JPH07110410B2 - Scraper for current collector - Google Patents
Scraper for current collectorInfo
- Publication number
- JPH07110410B2 JPH07110410B2 JP1221833A JP22183389A JPH07110410B2 JP H07110410 B2 JPH07110410 B2 JP H07110410B2 JP 1221833 A JP1221833 A JP 1221833A JP 22183389 A JP22183389 A JP 22183389A JP H07110410 B2 JPH07110410 B2 JP H07110410B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- aluminum alloy
- current collector
- fibers
- ceramic
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- Expired - Lifetime
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集電装置に用いられるすり板に関するもので
ある。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a contact plate used in a current collector.
集電装置用のすり板は、トロリ線と接触して摺動するも
のであるため、耐摩耗性、耐アーク性、通電性に優れて
いることが要求される。従来はこのような要求に応える
ものとして銅系または鉄系の焼結合金よりなるすり板が
広く用いられている。銅系すり板の標準的な組成はCu 8
0〜85％、Sn 9〜12％、Fe 3〜６％、C 2〜５％であり、
鉄系すり板の標準的な組成はFe 77〜82％、Cu 8〜10
％、Sn 1〜２％、Pb 4〜７％、C 5〜７％である。A contact plate for a current collector slides in contact with a trolley wire, and therefore is required to have excellent wear resistance, arc resistance, and electrical conductivity. Conventionally, a contact plate made of a copper-based or iron-based sintered alloy has been widely used to meet such requirements. The standard composition of the copper-based contact plate is Cu 8
0-85%, Sn 9-12%, Fe 3-6%, C 2-5%,
The standard composition of iron-based contact plates is Fe 77-82%, Cu 8-10
%, Sn 1-2%, Pb 4-7%, C 5-7%.
すり板には耐摩耗性、耐アーク性が要求されることは勿
論であるが、車両の高速化が進むにつれ、トロリ線に対
する追随性も重視されるようになってきている。トロリ
線に対する追随性が不十分であると、高速走行時に離線
がはげしくなり、アークが頻繁に発生して、すり板およ
びトロリ線の損耗が大きくなるだけでなく、電波障害を
引き起こすという問題もある。It is needless to say that the contact plate is required to have wear resistance and arc resistance, but as the speed of the vehicle increases, the followability to the trolley wire is becoming more important. If the trackability to the trolley wire is insufficient, there is a problem that the derailment becomes difficult during high-speed running, arc frequently occurs, not only the wear of the contact plate and the trolley wire increases, but also the radio wave interference occurs. .
従来のすり板は、主成分が比重の大きい銅または鉄であ
るため、すり板自体の質量が大きく、トロリ線に対する
追随性を高めることが困難であった。Since the conventional rubbing plate is mainly composed of copper or iron having a large specific gravity, the mass of the rubbing plate itself is large, and it is difficult to enhance the followability to the contact wire.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、トロ
リ線に対する追随性がすぐれ、しかも耐摩耗性、耐アー
ク性等も良好な集電装置用すり板を提供するもので、そ
の構成は、アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリ
ックス中に、セラミック繊維、セラミック粒子およびセ
ラミックウィスカーの内の１種または２種以上を分散さ
せた複合材よりなることを特徴とするものである。In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a current collector strip having excellent followability with respect to a trolley wire, and also having good wear resistance and arc resistance. Is a composite material in which one or more of ceramic fibers, ceramic particles and ceramic whiskers are dispersed in an aluminum or aluminum alloy matrix.
