildenden Fremdhaut ab, die auch als Film oder Patina bezeichnet wird. Diese Fremdhaut setzt sich aus den bei Betrieb abgeriebenen Materialien Hes Schleifkörpers der Bürste und des Kontaktkörpers zusammen. Ihre Dicke und Beschaffenheit wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflußt. So wird sie beispielsweise durch die stoffliche Zusammensetzung des Graphits und des Kontaktkörpers, durch die vorgesehene Stromdichte sowie durch die Umfangsgeschwindigkeit und die Tem peratur des Kontaktkörpers bestimmt Außerdem hängt sie vom Anpreßdruck der Bürste und insbesondere auch von den sich stets ändernden Einflüssen der Atmosphäre wie Boden- oder Höhenklima, Luftfeuchtigkeit chemisch aggressiven Gasen und Dämpfen ab.

Die Schleifkörper solcher Graphitbürsten können eire Vielzahl von zu einem Bündel zusammengefaßten Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthalten, die mit einem Metallfilm hoher erlektrischer Leitfähigkeit überzogen und mittels eines Rahmenelementes an dem der Kontaktfläche abgewandten Ende zusammengehalten sind (DE-OS 19 10 906). Als Ausgangsmaterial dienen dabei Graphitfasern in Form eines Taus mit mehreren 1000 Einzelfasern. Entsprechende Fasern sind beispielsweise aus der britischen Patentschrift 11 10 791 bekannt. Der Vorteil dieser Faserbürsten gegenüber den bekannten Bürsten mit einem Elektrographitblock liegt darin, daß wesentlich mehr Kontaktpunkte zwischen dem Schleifkörper und der rotierenden Kontaktoberfläche vorhanden sind, die Fasern sehr elastisch sind und damit die elektrischen Eigenschaften und die Laufeigenschaften der Bürste verbessert werden.

Die Herstellung entsprechender Bürsten und vor allem die Metallisierung der Graphitfasern sind jedoch

verhältnismäßig aufwendig. Mit den bekannten Verfahren zur stromlosen oder galvanischen Abscheidung kann außerdem nur eine beschränkte Auswahl von Metallen auf den Graphitfasern aufgebracht werden. Darüber hinaus bestehen bei diesen Verfahren Schwierigkeiten, eine befriedigende Haftung und eine große Leitfähigkeit zu erreichen. So iö gegebenenfalls eine Vorbeschichtung mit einem Trägermaterial erforderlich, auf das in einem weiteren Verfahrensschritt das gewünschte Metall dann erst abgeschieden werden kann.

Aus der DE-PS » 27 759 ist die Verwendung eines zwischen parallelen, ruhenden Platten zusammengepreßten Metallfilzes bekannt, um damit eine große Anzahl von Kontaktpunkten zwischen den Platten zu erzeugen.

Aus der DE-PS 7 14 188 ist ferner ein Stromabnehmer bekannt, der zwischen jeweils zwei Kohle-Lamel-Ien angeordnete Metallgewebe enthält Da ein diese Lamellen und Gewebe umschließendes Rahmenelement sich bis in die Ebene der Kontaktfläche erstreckt, weist der Stromabnehmer keine Flexibilität auf.

Ferner ist der FR-PS 3 73 312 eine Stromübertragungsbürste zu entnehmen, weiche Metallfolien oder -gewebe enthält, die mit einer dünnen Graphitschicht und einer darauf aufgebrachten Metallschicht versehen sind.

Außerdem ist aus der DE-PS 73 914 eine Stromabnehmerbürste bekannt, deren Bürsteninneres aus Drähten in Gewebeform besteht, wobei die Drahtgewebe von einer gelochten Blechumhüllung zusammengehalten werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Stromübertragungsbürste der eingangs, genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie einen verhältnismäßig geringen Bürstenandruck auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten erlaubt, dennoch einen verhältnismäßig geringen Kontaktwiderstand hat und eine möglichst homogene Stromverteilung aufweist Darüber hinaus soll diese Bürste für alle Maschinentypen, d.h. für Schleifringe und Kommutatoren vorgesehen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Unter einem hoch-graphitierten Graphit ist dabei ein Graphitmaterial zu verstehen, das einen hohen prozentualen Anteil an kristallisiertem Graphit enthält Dieses Material ist besonders für Bürsten geeignet, da es sehr gute Gleiteigenschaften auf metallischen Kontaktkörpern wie Schleifringen oder Kommutatoren hat

