DE2443769C2

DE2443769C2 - Schleifringe für elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE2443769C2
Application number: DE19742443769
Authority: DE
Inventors: Walter Dr. 7000 Stuttgart Holl; Martin Scholpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1982-08-26
Also published as: GB1518341A; SU721017A3; FR2285004B1; JPS5155906A; FR2285004A1; DE2443769A1

Description

Ar-S-Ar-S-Ar io

ist, wobei Ar ein aromatisches Ringsystem darstellt, dessen Η-Atome zumindest teilweise durch Alkylreste ersetzt sein können.

2. Schleifringe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Polyphenylensulfid eingesetzt ist.

3. Schleifringe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 0,5 bis 50 Gewichtsteile Bindemittel auf 100 Gewichtsteile Kohle enthält.

4. Schleifringe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 3 bis 10 Gewichtsteile Bindemittel auf 100 Gewichtsteile Kohle enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf Schleifringe für elektrische Maschinen, die aus Kohlenstoff, einem Bindemittel sowie gegebenenfalls einem Metallpulver bestehen.

Schleifringe werden heute noch meist aus Metall, insbesondere aus Kupfer bzw. Kupferlegierungen hergestellt. Da solche Schleifringe jedoch in bezug auf die Verschleißfestigkeit und das Kontaktverhalten nicht optimal sind, wurde es bereits bekannt, Schleifringe auf der Basis von Kohlenstoff herzustellen, da solche Schleifringe, vor allem gepaart mit metallfreien Kohlebürsten, ein sehr gutes elektrisches Verhalten aufweisen und die Verschleißfestigkeit höher ist, so daß derartige Paarungen weitgehend wartungs- und störungsfrei funktionieren.

Die bisher bekanntgewordenen Kohleschleifringe haben jedoch den Nachteil, daß sie einmal eine zu geringe mechanische Festigkeit haben und daß es zum anderen umständlich ist, die Kontaktanschlüsse an diesen Schleifringen anzubringen, was zu hohen Herstellkosten solcher Kohleschleifringe führt.

Derartige Schleifringe werden, ähnlich wie Kohlebürsten, im allgemeinen dadurch hergestellt, daß die Bestandteile - Graphit, Koks, gegebenenfalls Metallpulver und Bindemittel — im gewünschten Verhältnis gemischt, das Pulver oder Granulat im Gesenk auf die gewünschte Form verdichtet und anschließend durch eine geeignete Wärmebehandlung die Bindung zwischen den Bestandteilen einschließlich der Aushärtung oder Verkokung des Bindemittels herbeigeführt wird. Es ist vorteilhaft, wenn die Verdichtung im Gesenk bei Raumtemperatur vorgenommen und das elektrische Anschlußkabel gleich mit eingepreßt werden kann.

An das Bindemittel sind dabei folgende Forderungen zu stellen:

1. Bei Raumtemperatur soll es im pulverförmigen Zustand mit guter Rieselfähigkeit vorliegen.

2. Oberhalb eines definierten und genügend hoch liegenden Schmelzpunktes soll es rasch erweichen ■ und dann eine möglichst niedere Viskosität aufweisen.

Im geschmolzenen Zustand soll es den Kohlenstoff sowie gegebenenfalls das Metallpulver sehr gut benetzen, was zu einer hohen mechanischen Festigkeit bei einem geringen erforderlichen Bindemittelgehalt führt

Es soll eine einfache Vernetzbarkeit durch Wärmebehandlung an Luft aufweisen.
Es soll ein günstiges Verschleißverhalten der Schleifringe im Zusammenwirken mit der Kohlebürste fördern.

Es sollten alle fünf genannten Forderungen möglichst weitgehend erfüllt sein, wobei das Hauptgewicht auf den Punkten 2, 3 und 5 liegt.

Aus der DE-PS 8 94 738 sind Kollektoren bzw. Schleifringe bekannt, die aus Eisen und Kohlenstoff bestehen, wobei diesen Stoffen vor der Herstellung ein Bindemittel zugefügt werden kann, um die Festigkeit des grünen Preßlings bis zu dem schließlich erfolgenden Sintervorgang zu gewährleisten. Über die Art des Bindemittels ist in der genannten Patentschrift nichts " ausgesagt; wenn es sich jedoch um ein organisches Bindemittel handelt, liegt dieses in dem fertig gesinterten Körper nicht mehr vor, da der Preßling in einem reduzierenden und inerten Gas geglüht wird.

In der DE-Paientanmeldung W 3170 VIII d/21d> werden stromleitende Preßkörper beschrieben, die aus einem Metallpulver und einem feinverteilten, härtbaren Harzbinder, d. h. einem Duroplasten bestehen.

