RU2535932C2 - Manufacturing method of brushes of electrical machines - Google Patents

Manufacturing method of brushes of electrical machines Download PDF

Info

Publication number
RU2535932C2
RU2535932C2 RU2013112994/07A RU2013112994A RU2535932C2 RU 2535932 C2 RU2535932 C2 RU 2535932C2 RU 2013112994/07 A RU2013112994/07 A RU 2013112994/07A RU 2013112994 A RU2013112994 A RU 2013112994A RU 2535932 C2 RU2535932 C2 RU 2535932C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
brushes
pressing
filler
polymer
brush
Prior art date
Application number
RU2013112994/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013112994A (en
Inventor
Виктор Васильевич Цветков
Леонид Валерьевич Назаров
Евгений Николаевич Маслов
Александр Николаевич Гришин
Алексей Сергеевич Трояновский
Сергей Владимирович Иванец
Александр Анатольевич Апурин
Сергей Викторович Шипов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Электроконтакт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Электроконтакт" filed Critical Закрытое акционерное общество "Электроконтакт"
Priority to RU2013112994/07A priority Critical patent/RU2535932C2/en
Publication of RU2013112994A publication Critical patent/RU2013112994A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2535932C2 publication Critical patent/RU2535932C2/en

Links

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electrical brush production, namely to production of brushes for starters, generators and automobile motors with supply voltage of 12 and 24 V. A manufacturing method of brushes of electrical machines involves mixing of filler with a binding agent, crushing, pressing and sintering. Combined grinding of graphite filler with a polymer biding agent is performed in a vibratory mill. A polymer is dissolved in a granulator with ethyl alcohol for preparation of resin-graphite granules. Then, the solvent is dried in a vibrofluidised bed of an infrared drier. After pressing with simultaneous wire pressing, brushes are heated up to 200°C for polymerisation of the binding agent and sintered in a nitrogen medium with addition of hydrogen at 680-950°C.
EFFECT: obtaining homogeneous bulk moulding powder with good compactability, stable particle size composition for manufacture of a strong body of an electrical brush.
2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электрощеточному производству, в частности к изготовлению щеток для стартеров, генераторов и автомобильных электродвигателей напряжением питания 12 и 24 В.The invention relates to brush production, in particular to the manufacture of brushes for starters, generators and automotive electric motors with a supply voltage of 12 and 24 V.

Щеточные материалы различных марок отличаются друг от друга примененным при их изготовлении сырьем, соотношением отдельных видов этого сырья и схемами технологического процесса его переработки.Brush materials of various grades differ from each other by the raw materials used in their manufacture, the ratio of the individual types of this raw material and the schemes of the technological process of its processing.

Решающим элементом в электроугольном производстве являются связующие материалы, способы их подготовки и введения в щеточные изделия.The decisive element in electric coal production are binding materials, methods for their preparation and introduction into brush products.

Известен способ изготовления металлографитных электрощеток (Ливщиц П.С. Справочник по щеткам электрических машин. М., Энергоатомиздат, 1983, с.13). Порошки графита, меди (>75%) и других металлов смешивают без связующих веществ, прессуют и спекают при температуре около 1000°C.A known method of manufacturing metallographic graphite brushes (Livshchits P.S. Handbook for brushes of electric machines. M., Energoatomizdat, 1983, p.13). Powders of graphite, copper (> 75%) and other metals are mixed without binders, pressed and sintered at a temperature of about 1000 ° C.

Недостатком известного способа является необходимость повышенного содержания металлической (обычно медной) составляющей, для обеспечения жесткого спеченного металлического каркаса щетки, ввиду отсутствия другого связующего вещества. Повышенное содержание меди в щетке увеличивает износ и снижает ресурс работы узла: щетка - коллектор. Происходит сегрегация шихты при межоперационном хранении.The disadvantage of this method is the need for a high content of metal (usually copper) component, to provide a hard sintered metal frame of the brush, due to the absence of another binder. The increased copper content in the brush increases wear and reduces the service life of the assembly: brush - collector. Batch segregation occurs during interoperational storage.

Известен способ изготовления электрощеток с каменноугольным (пековым) связующим (Темкин Т.В. Производство электроугольных изделий. М., Высш. Школа, 1975, с.184-189). Полуфабрикат предварительно смешивается нагретым, потом размалывается охлажденным, усредняется, прессуется и обжигается. Процесс может проходить в одну или в две стадии.A known method of manufacturing electric brushes with coal (pitch) binder (Temkin T.V. Production of electric carbon products. M., High School, 1975, p.184-189). The semifinished product is pre-mixed with heated, then milled chilled, averaged, pressed and fired. The process can take place in one or two stages.