Aus der US-PS 5 39 454 geht zwar eine Stromübertragungsbürste hervor, deren Schleifkörper aus mit Metall überzogenen Kohlefasergeweben zusammengesetzt ist. In derartigen Geweben sind aber die verhältnismäßig langen Kohlefasern regelmäßig angeordnet Da außerdem die Gewebe an ihrem der Kontaktfläche abgewandten Ende zusammengelötet und darüber hinaus von einem äußeren, sich bis zumindest fast an die Kontaktfläche erstreckenden Gehäuse zusammengehalten sein sollen, ist bei dieser Bürste jedoch die Stromverteilung verhältnismäßig inhomogen.

Die Vorteile der Stromübertragungsbürste nach der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß innerhalb der Graphitfasermatten durch eine regellose Verteilung der kurzen Faserstücke, die auch miteinander in bekannter Weise verfilzt sein können, eine homogene Stromverteilung über die Matten ermöglicht wird. Auch die gegenseitige mechanische Fixierung innerhalb der Mattenebene trägt dazu bei, daß sich eine homogene Stromverteilung einstellt Die Graphitfasermatten, die trotz ihrer vorbestimmten geringen Dicke eine gute mechanische Stabilität aufweisen, sind verhältnismäßig einfach zu handhaben, und große Flächen von ihnen kön nen in e^:aem Verfahrensschritt beschichtet werden.

Die Verarbeitung zu einem Schleifkörper der Bürste erfolgt in einfacher Weise durch Stapeln einer vorbestimmten Anzahl von solchen Matten. Diese Anzahl ist jedoch vergleichsweise geringer als die große Zahl von Stapelvorgängen mit Tau an Tau, die bei der Herstellung des aus der genannten DE-OS 1910 906 bekannten Fasertaus durchgeführt werden müssen. Außerdem sind bei der erfindungsgemäßen Bürste die senkrecht zur Kontaktfläche der elektrischen Maschine ausgerichteten Graphitfasermatten verhältnismäßig flexibel, so daß sich in Verbindung mit dem lamellenförmigen Aufbau der Bürste eine hohe Dichte von Kontaktpunkten m der Kontaktfläche erreichen läßt Durch die Flexibilität der Matten und die La.; dlenstruktur werden nämlich die Laufeigenschaften der Bürste verbessert Obwohl durch die Laufunruhe des rotierenden Maschinenteils, die nie vollkommen vermeidbar ist der momentane Bürstenandruck variiert wird dennoch ein ver- hältnis'väßig konstanter Übergangswiderstand zwischen dem rotierenden Kontaktkörper und der Kontaktbürste gewährleistet

Fernei· wird durch die Stapelanordnung der Matten eine gegenüber einem Schleifkörper nü einem Elektro graphitblock bessere Kühlung der Bürste erreicht Da bei ist die Kühlung durch den Fahrtwind besonders gut wenn die Matten senkrecht zur Rotationsachse des Kontaktkörpers der Maschine angeordnet sind.

Darüber hinaus hat der Schleifkörper einen stark ani-

sotropen Aufbau; seine elektrische und thermische Leitfähigkeit sind nämlich in der Mattersebene, & h. in Stromübertragungsrichtung, wesentlich höher als senkrecht dazu. Eine solche Stromübertragu.igsbü.-Me ist insbesondere als Kommutatorbürste geeignet Sie be einflußt die Kommutierung sowohl elektrisch wie auch mt-chanisch, da bekanntlich der Übergangswiderstand, die Festigkeit des Widerstandes gegen hohe Stromdichten und die Zahl der Kontaktpunkte einen großen Einfluß auf die Güte der Kommutierung der Maschine ha- ben. Die mechanischen Laufeigenschaften beeinflussen bekanntlich die Kommutierungszeit, und zwar wird diese Zeit in nicht reproduzierbarer Weise verkürzt. Es kann nämlich trotz einwandfreier mechanischer Verhältnisse zu Funkenbildung kommen, wenn die Bürste

so bei hoher Längsstrombelastbarkeit in der Folienebene nicht den erforderlichen Übergangswiderstand im Kurzschlußkreis der kommutierenden Spule liefert. Mit der Ce: faltung der Stromübertragungsbürste nach der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch umgangen,

