PL153111B1 - Szczotka pojemnościowa do komutatorowych maszyn prądu przemiennego - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY	153111
Patent dodatkowy
	do patentu nr---	Int. Cl.5 H01R 39/20
	Zgłoszono: 87 11 11 lp· 268763)
	Pierwszeństwo --	ęiiuiui D 6 Ó L H k
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 89 05 16
RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 08 30

Twórcy wynalazku: Zbigniew Muszalski, Wojciech Rafalski, Andrzej Wilk, Stefan Roszczyk, Wojciech Wierzchowski, Jan Figwer

Uprawniony z patentu: Politechnika Gdańska, Gdańsk (Polska)

SZCZOTKA POJEMNOŚCIOWA DO KOMUTATOROWYCH MASZYN PRĄDU PRZEMIENNEGO

Przedmiotem wynalazku jest pojemnościowa szczotka do komutatorowych maszyn prądu przemiennego, zwłaszcza małych mocy, charakteryzująca się minimalną skłonnością do iskrzenia oraz eliminująca zakłócenia radiowe. Wynalazek dotyczy budowy szczotek pojemnościowych do komutatorowych maszyn prądu przemiennego jako elementów zestyku ślizgowego wiodących prąd.

Znane są i stosowane rążne rozwiązania szczotek warstwowych jako ruchomych elementów zestykowych wiodących prąd. Znane jest między innymi z patentu RFN nr 2 944 065 udzielonego na rzecz firmy A.G. Siemens rozwiązanie szczotki wielowarstwowej, składającej się z kilku lub kilkunastu warstw cienkiej folii grafitowej metalizowanej przez platerowanie miedzią lub srebrem, jednostronnie lub dwustronnie, z przekładkami między listkami folii wykonanymi z metalizowanych włókien grafitowych spajanych substancją wiążącą. Optymalna grubość folii w tym rozwiązaniu jest mniejsza niż 0,2 mm, natomiast grubość pokrycia metalicznego na niej utrzymywana jest w przedziale od 1 do 50 mikrometrów, przy grubości przekładek mniejszej lub równej 0,1 mm.

Zbudowane w powyższy sposób szczotki wykazują w porównaniu z konwencjonalnymi szczotkami metalo-grafitowymi niewiele większą pojemność elektryczną, a więc niewielkie tylko polepszenie właściwości wpływających na obniżenie skłonności do iskrzenia, a szczególnie w zakresie tłumienia zakłóceń radiowych.’

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie konstruowania nowego typu szczotki pojemnościowej o wyjątkowo dużej pojemności elektrycznej do komutatorowych maszyn prądu przemiennego, eliminującej wady znanych szczotek warstwowych, w tym zwłaszcza szczotki według konstrukcji firmy Siemens, umożliwiającej jednocześnie stosowanie pełnej jej obciążalności na poziomie zbliżonym do konwencjonalnych szczotek metalo-grafitowych.

Zadanie to spełnia szczotka pojemnościowa do komutatorowych maszyn prądu przemiennego, składająca się z wielu warstw przewodzących i nie przewodzących prądu elektrycznego, spojo153 111