Недостатком данного способа является то, что процесс трудоемок. Нет гарантии однородного перемешивания шихты. Заделка провода в щетку может производиться только конопаткой, что менее надежно, по сравнению с запрессовкой.The disadvantage of this method is that the process is time consuming. There is no guarantee of uniform mixing of the mixture. The sealing of the wire into the brush can only be done with caulking, which is less reliable compared to the press fitting.

Известен способ изготовления щеток электрических машин, в котором в качестве связующего вещества применен термореактивный олигомер (Патент РФ 2097886, кл. H01R 43/12, 1997). Компоненты, графит и термореактивный олигомер, смешивают нагретыми 100-140°C, спекают 190-270°C, смешивают 95-100°C (вальцуют), измельчают, производят теплое прессование 100-120°C и подвергают стабилизации при 200°C.A known method of manufacturing brushes of electric machines, in which a thermosetting oligomer is used as a binder (RF Patent 2097886, CL H01R 43/12, 1997). The components, graphite and thermosetting oligomer, are mixed with heated 100-140 ° C, sintered 190-270 ° C, mixed 95-100 ° C (rolled), crushed, heat pressed 100-120 ° C and subjected to stabilization at 200 ° C.

Недостатком данного способа является наличие сложно контролируемых термических операций (смешение, вальцевание), при которых смола полимеризуется частично, что приводит к ухудшению прессуемости порошка в процессе прессования. В Z-образном смесителе нет гарантии однородного перемешивания шихты, в готовых электрощетках может остаться органический компонент, что может привести к перегреву узла: щетка - коллектор. Эти недостатки влияют на стабильность свойств щетки и снижают ее ресурс.The disadvantage of this method is the presence of difficultly controlled thermal operations (mixing, rolling), in which the resin is partially polymerized, which leads to a deterioration of the compressibility of the powder during the pressing process. In the Z-shaped mixer there is no guarantee of homogeneous mixing of the mixture, organic components can remain in the finished electric brushes, which can lead to overheating of the assembly: brush - collector. These shortcomings affect the stability of the properties of the brush and reduce its resource.

Целью изобретения является получение не сегрегирующегося, однородного, сыпучего пресс-порошка с хорошей прессуемостью, стабильного грансостава, для изготовления прочного тела электрощетки, при уменьшенном содержании металлической составляющей, и увеличения ресурса ее работы.The aim of the invention is to obtain a non-segregated, homogeneous, free-flowing press powder with good compressibility, stable grain composition, for the manufacture of a durable electric brush body, with a reduced content of the metal component, and an increase in the resource of its operation.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления щеток электрических машин, включающем смешение наполнителя со связующим, измельчение, прессование, спекание, производится совместный помол графитового наполнителя с твердым полимерным связующим в вибромельнице, в грануляторе полимер растворяется этиловым спиртом для приготовления смолографитовых гранул, затем растворитель высушиваются в виброкипящем слое инфракрасной сушилки. После прессования щетки с проводом щетки нагревают до 200°C для полимеризации связующего и спекают в среде азота с добавкой водорода при 870°C, для предохранения медного провода от окисления и для образования в теле щетки прочного коксового каркаса и металлических связей (если в наполнителе использован металл).This goal is achieved by the fact that in the known method of manufacturing brushes of electric machines, including mixing the filler with a binder, grinding, pressing, sintering, the graphite filler is mixed together with a solid polymer binder in a vibratory mill, the polymer is dissolved in ethylene granulator to prepare resinous granules, then the solvent is dried in a vibratory boiling layer of an infrared dryer. After pressing the brushes with the wire, the brushes are heated to 200 ° C to polymerize the binder and sintered in a nitrogen medium with the addition of hydrogen at 870 ° C, to protect the copper wire from oxidation and to form a strong coke frame and metal bonds in the brush body (if used in the filler metal).