daß zu dem Übergangswiderstand in Stronnluürichtung durch den lamellierten Schleifkörper nicht weitere Widerstände in den Kommutierungskreis dadurch eingeschaltet sind, da3 die Übergangswiderstände zwischen benachbarten Graphitfasermatten hinzukommen. Fer ner erhält man gemäß einer Weiterbildung der Strom übertragungsbürste eine weitere Erhöhung det Widerstandes in dem Kommutierungskreis dadurch, daß Graphitfasermatten mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit in Stromübertragungsrichtung in der Matten- ebene als in der dazu senkrechten Richtung verwendet werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildun-

gen wird auf die Zeichnung bezug genommen, in deren Fig. 1 schematisch eine Stromübertragungsbürste gemäß der Erfindung veranschaulicht ist. F i g. 2 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Graphitfasermatte für eine solche Bürste.

Die in F i g. I als Querschnitt dargestellte Bürste 2 ist mit einem in der Figur nicht ausgeführten feststehenden Maschinenteil einer elektrischen Maschine verbunden. Zur Stromübertragung zwischen diesem feststehenden Maschinenteil und einem in der Figur nur angedeuteten, um eine Achse 4 rotierenden Maschinenteil 5 schleift die Bürste 2 mit ihrem Schleifkörper 6 auf der zylindrischen Außen- oder Lauffläche 8 eines mit dem rotierenden Maschinenteil S verbundenen Kontaktkörpers 9. Im Ausführungsbeispiel der Figur ist angenommen, daß die Lauffläche 8 die Kontaktfläche des Kommutators 9 einer Kommutatormaschine ist. Die Lauffläche 8 kann nher aurh die Knntaktflärhe eines Schleifringes einer Gleich- oder Wechselstrommaschine sein.

Der Schleifkörper der Bürste enthält gemäß der Erfindung eine Stapelanordnung aus einer Vielzahl von Graphitfasermatten, deren Fasern mit einem elektrisch gut leitenden Material beschichtet sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sei der Schleifkörper 6 aus beschichteten Graphitfasermatten 11 zusammengesetzt. Ihre dem rotierenden Maschinenteil 5 abgewandten Enden werden durch ein Rahmenelement 12, beispielsweise einen Kupferrahmen, mechanisch zusammengehalten.

Die Bürste 2 ist bezüglich der Lauffläche 8 des rotierenden Kommutators 9 der Maschine so angeordnet, daß ihre beschichteten Matten 11 senkrecht auf dieser Lauffläche 8 stehen. Darüber hinaus liegen vorteilhaft im Fall der angenommenen Kommutatormaschine die Flachseiten dieser beschichteten Graphitfasermatten 11 in Ebenen, die von der Rotationsachse 4 des rotierenden Maschinenteils orthogonal durchsetzt werden. Mit dieser Anordnung der Graphitfasermatten 11 wird nämlich trotz der Flexibilität des Schleifkörpers 6 ein zu starkes Verbiegen der einzelnen Matten in Umlaufrichtung vermieden und eine annähernd konstante Abmessung des Schleifkörpers 6 in bezug auf die Abmessungen der von ihm erfaßten Kommutatorsegmente gewährleistet.

Im Fall von Gleich- oder Wechselstrommaschinen mit Schleifringen als rotierenden Kontaktkörpern kann die Bürste auch so angeordnet sein, daß ihre Graphitfasermatten 11 in zur Rotationsachse 4 parallelen Ebenen liegen.

Zur Herstellung der beschichteten Graphitfasermatten 11 kann z. B. vmi handelüblichen Matten aus kurzgeschnittenen, regellos angeordneten, unbeschichteten Graphitfasern mit hohem Graphitkristallisationsgrad ausgegangen werden (beispielsweise Firma Toray Industries, Ine, Tokio, Japan: Torayca Mat OA-OlO). Derartige Matten haben eine Dichte von beispielsweise 10 g/ m² und eine Dicke unter 0,5 mm, vorzugsweise unter 100 μπι. Die Graphitfasem sind z. B. aus Polyacrylnitril und werden dabei durch ein Bindermaterial, beispielsweise ein Phenol-Formalin-Kunstharz, zusammengehalten, wobei der Binderanteil der Matte etwa 5 bis 9 Gew.-% beträgt.