Aus der DE-Patentanmeldung S 34 024 VIII d/2ld¹ sind Metall in feiner Verteilung enthaltende Kontaktkohlen bekannt, bei denen der Metallgehalt durch Tränken poröser Kohle mit einer Metallsalzlösung und anschließendes Erhitzen in die Poren des Grundkörpers eingebracht wird. Hier werden als Bindemittel z. B.Teer oder Pech genannt.

Die bisher verwendeten Bindemittel Pech, Phenolharze sowie Blei erfüllen nicht alle der obengenannten Forderungen gleichzeitig. Daher sind zur Erzielung ausreichender mechanischer Festigkeit verhältnismäßig große Bindemittel-Anteile erforderlich, wodurch die elektrische und thermische Leitfähigkeit ungünstig beeinflußt werden. Es ist daher auf diese Weise kaum möglich, kohlehaltige Schleifringe mit ausreichender mechanischer Festigkeit herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Kohieschleifringe, gegebenenfalls mit einem Metallgehalt, anzugeben, die, vor allem im Zusammenwirken mit metallfreien Kohlebürsten, die bekannten günstigen elektrischen Eigenschaften aufweisen, dabei aber eine hohe mechanische Festigkeit und damit ein günstiges Verschleißverhalten zeigen, so daß die Lebensdauer verbessert wird. Darüber hinaus sollen die Kontaktanschlüsse direkt an- oder eingepreßt werden können, wozu eine möglichst niedere Sintertemperatur notwendig ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Stoffgruppe, zu der die Polyarylsulfide gehören,

ist in E. Behr, Hochtemperaturbeständige Kunststoffe, München 1969, Seite 47 ff. näher beschrieben.

Unter den zu dieser Gruppe von Verbindungen gehörenden Stoffen hat sich das Polyphenylensulfid, das unter dem Handelsnamen Ryton der Phillips Petroleum Co. erhältlich ist, besonders bewährt. Dieses Polyphenylensulfid hat folgende Formel:

24

s—f—

Die genannten Bindemittel sind in einer Menge von 0,5 bis 50 Gewichtsteilen, insbesondere von 3 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Kohlenstoff in dem Gemisch enthalten.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines Beispiels näher erläutert werden. 100 Gewichtsteile Naturgraphit werden mit 10 Gewichtsteilen Polyphenylensulfid in fein gemahlener Form gründlich gemischt und in einem Preßgesenk, dessen innere Form dem herzustellenden Schleifring entspricht, bei einem Druck von 4 t/cm² gepreßt. Nach dem Entfernen des Preßlings aus dem Preßgesenk wird der Preßling ca. eine Stunde lang bei einer Temperatur von etwa 35C⁰C unter Schutzgas, z. B. Stickstoff oder Stadtgas, einem Gemisch, das im wesentlichen aus Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxyd besteht, gesintert. Nach dem Abkühlen liegt der fertige Schleifring vor. Infolge der verhältnismäßig niedrigen Sintertemperatur ist es möglich, die Kontaktanschlüsse in dem gleichen Arbeitsgang ein- oder anzupressen.

Statt der 100 Gewichtsteile Naturgraphit können auch beispielsweise 42 Gewichtsteile Naturgraphit und 55 Gewichtsteile pu.'verförmigen Kupfers eingesetzt werden, so daß man nicht einen metallfreien Schleifring, sondern einen solchen mit einem entsprechenden Kupfergehalt bekommt Die Herstdlungsbedingungen sind die gleichen, wie sie oben beschrieben wurden. Auch hier können die Kontaktanschlüsse direkt ein- oder angepreßt wrden.

Schleifringe, die nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, zeigten die lOfache Lebensdauer gegenüber Schleifringen, die aus Kupfer hergestellt waren. Eine weitere Verbesserung der Lebensdauer ist zu erwarten, wenn die Mischungen der Bürsten einerseits und der Schleifringe andererseits optimal aufeinander abgestimmt sind.

Die Erfindung beschreibt Schleifringe auf Kohlebasis, die trGtz einer niedrigen Sintertemperatur eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, so daß auf metallische Verstärkungen, wie sie bisher bei derartigen Schleifringen üblich waren, verzichtet werden kann. Das Herstellungsverfahren ist einfach, und Kontaktanschlüsse können direkt ein- öder angepreßt werden. Durch den minimalen Abrieb ist^! es' möglich, bei den elektrischen Maschinen kleinere Kohlebürsten sowie einfachere und billigere Bürstenhalter und Schleifringformen zu verwenden.

Claims

24- Patentansprüche:

1. Schleifringe für elektrische Maschinen, die aus Kohlenstoff, einem Rindemittel sowie gegebenenfalls einem Metallpulver bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Polyarylsulfid der allgemeinen Formel