Способ осуществляется следующим образом. Графитовый порошок и зерна термореактивного полимера (фенолформальдегидной смолы) 9-20% от веса графита загружают в вибромельницу на 15-45 мин. Происходит размол и взаимное проникновение компонентов. Затем смесь обрабатывают в турболопастном грануляторе, добавляя этиловый спирт 5-15% от веса порошков в течение 1-3 мин, при максимальных оборотах ротора, происходит увлажнение и смешивание компонентов. Смола растворяется спиртом и за счет жидкой фазы образуются связи на молекулярном уровне графита со связующим. Число оборотов снижается до 30% от максимального и в течение последующих 2-5 мин проходит процесс грануляции. Спирт испаряется в виброкипящем слое инфракрасной сушилки. Температура контролируется оптическим пирометром, она не должна быть выше 100-120°C, чтобы смола не полимеризовалась. Шихта просеивается от посторонних примесей через сетку +1 мм. Полученная таким способом шихта однородна, стабильного грансостава, сыпучая, с хорошей прессуемостью, не сегрегируется при хранении. Из нее прессуют готовые электрощетки с одновременной запрессовкой провода. Затем щетки подвергают двухстадийной термообработке в засыпке активированного угля: 1 стадия - 200°C в воздушной атмосфере в течение 2-4 ч, происходит полимеризация термореактивной смолы; 2 стадия - 680-950°C в азотно-водородной (10%) атмосфере в течение 5-20 ч. Азотно-водородная атмосфера спекания предохраняет медный провод от окисления, а угольная засыпка способствует образованию в теле щетки прочного коксового каркаса. Высокая температура обжига способствует образованию надежных металлических связей (если в наполнителе использован металл). После термообработки засыпку отсеивают.The method is as follows. Graphite powder and grains of a thermosetting polymer (phenol-formaldehyde resin) 9-20% by weight of graphite are loaded into a vibrating mill for 15-45 minutes. There is a grinding and mutual penetration of the components. Then the mixture is treated in a turbopaste granulator, adding ethyl alcohol 5-15% of the weight of the powders for 1-3 minutes, at maximum rotor speeds, the components are moistened and mixed. The resin is soluble in alcohol and due to the liquid phase bonds are formed at the molecular level of graphite with a binder. The number of revolutions is reduced to 30% of the maximum and during the next 2-5 minutes the granulation process takes place. Alcohol evaporates in a vibro-boiling layer of an infrared dryer. The temperature is controlled by an optical pyrometer, it should not be higher than 100-120 ° C so that the resin does not polymerize. The mixture is screened from impurities through a mesh of +1 mm. The mixture obtained in this way is homogeneous, stable grain composition, free-flowing, with good compressibility, does not segregate during storage. Ready-made electric brushes are pressed from it with the simultaneous crimping of the wire. Then the brushes are subjected to a two-stage heat treatment in a bed of activated carbon: stage 1 - 200 ° C in an air atmosphere for 2-4 hours, the thermosetting resin is polymerized; Stage 2 - 680-950 ° C in a nitrogen-hydrogen (10%) atmosphere for 5-20 hours. The nitrogen-hydrogen sintering atmosphere protects the copper wire from oxidation, and coal filling contributes to the formation of a strong coke frame in the brush body. High firing temperature promotes the formation of reliable metal bonds (if metal is used in the filler). After heat treatment, the backfill is screened out.

В зависимости от назначения щетки, в ее состав вводят дополнительные наполнители, например медь и другие компоненты, на операции турболопастного гранулирования или дополнительной операции.Depending on the purpose of the brush, additional fillers, for example copper and other components, are introduced into its composition for the operation of turbopaste granulation or an additional operation.

Проведены сравнительные испытания электрощеток, полученных разными способами. Результаты сведены в таблицу. В первой строке таблицы указаны результаты анализа щетки марки МГС-20, полученной без применения органического связующего. Во второй строке результаты марки МГС-5, полученной с применением пекового связующего. В третьей строке результаты марки МГС-23, полученной со связующим термореактивного полимера. В четвертой строке приведены результаты анализа щетки, полученной по предлагаемому способу.Comparative tests of electric brushes obtained in different ways are carried out. The results are tabulated. The first row of the table shows the results of the analysis of the MGS-20 brand brush obtained without the use of an organic binder. In the second line, the results of the MGS-5 brand obtained with the use of a pitch binder. In the third row, the results of the MGS-23 brand obtained with a thermoset polymer binder. The fourth row shows the results of the analysis of the brush obtained by the proposed method.