Die Fasern dieser noch unbeschichteten Graphitfasermatten werden dann mit einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise mit Kupfer oder einer zwei- oder mehrkomponentigen Legierung überzogen. Vorzugsweise wird eine Silberschicht vorgesehen. In F i g. 2 sind vergrößert drei entsprechende Faserstücke 13,14 und 15 einer solchen Graphitfasermatte angedeutet Jedes dieser Faserstücke enthält einen Graphitfaserkern 16, auf dem eine Schicht 17 aus dem elektrisch leitenden Material aufgebracht ist. Das Aufbringen dieser Schicht kann nach den bekannten Dünnschichtverfahren wie z. B. durch stromlose oder galvanische Abscheidung erfolgen. Bei diesen chemischen Verfahren besteht im allgemeinen die Schwierigkeit, daß das aufzubringende elektrisch leitende Material auf dem Graphitmaterial schlecht haftet. Vielfach sind deshalb besondere Trägerschichten für das elektrisch leitende Material aus einem besser haftenden Material erforderlich. Außerdem kann das die Fasern zusammenhaltende Bindermaterial insbesondere bei geringen Mattenstärken vor dem Beschichtungsvorgang nicht entfernt werden, da sonst die Matten keine ausreichende Festigkeit haben und sich deshalb in den bei diesen chemischen Verfahren erforderlichen Bädern auflösen wurden. Aufgrund dieser Schwierigkeiten werden physikalische Verfahren bevorzugt. Besonders vorteilhaft ist eine Metallisierung der Fasern durch lonenplattieren. Unter einem lonenplattieren versteht man dabei einen Verdampfungsprozeß, bei dem die abzuscheidenden Atome oder Moleküle in einem Plasma zum Teil ionisiert werden und in einem elektrischen Feld mit höherer Energie auf den zu beschichtenden Graphitkörper auftreffen (»Vakuumtechnik«, 1976. Seiten 65 bis 72 und 113 bis 120). Bei diesem Verfahren kann auf die beispielsweise bei galvanischen Beschichtungsverfahren erforderliche Nickel-Trägerschicht, mit der zum einen die Haftung des elektrisch leitenden Materials wie beispielsweise des Silbers auf dem Graphitmaterial verbessert und zum anderen für eine gute Keimbildungsunterlage für ciie Silber-Deckschicht gesorgt wird, verzichtet werden. Dennoch wird bei diesem Beschichtungsverfahren sowohl eine gute Haftung als auch eine gute Keimung des Silbers auf dem Graphit erreicht, so daß die Silber-Deckschicht eine dem Massivsilber zumindest annähernd entsprechende Leitfähigkeit hat

Vor dem lonenplattierungsvorgang wird zweckmäßig gegebenenfalls vorhandenes Bindermaterial wie das Phenol-Formalin-Kunstharz aus den Graphitfasermatten entfernt. Beispielsweise kann dieses Bindermaterial durch Abbrennen in Luft bei 400⁰C entfernt werden und gegebenenfalls anschließend noch eine Entgasung des zurückbleibenden Graphitmaterials, z. B. bei 700 bis 800° C im Hochvakuum etwa 1 Stunde lang, vorgenommen werden.

Die Dicke der so aufgebrachten Schichten aus dem elektrisch leitenden Material kann beispielsweise zwischen 0,1 μίτι sind 50 μιτι, vorzugsweise zwischen jß μπι und 5 μπι liegen.

Wie in F i g. 2 ferner ausgeführt ist, sind die Schichten 17 aus dem elektrisch leitenden Material zusätzlich von einer dünnen Schicht 18 abgedeckt Es kann nämlich, besonders bei Anwendung der Bürsten nach der Erfindung in trockenen Klimata, vorteilhaft sein, reibungsmindernde Schichten wie z. B. aus Molybdändisulfid MoS₂ oder Niobdiselenid NbSe₂ zusätzlich auf die Schichten 17 aus dem elektrisch leitenden Material aufzubringen, da trockener Graphit bekanntlich nur eine geringe Schmierfähigkeit hat Das Abscheiden dieser reibungsmindernden Schichten 18 geschieht ebenfalls vorzugsweise durch lonenplattieren. Die Schichten 18 können zusätzlich als Korrosionsschutz für das Material der Schichten 17 dienen. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise eine Silberschicht gegenüber Schwefel-Einflüssen aus der Atmosphäre abschirmen.
Abweichend von dem Ausfühnmgsbeispiel nach

F i g. 2 können auch auf den Graphitfasern verschiedener Matten unterschiedliche Schichtdicken und gegebenenfalls auch unterschiedliche Materialien aufgebracht werden.