従来、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、銅や鉄
に比べ融点が低く、アーク発生時の熱で溶融するおそれ
があるため、すり板には使用できないと考えられていた
が、上記のような複合材にすると、アーク発生時の熱に
対して、セラミック繊維や粒子等が骨格的な機能を果た
し、アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶融飛散を
防止するので、熱による溶損や変形を防止できることが
分かった。またアルミニウムまたはアルミニウム合金自
体はそれほど耐摩耗性のよいものではないが、その内部
にセラミック繊維等を分散させたことにより、すぐれた
耐摩耗性が得られ、かつトロリ線との焼付きも防止でき
ることも分かった。したがって上記のような複合材とす
ることにより初めて、アルミニウムまたはアルミニウム
合金を基材とするきわめて軽量なすり板を実現できるも
のである。Conventionally, aluminum or aluminum alloy had a lower melting point than copper or iron and could be melted by heat when an arc was generated, so it was thought that it could not be used for a contact plate. Then, it was found that the ceramic fibers, particles and the like perform a skeletal function with respect to heat when an arc is generated and prevent melting and scattering of aluminum or an aluminum alloy, so that melting damage and deformation due to heat can be prevented. Also, although aluminum or aluminum alloy itself is not so good in wear resistance, by dispersing ceramic fibers etc. inside it, excellent wear resistance can be obtained and seizure with trolley wire can be prevented. I also understood. Therefore, the composite material as described above can be used for the first time to realize an extremely lightweight siding plate based on aluminum or an aluminum alloy.
マトリックスには強度の面からアルミニウムよりアルミ
ニウム合金を使用することが好ましい。アルミニウム合
金としては例えば、1.5〜13.5％SiおよびFe、Cu、Mn、M
g、Zn、Cr、Ni、Ti等を含むAA記号4000番台の合金、あ
るいは0.1〜1.8％SiおよびFe、Cu、Mn,Mg、Zn、Cr、Ti
等を含むAA記号5000番台、6000番台の合金を使用するこ
とができる。From the viewpoint of strength, it is preferable to use an aluminum alloy for the matrix rather than aluminum. As the aluminum alloy, for example, 1.5 to 13.5% Si and Fe, Cu, Mn, M
Alloys in the AA code 4000 series containing g, Zn, Cr, Ni, Ti, etc., or 0.1 to 1.8% Si and Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Cr, Ti
It is possible to use alloys in the AA code 5000 series and 6000 series including etc.
またセラミック繊維、セラミック粒子およびセラミック
ウィスカーの内ではセラミック繊維を使用することが好
ましい。セラミック繊維としては例えばアルミナ繊維や
アルミナシリカ繊維を用いることができ、これらの繊維
を用いる場合には、その一方または双方を含有率が合計
で４〜35vol％となるように分散させるとよい。４％未
満では耐摩耗性が不十分であり、35％を越えると熱間押
出などの加工が困難になる。Further, it is preferable to use the ceramic fibers among the ceramic fibers, the ceramic particles and the ceramic whiskers. As the ceramic fibers, for example, alumina fibers or alumina silica fibers can be used. When using these fibers, one or both of them may be dispersed so that the total content is 4 to 35 vol%. If it is less than 4%, the abrasion resistance is insufficient, and if it exceeds 35%, processing such as hot extrusion becomes difficult.
またセラミック粒子としては例えばSiC粉末、Al2O3粉末
を用いることができ、セラミックウィスカーとしては例
えばSiCウィスカーを用いることができる。Further, as the ceramic particles, for example, SiC powder or Al 2 O 3 powder can be used, and as the ceramic whiskers, for example, SiC whiskers can be used.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
実施例１ アルミナシリカ（Al2O3-SiO2）繊維の含有率が異なる各
種のアルミナシリカ繊維プリフォームを作成し、各々を
溶湯鍛造用の金型内にセットし、その金型内に6061（AA
記号）アルミニウム合金の溶湯を注入して、溶湯鍛造法
により、プリフォーム中に溶湯を含浸させ、凝固させ
て、ビレットを作成した。これらのビレットを熱間押出
し、得られた複合材から断面10×10mmのすり板試験片を
切り出した。Example 1 Various alumina-silica fiber preforms having different contents of alumina-silica (Al 2 O 3 —SiO 2 ) fibers were prepared, set in a mold for molten metal forging, and 6061 were formed in the mold. (AA
(Symbol) A molten aluminum alloy was poured, and the preform was impregnated with the molten metal by the molten metal forging method and solidified to prepare a billet. These billets were hot extruded, and a rubbed plate test piece having a cross section of 10 × 10 mm was cut out from the obtained composite material.