Из таблицы видно, что низкий коэффициент трения образца, полученного предлагаемым способом (столбец 5), обеспечивает минимальный износ (столбец 6) и, следовательно, увеличивает ресурс работы. Износ щетки, полученной предлагаемым способом, в 5 раз ниже, чем у прототипа (таблица к патенту 2097886). Падение напряжения на двух щетках, скользящих по коллектору, характеризует показатель коммутации (столбец 7). Высокое его значение указывает на образование надежного слоя политуры на медной поверхности коллектора, что улучшает скольжение, уменьшает искрение и износ. Запрессовка провода (столбец 8) выполняется совмещением с операцией прессования, надежность ее характеризует низкое переходное сопротивление. Параметры в столбцах 3 и 4 зависят от назначения щетки. Предложенный способ позволяет получать эти параметры необходимой величины, в зависимости от назначения и марки щетки, а также позволяет использовать меньшее содержание дорогостоящей металлической составляющей, при сохранении эксплуатационных характеристик электрощетки.The table shows that the low coefficient of friction of the sample obtained by the proposed method (column 5) provides minimal wear (column 6) and, therefore, increases the service life. The wear of the brush obtained by the proposed method is 5 times lower than that of the prototype (table to patent 2097886). The voltage drop across two brushes sliding across the collector characterizes the commutation index (column 7). Its high value indicates the formation of a reliable layer of varnish on the copper surface of the collector, which improves sliding, reduces sparking and wear. Pressing the wire (column 8) is performed in combination with the pressing operation, its reliability is characterized by a low transition resistance. The options in columns 3 and 4 depend on the purpose of the brush. The proposed method allows to obtain these parameters of the required size, depending on the purpose and brand of the brush, and also allows you to use a lower content of an expensive metal component, while maintaining the operational characteristics of the electric brush.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать прочные электрощетки с повышенным ресурсом работы, необходимых эксплуатационных характеристик, при уменьшенном содержании металлического наполнителя.Thus, the proposed method allows to obtain durable electric brushes with increased service life, the required operational characteristics, with a reduced content of metal filler.

ТаблицаTable Результаты испытаний электрощеток, полученных разными способамиTest results of electric brushes obtained in different ways No. МаркаMark Содержание металлического порошка, %The content of metal powder,% Удельное эл. сопротивление, мкОм·мSpecific email resistance, μOhm · m Коэф. тренияCoef. friction Износ за 50 ч, ммWear over 50 h, mm Падение напряжения на пару щеток 2ΔU, вVoltage drop per pair of brushes 2ΔU, in Крепление провода, переходное эл. сопротивление, мОмWire fastening, transitional el. resistance, mOhm 1one 22 33 4four 55 66 77 88 1one МГС-20MGS-20 8080 0,50.5 0,190.19 0,60.6 0,70.7 Калибровка 0,5Calibration 0.5 22 МГС-5MGS-5 50fifty 77 0,170.17 0,150.15 0,90.9 Конопатка 1,25 3,75 через годCaulking 1.25 3.75 in a year 33 МГС-23MGS-23 8080 1,51,5 0,250.25 2,02.0 0,60.6 Запрессовка 0,8Pressing 0.8 4four МГБ-5*MGB-5 * 50fifty 55 0,140.14 0,10.1 1,21,2 Запрессовка 0,5Pressing in 0.5 * авторы предлагают ввести букву «Б» в маркировку электрощеток как отличительный признак получения их по предложенному способу.* The authors suggest introducing the letter “B” in the marking of electric brushes as a hallmark of their receipt by the proposed method.

Claims (2)

1. Способ изготовления щеток электрических машин, включающий смешение наполнителя со связующим, измельчение, прессование, спекание, отличающийся тем, что совместный помол графитового наполнителя с полимерным связующим производится в вибромельнице, в грануляторе полимер растворяется этиловым спиртом для приготовления смолографитовых гранул, затем растворитель высушивается в виброкипящем слое инфракрасной сушилки.1. A method of manufacturing brushes of electric machines, including mixing a filler with a binder, grinding, pressing, sintering, characterized in that the joint grinding of the graphite filler with a polymer binder is carried out in a vibrating mill, in the granulator the polymer is dissolved with ethanol to prepare resinous granules, then the solvent is dried in vibro-boiling layer of an infrared dryer. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после запрессовки провода щетки термообрабатывают при температуре до 200°C и спекают в среде азота с добавкой водорода при температуре 680-950°C. 2. The method according to claim 1, characterized in that after pressing the wires in, the brushes are heat treated at temperatures up to 200 ° C and sintered in a nitrogen medium with the addition of hydrogen at a temperature of 680-950 ° C.
RU2013112994/07A 2013-03-22 2013-03-22 Manufacturing method of brushes of electrical machines RU2535932C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112994/07A RU2535932C2 (en) 2013-03-22 2013-03-22 Manufacturing method of brushes of electrical machines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112994/07A RU2535932C2 (en) 2013-03-22 2013-03-22 Manufacturing method of brushes of electrical machines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013112994A RU2013112994A (en) 2014-09-27
RU2535932C2 true RU2535932C2 (en) 2014-12-20