Die in Fig. I dargestellten, zu einem Stapel zusammengefaßten und mit einem elektrisch leitenden Material b^ichichteten Graphitfasermatten 11 lassen sich jedoch an ihren in dem Kupferrahmen 12 liegenden Enden schlecht mit einer Stromzu- oder -abführungsleitung verlöten. Wie in dieser Figur ferner angedeutet ist, werden deshalb diese Enden mit einer mit der Stromzu- oder -abführungsleitung, beispielsweise einem Kupferseil 20, verbundenen Kontaktplatte 21 mittels einer Schicht 22 aus einem Leitkleber elektrisch leitend verbunden. Entsprechende Leitkleber sind beispielsweise Silberleitpasten, Epoxyleitkleber oder Silikonleitkleber, die elektrisch leitendes Material fein gepulvert enthalten und durch thermisch? Behandlijncr odf auch hei Raumtemperatur ausgehärtet werden. Im Falle der Kommutatorbürste wählt man dabei zweckmäßig die Leitfähigkeit des Klebers so aus und führt die Schichtdicke so dünn aus, daß der hohe Querwiderstand des Schleifkörpers 6 nicht wesentlich überbrückt wird. Entsprechendes gilt auch für das Material der Kontaktplatte 21 und deren geometrische Abmessungen.

Durch die Beschichtung der Graphitfasermatten 11 mit einem elektrisch leitenden Material entsteht eine Art Verbundbürste, wobei die elektrisch leitenden Teile der Bürste für eine besonders gute Stromführung und Wä' Tieableitung und die Graphitteile der Bürste als Trägermaterial für diese elektrisch leitenden Schichten 17 sowie als Schmiermittel dienen.

Der Schleifkörper 6 der Bürste 2 ist in Richtung des Stromflusses, also parallel zu den Mattenebenen sehr niederohmig. Die in der Kontaktfläche erzeugte Wärme kann schnell entlang der Matten in Richtung des Bürstenrahmens 12 abgeführt werden, so daß die Kontakttemperatur entsprechend niedrig gehalten wird, insbesondere auch bei Belastungen, die mehrfach höher sind als die Grenzbelastungen der bisher verwendeten Bürsten. Außerdem läßt sich die elektrische Belastung der Bürste, z. B. ihre Stromdichte selbst bei Geschwindigkeiten von 80 m/sec auf ein Mehrfaches der Grenzbelastung der bisher verwendeten Bürsten steigern. Es ist deshalb ein bevorzugter Einsatz der Bürste bei Grenz-Ieistungsturbogeneratoren möglich.

Durch eine geeignete Wahl der Dicke und der Rohdichte der Graphitmatten, der Dicke der auf ihnen aufgebrachten Metallschichten, die gegebenenfalls unterschiedlich stark sein und aus verschiedenem Material bestehen können, sowie der Packungs- oder Stapeldichte kann die Bürste gemäß der Erfindung an unterschiedliche Maschinentypen optimal angepaßt werden, ohne daß dadurch die Herstellung der Bürsten jeweils nennenswert geändert werden müßte. Darüber hinaus kann durch Verwendung von beschichteten und unbeschichteten Matten sowie deren vorbestimmte Anordnung untereinander eine lokal unterschiedliche Stromdichte eingestellt werden. So lassen sich auch vorteilhaft an der ab- und anlaufenden Bürstenkante unbeschichtete oder dünn mit weniger gut leitendem Material beschichtete und damit höherohmige Graphitfasermatten vorsehen.