実施例２ アルミナ（Al2O3）繊維の含有率が異なる各種のアルミ
ナ繊維プリフォームを作成し、実施例１と同じ方法です
り板試験片を作成した。Example 2 Various alumina fiber preforms having different alumina (Al 2 O 3 ) fiber contents were prepared, and a strip test piece was prepared in the same manner as in Example 1.
実施例３ 平均粒度10μｍのSiC粉末と、4032アルミニウム合金粉
末を、SiCが10vol％になるように配合し、アトライター
で30分間混合粉砕後、圧粉し、470℃、真空中で脱ガス
し、10-2Torr以下になってから2ton/cm2の圧力を加えて
ホットプレスした。得られた複合材から断面10×10mmの
すり板試験片を切り出した。Example 3 SiC powder having an average particle size of 10 μm and 4032 aluminum alloy powder were blended so that the SiC content would be 10 vol%, crushed and mixed by an attritor for 30 minutes, pressed and degassed in vacuum at 470 ° C. , 10 −2 Torr or less, a pressure of 2 ton / cm 2 was applied and hot pressing was performed. A rubbed plate test piece having a cross section of 10 × 10 mm was cut out from the obtained composite material.
実施例４ SiCウィスカー14vol％のプリフォームと純アルミニウム
を用い、実施例１と同じ方法ですり板試験片を作成し
た。Example 4 Using a preform of SiC whiskers 14 vol% and pure aluminum, a strip test piece was prepared by the same method as in Example 1.
実施例５ アルミナシリカ繊維と平均粒度２μｍのSiC粉末を、体
積比で前者が後者の５倍となるように均一に混合し、両
者の合計含有率が12％のプリフォームを作成した。この
プリフォームと純アルミニウムを用い、実施例１と同じ
方法ですり板試験片を作成した。Example 5 Alumina-silica fibers and SiC powder having an average particle size of 2 μm were uniformly mixed in a volume ratio of the former to the latter five times, and a preform having a total content of both of 12% was prepared. Using this preform and pure aluminum, a strip test piece was prepared in the same manner as in Example 1.
従来例 比較のため従来の銅系と鉄系のすり板試験片を用意し
た。Conventional example For comparison, conventional copper-based and iron-based contact strip test pieces were prepared.
これらのすり板試験片をそれぞれ幅10mmの回転式トロリ
線に2kgfの荷重で押し付け、トロリ線を50km/hの周速度
で回転させて、集電摩耗試験を行った。その結果を表−
１に示す。Each of these contact strip test pieces was pressed against a rotating trolley wire having a width of 10 mm with a load of 2 kgf, and the trolley wire was rotated at a peripheral speed of 50 km / h to perform a current collecting wear test. Table of the results
Shown in 1.
このように本発明のすり板は、無通電時の耐摩耗性は従
来のものより優れ、通電時でも従来の鉄系すり板にほぼ
匹敵する耐摩耗性が得られる。またトロリ線への焼き付
きもなく、アークの発生で溶融したり、変形したりする
こともなかった。さらに従来の銅系あるいは鉄系のすり
板よりもはるかに軽量である。 As described above, the wear plate of the present invention is superior in wear resistance to the conventional one when not energized, and even when it is energized, the wear resistance substantially equal to that of the conventional iron-based scrap plate is obtained. In addition, there was no seizure on the trolley wire, and neither melting nor deformation due to the generation of an arc. Furthermore, it is much lighter than the conventional copper-based or iron-based contact plates.