153 111 nych ze sobą trwale w postać przestrzennego tworu prostokątnego dzięki temu, że stanowi ją wielowarstwowy twór geometryczny o stałej postaci, zwłaszcza prostopadłościan foremny, składający się z trwale ze sobą połączonych przez sprasowanie i spieczenie bardzo licznych, usytuowanych prostopadle do powierzchni ślizgowej szczotki i na przemian względem siebie ułożonych warstw izolacyjnych nie przewodzących prądu elektrycznego i warstw przewodzących prąd. Warstwy przewodzące sporządzone są ze spieku sproszkowanego materiału metalicznego i/lub węglopochodnego, natomiast warstwy izolacyjne, będące jednocześnie warstwami zewnętrznymi obu boków szczotki, sporządzone są ze spieku sproszkowanego materiału niemetalicznego o korzystnie dużej wartości współczynnika przenikalności elektrycznej. Dwojako usytuowane warstwy przewodzące rozmieszczone są w taki sposób, że jedne z warstw przewodzących sięgają powierzchni ślizgowej szczotki, a drugie górnej jej powierzchni. Długość warstw przewodzących jest mniejsza od wysokości szczotki i utrzymywana w przedziale 0,6 r τ 0,7 r dla warstw przewodzących sięgających górnej powierzchni szczotki i 0,8 r 5 0,9 r dla warstw sięgających powierzchni ślizgowej szczotki. Warstawy przewodzące zwarte są w pobliżu górnej powierzchni szczotki metalowym nitem nie dotykającym warstw przewodzących, mocującym trwale w połączeniu galwanicz nym linkę przewodzącą prąd. Do sporządzenia warstw izolacyjnych użyty jest tarflen, proszek ceramiczny, dwusiarczek molibdenu, tlenek aluminium, tlenek tantalu, korzystnie mieszanina tych materiałów z tarflenem oraz substancja wiążąca. Grubość warstwy izolacyjnej wynosi od 30 nm do 200 yum. Do sporządzenia warstw przewodzących użyty jest proszek miedziany, srebrny, grafit lub mieszanina tych materiałów w dowolnym wzajemnym stosunku procentowym, przy czym grubość warstwy wynosi od 30 nm do 200 ^im.

Zbudowana w powyższy sposób szczotka spełniając założone zadania wykazuje jednocześnie bardzo dużą w stosunku do standarowych szczotek pojemność elektryczną, a tym samym małą stałą czasową przy ograniczonej w znacznym stopniu skłonności do iskrzenia i eliminacji zakłóceń radiowych.

Przedmiot wynalazku jest szczegółowo opisany na przykładzie wykonania i zobrazowany na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia widok gotowej szczotki, fig. 2 - pojedynczą warstwę izolacyjną, fig. 3 - pojedynczą warstwę przewodzącą sięgającą górnej powierzchni szczotki nałożoną na warstwę izolacyjną z fig. 2, fig. 4 - warstwę przewodzącą sięgającą górnej powierzchni szczotki, ułożoną pomiędzy dwoma warstwami izolacyjnymi i fig. 5 - pojedynczą warstwę przewodzącą sięgającą powierzchni ślizgowej szczotki, nałożoną na warstwy pokazane na rysunku fig. 4.

Szczotkę pojemnościową do komutatorowych maszyn prądu przemiennego stanowi wielowarstwowy twór geometryczny o stałej postaci, a zwłaszcza postaci prostopadłościanu foremnego o wysokości r oraz szerokości t i długości a, składający się z trwale ze sobą połączonych przez sprasowanie i spieczenie licznych na przemian ułożonych warstw izolacyjnych 1 i warstw przewodzących prąd 2 i 3. Warstawy przewodzące 2 i 3 o małej lub średniej rezystywności sporządzone są ze spieku sproszkowanego materiału metalicznego i/lub węglopochodnego, natomiast warstwy izolacyjne 1, nie przewodzące prądu elektrycznego, będące jednocześnie warstwami zewnętrznymi z obu stron szczotki, sporządzone są ze spieku sproszkowanego materiału niemetalicznego o korzystnie dużej wartości współczynnika przenikalności elektrycznej. Warstwy przewodzące 2 i 3 są tak rozmieszczone, że co druga z nich, oznaczana jako warstwa 3, sięga powierzchni ślizgowej szczotki, a co druga, oznaczana jako warstwa 2, do górnej powierzchni szczotki. Długość warstw przewodzących 2 i 3 nie wypełnia całej wysokości r szczotki, lecz jest od niej mniejsza i utrzymywana w przedziale 0,6 do 0,7 tej wysokości licząc od krawędzi górnej powierzchni szczotki i 0,8 do 0,9 tej wysokości licząc od krawędzi powierzchni ślizgowej szczotki. Warstwy przewodzące 2, które nie sięgają do powierzchni ślizgowej szczotki, są w pobliżu jej górnej powierzchni zwarte metalowym nitem 4 mocującym trwale w połączeniu galwanicznym linkę 5 przewodzącą prąd. Nit 4 linki przewodzącej 5 przeprowadzony jest w taki sposób, że warstwy przewodzące 3 sięgające powierzchni ślizgowej nie dotykają doń. Wszystkie warstwy 1, 2, 3 szczotki usytuowane są prostopadle do powierzchni ślizgowej szczotki. ;

