DE894738C - Kollektor oder Schleifring fuer elektrische Maschinen und Apparate - Google Patents

Description

• Kollektor oder Schleifring für elektrische Maschinen und Apparate Die Lamellen der .Stromwender und,die Schleifringe elektrischer Maschinen und Apparate bestw#hen in der Regel aus Kupfer, das wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit bevorzugt ist und die erforderliche mechanische Festigkeit besitzt. Um Kupfer einzusparen, ist es bekannt, für diese Bauteile Kupfer durch Eisen oder gebrannte Kunstkohle zu ersetzen. Das Eisen besitzt zwar eine ausreichende, wenn auch schlechtere Leitfähigkeit als Kupfer, neigt aber in stärkerem Maße zur Oxydbildung als Kupfer; so daß trotz ihrer guten mechanischen Eigenschaften Eisenkollektoren nur dann, zur Anwendung gelangen, wenn Kupfer nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung steht. Wesentlich günstigere Kontaktverhältnisse als bei Kontaktelementen aus Eisen liegen bei Verwendung von Kunstkohle als Baustoff für Kollektoren und Schleifringe vor, da die Oxyde des Kohlenstoffes bekanntlich gasförmig sind und sich keine störenden, den übergangswiderstand an der Lauffläche der Bürste erhöhenden Oxydhäute bilden können. Die Kohle hat gegenüber den Metallen den Nachteil geringerer Leitfähigkeit und vor allem geringerer mechanischer Festigkeit. Besonders empfindlich ist die Kohle gegen; Schlag und Stoß, so daß für sehr schnell laufende Maschinen die Kohle als Baustoff für Kollektoren und Schleifringe wegen der Bruchgefahr nur mit Vorsicht zu verwenden ist.
• Durch die Erfindung soll das Kupfer für den Bau von Kollektoren und Schleifringen durch einen aus heimischen Rohstoffen bestehenden Werkstoff ausreichender mechanischer Festigkeit ersetzt wenden, und ferner sollen hierdurch die Kontaktverhältnisse gegenüber den bisherigen Kollektoren und Schleifringen, aus Kupfer verbessert werden. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß die stromleitenden Bauteile, wie z. B. die Stromwenderstege oder Schleifringe, aus Sinttermetall bestehen, das vorzugsweise aus einem Gemisch von gepreßtem und: bei entsprechenden Temperaturen gesintertem Eisen und Graphitpulver hergestellt ist.
• Die Verwendung eines aus Eisen. und Kohlenstoff bestehenden Sintermetalls ist als Kontaktstoff besonders vorteilhaft, da dieses Metall im Vergleich zu. Kupfer einen wesentlich höheren Schmelzpunkt besitzt und sich durch günstige Festigkeitseigenschaften auszeichnet. Bekanntlich gehen Eisen und Kohlenstoff bei höheren Sinter= temperaturen oberflächliche chemische Verbindungen ein, so daß ein fester Zusammenhalt der einzelnen Prilverteilchen gebildet und der Stromdurchgang von den einzelnen Kohleteilchen in das metallische Gefüge besonders erleichtert wird. Da die Eisen- und @Graphitteilchen miteinander abwechseln., kann sich keine zusammenhängende Oxydschicht auf dem Stromweudersteg oder Schleifring bilden, so daß der Übergangswiderstand annähernd konstant bleibt. Die handelsüblichen Eisensorten, z: B. Gußeisen, enthalten höchstens etwa 41/o. Kohlenstoff, während in das gesinterte Eisen ein wesentlich größerer Anteil an Kohlenstoff eingelagert werden kann, so daß die Eigenschaften des gesinterten Werkstoffes in hohem Maße durch den Koh4enstoffanteil bestimmt werden.
• Ferner hat das Sintermetall .gegenüber den Reinmetallen und den rein metallischen Legierungen den Vorteil, daß das Sintermetall von Poren durchsetzt ist, in die nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Schmierstoffe eingelagert werden können, die die Gleit- und Kontaktverhältnisse verbessern. Bisher isst von der Fähigkeit der Sintermetalle, Schmierstoffe aufzusaugen., nur bei sogenannten selbstschmierenden Gleitlagern Gebrauch gemacht worden, deren Lagerschalen gleichfalls aus Sintermetall auf Eisen-Graphit-Grundlage bestehen. Für den Kollektoraufbau ergeben sich durch die Erfindung neue Wege, da bisher eine Schmierung der Lauffläche nur auf der Bürstenseite möglich war. Bei Eirflagerung des Schmierstoffes in die umlaufenden Teile ergibt sich nämlich der Vorteil, daß infolge der Fliehkraft die Schmierstoffe zur Verbrauchsstelle getrieben werden, so daß mit Sicherheit das Gleitvermögen verbessert und die Funkenbildung unterdrückt wird.
