鍍銅纖維——石墨複合材料電刷的製作方法

2023-11-06 03:07:57 1

專利名稱：鍍銅纖維——石墨複合材料電刷的製作方法
技術領域：
本發明涉及直流電機上所採用的鍍銅纖維——石墨複合材料電刷。
電刷是直流電機中不可缺少的零件之一。目前通常所用的電刷為碳電刷，它的額定工作電流密度小於12安培／平方釐米。由於這種碳電刷的載流能力小，特別是用在大功率電機上，就要求採用相對多的電刷數量，這樣就導致電機換向器體積或數量增大，電機結構複雜，電機體積增大，材料消耗量增多等缺點，並且由此還會產生電機運行的不穩定的問題。嚴重時，由大功率電機負載不均勻而使得電刷過載，電刷易產生嚴重火花，導致電機停止運行。
採用銅粉與石墨粉燒結而成的電刷，該電刷的額定工作電流密度可增加至15安培／平方釐米～20安培／平方釐米。但是這種電刷的換向性能差，不適宜用於具有換向要求高的直流電機。還有一種分辮電刷(石墨電刷)，這種電刷改善了換向性能，但不能提高電刷的載流能力，且也需要採用相對多的電刷，會帶來電流分配不均等問題。石墨基體鑲銀柱的電刷，可以提高其載流能力，在電機運行過程中，所鑲的銀柱很易脫落而影響使用效果，採用鑲銀柱的經濟性也不好。國外已出現一種鍍金屬銀碳纖維電刷，額定電流密度可以達到155安培／平方釐米～390安培／平方釐米，但需要在保護性氣分和良好的冷卻條件廠才能工作，使用範圍受到了很大限制。
本發明的目的在於發明用於工作電流密度大，換向性能要求高，過載能力強及工作線速度大的各類電機用的鍍銅纖維——石墨複合材料電刷，以解決現有電刷所帶來的缺點及其對電機發展所帶來的障礙。
本發明的鍍銅纖維——石墨複合材料電刷，在各類碳纖維或者各類石墨纖維上鍍銅，鍍銅層厚度為0.3微米～3微米，然後與浸漬不同潤滑劑的石墨基體複合成非均質結構電刷，其時，鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維與石墨基體的工作面纖維比例(亦稱填料因素)為0.1～0.8。複合而成的鍍銅碳纖維——石墨複合材料或者鍍銅石墨纖維——石墨複合材料電刷的結構是非均質的，其結構形式，工作面纖維比例以及所選用的石墨基體、浸漬材料都依直流電機的功率，使用條件，使用要求所選定，鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維可以以不同的表面形狀，表面尺寸，表面位置和數量分布在石墨基體上。
本發明的電刷採用碳纖維或者石墨纖維，因為碳纖維或者石墨纖維的導電導熱性能良好，熱膨脹係數低和纖維直徑細小，這樣可以改善電刷的導電性能，增加載流密度。當在這二種纖維外圍鍍上一定厚度的銅後，其導電能力進一步增強，鍍銅層厚度增加，其導電能力也隨之增加。另外，本發明的電刷還可以提高電刷的縱橫電阻比，減小電刷滑入端電阻，增加滑出端電阻，從而改善電刷的換向性能。
本發明的電刷的優點還在於，通過改變鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維與石墨基體的比例可以改變電刷的載流密度和電刷的換向性能；通過改變鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維在石墨基體內的位置可以改變電刷的換向性能，即改變電刷的無火花區形狀與寬度；通過選用不同纖維、石墨基體、浸漬材料可以改變電刷的滑動接觸性能；通過改變鍍銅層厚度來改變電刷的導電性能。這種電刷可調因素多，適用性強，並且不需在任何保護性氣分中即可正常工作。在各種電機上使用本發明的電刷，可以克服現有電刷工作中的缺點，達到提高電刷的載流密度，減少在相同功率電機情況下的電刷數量，簡化電機結構，節省了電機製造成本並可改善直流電機的換向性能及高速電機的耐磨性能。根據本發明的電刷可以按照不同電機的要求製造成系列電刷。


圖1～圖4為不同的電刷結構形式的頂視圖。
圖中1為石墨基體，2為鍍銅纖維。
實施例1纖維種類石墨纖維鍍銅厚度1.2微米石墨基體D172工作面纖維比例0.25浸漬材料氨基樹脂結構型式
實施例2纖維種類碳纖維鍍銅厚度2.5微米石墨基體DS－79工作面纖維比例0.12浸漬材料酚醛結構形式
本發明的實施不受附圖或者實施例所示的限定。
權利要求1.一種用於直流電機或交流電機的電刷，其特徵在於該電刷是由鍍銅碳纖維1與浸漬不同潤滑劑的石墨基體2複合而製成的。
2.一種按權利要求1所述的電刷，其特徵在於碳纖維外圍的鍍銅層厚度為0.3微米～3微米。
3.一種按權利要求1所述的電刷，其特徵在於所複合而成的鍍銅碳纖維——石墨複合材料電刷的結構呈非均質狀態，其中，鍍銅碳纖維1與石墨基體2的工作面纖維比例為0.1～0.8。
4.一種按權利要求3所述的電刷，其特徵在於在電刷工作面上鍍銅碳纖維2根據不同電機、不同電機的使用要求以不同的表面形狀、表面尺寸、表面位置以及數量分布在石墨基體1工作表面上。
5.一種用於直流電機或交流電機的電刷，其特徵在於該電刷是由鍍銅石墨纖維1與浸漬不同潤滑劑的石墨基體2複合而製成的。
6.一種按權利要求5所述的電刷，其特徵在於石墨纖維外圍的鍍銅層厚度為0.3微米～3微米。
7.一種按權利要求5所述的電刷，其特徵在於所複合而成的鍍銅石墨纖維——石墨複合材料電刷的結構呈非均質狀態，其中，鍍銅石墨纖維1與石墨基體2的工作面纖維比例為0.1～0.8。
8.一種按權利要求7所述的電刷，其特徵在於在電刷工作面上鍍銅石墨纖維2根據不同電機，不同電機的使用要求以不同的表面形狀、表面尺寸、表面位置以及數量分布在石墨基體1工作表面上。
專利摘要一種用於直流電機的，由鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維與浸漬不同潤滑劑的石墨基體複合而成的電刷。纖維外圍鍍銅層厚度為0.3微米～3微米。複合而成的電刷結構呈非均質狀態，鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維與石墨基體的工作面纖維比例為0.1～0.8。根據不同的電機、不同的電機使用要求，鍍銅碳纖維或者鍍銅石墨纖維可以以不同的狀態分布在石墨基體的工作表面上。這種電刷載流能力大，換向性能好，滑動接觸性好，且可設計性強，適用於不同的電機。
文檔編號H01R39/00GK2032768SQ8821173
公開日1989年2月15日 申請日期1988年5月4日 優先權日1988年5月4日
發明者張國定, 吳渝英, 俞愛蓮, 顧天生 申請人:上海交通大學