Jako materiał do sporządzania warstwy izolacyjnej 1, która nie przewodzi prądu elektrycznego, użyty jest tarflen, proszek ceramiczny, dwusiarczek molibdenu, tlenek aluminium,

153 111 tlenek tantalu, korzystnie mieszanina tych materiałów z tarflenem oraz substancja wiążąca. Jako materiał do sporządzenia warstw przewodzących 2 i 3 użyty jest proszek miedziany, proszek srebrny, grafit lub mieszanina tych materiałów w dowolnym wzajemnym stosunku procentowym. Grubość warstw zarówno przewodzących 2 i 3, jak i izolacyjnych 1 zawarta jest w przedziale od 30 nm do 200 yum.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Szczotka pojemnościowa do komutatorowych maszyn prądu przemiennego składająca się z wielu warstw przewodzących i nie przewodzących prądu elektrycznego, spojonych ze sobą trwa le w postać przestrzennego tworu prostokątnego, znamienna tym, że stanowi ją wie lowarstwowy twór geometryczny o stałej postaci, zwłaszcza prostopadłościan foremny, składający się z trwale ze sobą połączonych przez sprasowanie i spieczenie bardzo licznych, usytuowanych prostopadle do powierzchni ślizgowej szczotki i na przemian względem siebie ułożonych warstw izolacyjnych (1) nie przewodzących prądu elektrycznego i warstw (2) i (3) przewodzących prąd, z których warstwy przewodzące (2) i (3) sporządzone są ze spieku sproszkowanego materiału metalicznego i/lub węglopochodnego, natomiast warstwy izolacyjne (1), będące jednocześnie warstwami zewnętrznymi obu boków szczotki, sporządzone są ze spieku sproszkowanego materiału niemetalicznego o korzystnie dużej wartości współczynnika przenikalności elektrycznej, przy czym dwojako usytuowane warstwy przewodzące (2) i (3) rozmieszczone są w taki sposób, że warstwy przewodzące (3) sięgają powierzchni ślizgowej szczotki, a warstwy przewodzące (2) górnej jej powierzchni i długość tych warstw (2) i (3) jest mniejsza od wysokości (r) szczotki i utrzymywana w przedziale 0,6r-r0,7r dla warstw przewodzących (2) i 0,8γτ0,9γ dla warstw przewodzących (3), a ponadto warstwy przewodzące (2) zwarte są w pobliżu górnej powierzchni szczotki metalowym nitem (4) nie dotykającym warstw przewodzących (3), mocującym trwale w połączeniu galwanicznym linkę (5) przewodzącą prąd.
2. 2. Szczotka pojemnościowa według zastrz. 1,znamienna tym, że do sporządzenia warstw izolacyjnych (1) użyty jest tarflen, proszek ceramiczny, dwusiarczek molibdenu, tlenek aluminium, tlenek tantalu, korzystnie mieszanina tych materiałów z tarflenem oraz substancja wiążąca, przy czym grubość warstwy (1) wynosi 30 nm - 200 ^im.
3. 3. Szczotka pojemnościowa według zastrz. 1, znamienna tym, że do sporządzenia warstw przewodzących (2) i (3) użyty jest proszek miedziany, srebrny, grafit lub mieszanina tych materiałów w dowolnym wzajemnym stosunku procentowym, przy czym grubość warstw (2) i (3) wynosi 30 nm - 200 yum.

   « ł

   fig.1

   153 111

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz. Cena 3000 zł