なお前記実施例ではセラミック繊維プリフォームを使用
したが、このようなプリフォームを使用する場合には、
プリフォーム成形時に炭素繊維などを分散させてハイブ
リット化を図ることもできる。Although the ceramic fiber preform was used in the above example, when using such a preform,
It is also possible to disperse carbon fibers and the like at the time of forming the preform to achieve hybridization.
以上説明したように本発明によれば、アーク発生時の熱
に対してアルミニウムまたはアルミニウム合金内に分散
したセラミック繊維や粒子等が骨格的な機能を果たし、
アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶融飛散を防止
するので、銅や鉄に比べ融点の低いアルミニウムまたは
アルミニウム合金を使用しながらアーク熱による溶損や
変形のないすり板を構成できる。またアルミニウムまた
はアルミニウム合金内にセラミック繊維や粒子等が分散
しているので、集電時の耐摩耗性にもすぐれ、トロリ線
との焼付きも防止できる。したがって本発明によればア
ルミニウムまたはアルミニウム合金を基材とするきわめ
て軽量なすり板を実現することができ、トロリ線への追
従性にすぐれた、高速走行に適する集電装置を構成でき
る。As described above, according to the present invention, ceramic fibers or particles dispersed in aluminum or an aluminum alloy with respect to heat at the time of arc generation perform a skeletal function,
Since the aluminum or aluminum alloy is prevented from being melted and scattered, it is possible to form a friction plate that is free from melting loss or deformation due to arc heat while using aluminum or aluminum alloy having a lower melting point than copper or iron. Further, since ceramic fibers, particles and the like are dispersed in aluminum or an aluminum alloy, it has excellent wear resistance during current collection and can prevent seizure with the trolley wire. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an extremely lightweight siding plate based on aluminum or aluminum alloy, and it is possible to configure a current collector suitable for high-speed running, which has excellent followability to trolley wires.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 君島 和浩 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 大島 哲二 神奈川県大和市上草柳字扇野338番地の１ 東洋電機製造株式会社技術研究所内 (72)発明者 松山 晋作 神奈川県大和市上草柳字扇野338番地の１ 東洋電機製造株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−149342（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiro Kimishima 2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Furukawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuji Oshima 338 Kamisakuyanagi, Yamato, Kanagawa Prefecture 1 Toyo Denki Seizo Co., Ltd. Technical Research Laboratory (72) Inventor Shinsaku Matsuyama 1 Toyo Denki Seizo Co., Ltd. Technical Research Laboratory (338) No. 338, Ogino, Kamisakuyanagi, Yamato City, Kanagawa Prefecture (56) Reference JP-A-63-149342 ( JP, A)
Claims (2)
リックス中に、セラミック繊維、セラミック粒子および
セラミックウィスカーの内の１種または２種以上を分散
させた複合材よりなることを特徴とする集電装置用すり
板。1. A scraping plate for a current collector, comprising a composite material in which one or more kinds of ceramic fibers, ceramic particles and ceramic whiskers are dispersed in an aluminum or aluminum alloy matrix.
リックス中に、アルミナ繊維およびアルミナシリカ繊維
のいずれか一方または双方を含有率が合計で４〜35vol
％となるように分散させた複合材よりなることを特徴と
する集電装置用すり板。2. The total content of either or both of alumina fibers and alumina-silica fibers in an aluminum or aluminum alloy matrix is 4 to 35 vol.
% Of the composite material dispersed in the current collector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221833A JPH07110410B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Scraper for current collector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1221833A JPH07110410B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Scraper for current collector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0386002A JPH0386002A (en) | 1991-04-11 |
| JPH07110410B2 true JPH07110410B2 (en) | 1995-11-29 |
Family
ID=16772910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1221833A Expired - Lifetime JPH07110410B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Scraper for current collector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110410B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63149342A (en) * | 1986-12-11 | 1988-06-22 | Nippon Light Metal Co Ltd | Engaging member made of light alloy reinforced by dispersed ceramic and its production |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1221833A patent/JPH07110410B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0386002A (en) | 1991-04-11 |
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