Family

ID=51656404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013112994/07A RU2535932C2 (en) 2013-03-22 2013-03-22 Manufacturing method of brushes of electrical machines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535932C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613245C1 (en) * 2015-10-27 2017-03-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ" (НИУ)") Method of producing graphite fiber articles

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU985868A1 (en) * 1981-09-22 1982-12-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий Material for manufacturing electric machine brushes
SU1376157A1 (en) * 1986-06-10 1988-02-23 Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Brush for electric machines and method of producing same
US4799957A (en) * 1985-08-27 1989-01-24 Intercal Company Intercalated graphite containing electrical motor brushes and other contacts
DE4108564C2 (en) * 1990-03-16 1992-12-03 Mabuchi Motor Co., Ltd., Matsudo, Chiba, Jp
RU2061285C1 (en) * 1992-12-31 1996-05-27 Петр Петрович Смазнов Method for manufacturing electrical machine brushes
RU2097886C1 (en) * 1996-06-11 1997-11-27 Научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий Electrical machine brush manufacturing process
RU2245596C1 (en) * 2003-07-15 2005-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий" Method for producing composition for electrical machine brushes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU985868A1 (en) * 1981-09-22 1982-12-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий Material for manufacturing electric machine brushes
US4799957A (en) * 1985-08-27 1989-01-24 Intercal Company Intercalated graphite containing electrical motor brushes and other contacts
SU1376157A1 (en) * 1986-06-10 1988-02-23 Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Brush for electric machines and method of producing same
DE4108564C2 (en) * 1990-03-16 1992-12-03 Mabuchi Motor Co., Ltd., Matsudo, Chiba, Jp
RU2061285C1 (en) * 1992-12-31 1996-05-27 Петр Петрович Смазнов Method for manufacturing electrical machine brushes
RU2097886C1 (en) * 1996-06-11 1997-11-27 Научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий Electrical machine brush manufacturing process
RU2245596C1 (en) * 2003-07-15 2005-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий" Method for producing composition for electrical machine brushes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613245C1 (en) * 2015-10-27 2017-03-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ" (НИУ)") Method of producing graphite fiber articles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013112994A (en) 2014-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9381483B2 (en) Polycrystalline diamond compacts having improved wear characteristics, and method of making the same
RU2535932C2 (en) Manufacturing method of brushes of electrical machines
JP2002187773A5 (en)
JP2016207825A (en) Thermoelectric conversion material, thermoelectric element including the same, and manufacturing method of thermoelectric conversion material
CN112159233A (en) Silicon carbide-based composite ceramic material with high electric field strength resistance and preparation method thereof
Garcıa-Márquez et al. Viability study and mechanical characterisation of copper–graphite electrical contacts produced by adhesive joining
JP2004137144A (en) Porous carbon material, porous carbon material powder using the same, method of manufacturing the same, and method of manufacturing porous carbon material product using the porous carbon material powder
US1856680A (en) Dynamo brush
CN114521271A (en) Copper oxide paste and method for producing electronic component
CN104495929B (en) Niobium suboxide powder and process for producing the same
EP2703523B1 (en) Improved carbon electrode manufacturing
CN1267894A (en) Compressed magnetic core and its producing method
KR101771547B1 (en) Carbonized wood flour conductive filler and method for preparing the same, composite including the same and method for preparing the composite
RU2365600C2 (en) Method of obtaining electroconductive polymer composition material
JP6658226B2 (en) Sliding material, sliding member, and method of manufacturing sliding material
RU2661235C1 (en) Method for producing polyamide-based composite material
CN101709422A (en) Tungsten carbide aluminum-nickel alloys and preparation method thereof
WO2020183449A1 (en) Composite material with enhanced thermal conductivity and method for fabrication thereof
KR101749082B1 (en) Coking coal, method for manufacturing coking coal and method for manufacturing cokes using the same
RU2131940C1 (en) Method of producing sintered material based on copper for electric contacts
JPS6013962B2 (en) Manufacturing method of isotropic special carbon material
WO2015107749A1 (en) Method for producing tungsten solid electrolytic capacitor element
CN105542713A (en) Iron-based powder metallurgy friction material and manufacturing process thereof
SU1513529A1 (en) Method of producing conducting composite material
JPH0794018A (en) Conductive compound

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160323

TC4A Altering the group of invention authors

Effective date: 20171019