Besonders für die Anwendung als Kommutatorbürsie kann es vorteilhaft sein, Schichten aus hochschmelzendem Material mit bei höheren Temperaturen niedrigem Dampfdruck vorzusehen, um so beispielsweise an der ablaufenden Bürstenkante eine Funkenbildung zu erschweren und weniger Bürstenmaterial zu übertragen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält eine Stromübertragungsbürste nach der Erfindung 160 Graphitfasermatten, die jeweils eine Rohdichte von 10 g/m² haben, 80 μηι dick, etwa 5 cm lang und 2 cm breit sind. Als Mattenmaterial sind handelsübliche Graphitfasermatten vorgesehen (Firma Toray: Torayca Mat AO-101). Das Mattenmaterial ist stark anisotrop bezüglich seiner thermischen und elektrischen Leitfähigkeit. Die Fasern jeder dieser zunächst unbehandelten Graphitfasermatten sind durch Aufsputtern mit einer 1 μιτι dicken Silberschicht versehen. Die zu einem Stapel zusammengefaßten Graphitfasermatten sind in einem Kupferrahmen mit quadratischer Innenöffnung von 2 · 2 cm gehalten und mittels einer Silberleitpaste elektrisch an ein Kupferseil angeschlossen. Als Kontaktkörper eines rotierenden Maschinenteiles ist ein Schleifring aus Silber vorgesehen, der sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 42 rn/ser unter Her Bürste bewegt. Für diese Bürste stellt sich bei siner Stromdichte von 40 A/cm² über der gesamten Bürste einschließlich der Kontaktzone bei Minus-Polung ein sehr geringer Spannungsabfall AU von etwa0,18 Vein.

Im Ausführungsbeispiel und in den Figuren ist davon ausgegangen, daß mit der Bürste gemäß der Erfindung ein Strom zwischen einem rotierenden und einem feststehenden Maschinenteil übertragen wird. Die Verwendung dieser Bürste ist jedoch nicht auf zylindrische Kontaktflächen 8 beschränkt. Ebensogut kann die Bürste auch für den Einsatz an ortsfesten, langgestreckten Stromschienen vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromübertragungsbürste mit einem flexiblen Schleifkörper, der mehrere zumindest teilweise mit einem elektrisch leitenden Material beschichtete Fasern aus Graphit enthält und der lediglich an seinem der Kontaktfläche der Bürste abgewandten Ende von einem Rahmenelement zusammengehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (6) aus einer Vielzahl von einzelnen sich zumindest annähernd senkrecht zur KGntaktfläche der Bürste (2) erstreckenden Matten (11) zu einer Stapelanordnung zusammengesetzt ist, wobei die Matten (11) aus verhältnismäßig kurzen hochgraphitierten, regellos verteilten Graphitfaserstücken (16) bestehen und jeweils eine Dicke unter 0,5 mm haben und von den Matten (If) zumindest einige mit dem elektrisch iütenden Material beschichtet sind.

2. Stroinüberiragungsbürste nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Graphitfasermatten (11) mit einer höheren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit in Stromübertragungsrichtung in der Mattenebene als in der dazu senkrechten Richtung.

3. Stromübertragungsbürste nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Dicke der Graphitfasermatten (11) unter 100 um.

4. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Graphitfasermatten (II) i'nterschiedlicher Dicke.

5. Stromübertragungsbürsie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Schicht

(17) aus Kupfer oder Silber oder einer zwei- oder mehrkomponentigen Legierung auf den Graphitfasern (16) der Matten (11).

6. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Dicke der Schichten (17) des auf den Graphitfasern (16) aufgebrachten elektrisch leitenden Materials zwischen 0,1 μπι und 50 μΐη, vorzugsweise zwischen 03 μηι und 5 μπι.

7. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine unterschiedliche Dicke der Schichten (17) des auf den Graphitfasern (16) verschiedener Matten (11) aufgebrachten elektrisch leitenden Materials.

8. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitfasern (16) verschiedener Matten (11) mit verschiedenen elektrisch leitenden Materialien beschichtet sind.

9. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den unbeschichteten und/oder beschichteten Grahpitfasern (16) der Matten (11) eine Schicht (18) aus einem reibungsmindernden Materiel aufgebracht ist.

10. Stromübertragungsbürste nach Anspruch!?, gekennzeichnet durch reibungsmindernde Schichten

(18) aus Molybdändisulfid M0S2 oder Niobdiselenid NbSe₂.

11. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitfasern (16) zumindest einiger der Matten (11) mit einer Schicht aus einem hochschmelzenden Material versehen sind.

12. Stromübertragungsbürste, die auf dem Kontaktkörper einer Maschine schleift, nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachseiten der Graphitfasermatten (11) in Ebenen angeordnet sind, die orthogonal von der Rotationsachse (4) des Kontaktkörpers (9) durchsetzt sind

!3. Stromübertragungsbürste nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Kontaktierung der Graphitfasermatten (11) mit einer Stromzu- oder -abführungsleitung (2C, 21) mittels eines Leitklebers (22).