• Die Herstellung der stromleitenden Bauteile, wie Schleifringe und Stromwenderstege von Kollektoren, erfolgt s-o@ daß in einem erprobten Verhältnis Eisenpulver und Graphit, dem gegebenenfalls ein Bindemittel zugesetzt werden kann, verpreßt werden. Der auf -diese Weise erhaltene Preßling wird dann in einem reduzierenden und inerten Gas, wie z. B, einem Kdhleno:xyd-Stickstoff-Gemisch, geglüht. Bei dem Glühprozeß sintert der Preßling zusammen und es entsteht ein Körper mit ausreichender mechanischer Festigkeit und ausgesprochen metallischen Eigenschaften, die ein Nachverformen nach der Sinterung im Gegensatz zu @gebrannter Kohle ermöglichen, so daß die Anschlußlitzen nach der Sinterung in entsprechende Ausnehmungen eingelegt und durch Zusammenstauchen des Säntermetald#körpers befestigt werden können. Die Nachverformung bewirkt gleichzeitig ein teilweises Verschließen der Poren., so daß die in den Poren eingelagerten Schmierstoffe gewissermaßen eingekapselt werden. Auf diese Weise wird gleichzeitig sichergestellt, daß die Schmierstoffe entsprechend dem Verschleiß der umlaufenden Bauteile an die Verbrauchsstelle gelangen.
• Die Verwendung von Sintermetall hat ferner den Vorteil, daß die für den. Bau des Kollektors oder Schleifringes notwendigen Teile beim Pressen bereits maßhaltig hergestellt werden können, so daß nach dem Sintern der erhaltene Körper gar nicht oder nur unwesentlich nachbearbeitet werden muß. Da -das Gefüge des Sintermetalls ein. wesentlich anderes als das der Reinmetalle ist, besitzen die aus Sintermetall gefertigten umlaufenden Kontaktteile ganz andere Laufeigenschaften als. die aus Rennmetall fertigten. Bekanntlich bilden sich. bei sehr glatter Lauffläche des Kollektors und der Bürste an der Kontaktstelle leicht Gaspolster, die den Stromdurchgang beeinträchtigen. Durch das porige Gefüge des Sintermetalls sind in der Lauffläche Vertiefungen vorhanden, die ausbleichend auf den Druckunterschied des zwischen Bürste und Schleifring eingeschlossenen Gases gegenüber der Atmosphäre wirken. Erwähnt sei ferner, daß zum Erreichen besonderer Laufeffekte auch ein Eisenpulver als Ausgangsstoff des Sintermetulls verwendet werden kann, welches nicht aus reinem Eisen besteht, sondern Legierungsbestandteile, wie beispielsweise Nickel oder Erdal#kalimetalle, enthält, um eine besonders hohe Verschleißfestigkeit der Lauffläche zu erzielen. Durch diese Zusätze wird -das Eisen zunderfrei. Die an der Kontaktstelle örtlich auftretenden hohen Temperaturen bewirken nämlich eine Oxydation des Eisens, so daß beim Abtragen der auf den Eisenteilchen sich bildenden Oxydhaut auch die benachbarten Graphitteilchen gelockert werden. Durch die Verwendung der an sich bekannten nickelhaltigem, zunderfesten Legierungen kann die bei Verwendünig von reinem Eisenpulver gegebenenfalls auftretende Inkonstanz der Kontaktfläche beseitigt -,verden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kollektor oder Schleifring für elektrische Maschinen und Apparate, dadurch gekennzeichnet, daß die stromleitendem. Bauteile (Stromwenderstege, Schleifringe) aus Sintermetall gefertigt sind, das vorzugsweise aus einem Gemisch von gepreßtem und bei entsprechenden Temperaturen gesintertem Eisen- und Graphitpulver hergestellt ist. 2. Kollektor oder Schleifring für elektrische Maschi.ien und Apparate nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallanteil des Sintermetalls aus einer zunderfesten Legierung; wie z. B. Eisen mit Zusätzen von Nickel oder Erdalkali.metallen, besteht. 3. Kollektor oder Schleifring für elektrische Maschinen. und Apparate mach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Poren des Sintermetalls Schmierstoffe eingelagert sind. d.. Kollektor oder Schleifring für elektrische Maschinen und Apparate nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile nach Einlagerung der Schmierstoffe einer die Poren schließenden Nachverformung unterzogen sind. 5. Kollektor oder Schleifring für elektrische Maschinen und Apparate nach Anspruch i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, d.aß die Anschlußlitzen,in Ausnehmungen der Bauteile eingeleggt und .durch Nachverformung des gesinterten. Bauteils in diesem befestigt sind.