DE8908077U1

DE8908077U1 - Plankollektor

Info

Publication number: DE8908077U1
Application number: DE8908077U
Authority: DE
Original assignee: DEUTSCHE CARBONE AG 6000 FRANKFURT DE
Current assignee: DEUTSCHE CARBONE AG 6000 FRANKFURT DE
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1989-07-01
Publication date: 1989-11-16

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Plankollektor einer elektrischen Maschine mit einen Kollektorkörper aus einer Kunststoffpreßmasse und mit einer Planfläche mit einer Metallauflage, vorzugsweise aas Kupfer, an der «Sie Segment« des Kollektors ausgebildet sind, wobsi jedes Segemnt radial außen sin mit der Metallauflag« werkstoffeinstückiges &nschlußende Vsrsufrwei&m ait AnschluSlsit.ern der Haechine aufweist.

Üblicherweise besteht die aktive, segmentierte Fläche eines derartigen PlenkoilöRco^s aus der erwthnts« Metallauflage, vorzugsweise a*is Kupfer. Im Eetriab oxidiert aber das Kupfer vsiu die oxidschicht muß bei der Stroriiaitui^i immer wieder durchbrochen werden. Dies führt, unter vielen Betriebsbedingungen zu einem relativen hohen oder auch uivglaichmäßigen Spannungsabfall. Ebenfalls kann es sein, daß unter gewissen Umgebungsbedingungen das Kupfer der Planfläche des Kollektors während des Stromubergangs stark angegriffen wird. Dies ist insbesondere der Fall bei aggressiver Umgebungsluft und auch beim Betrieb in Benzin, wie dies in naßlaufenden Benzinpumpen vorkommt. In diesem Fall tritt der Kollektorangriff verstärkt auf, wenn dem Benzin Methanol oder Aethanol beigemischt ist.

Es sind auch Trommelkollektoren mit Laufflächen aus Graphit bekannt. Hierbei wird ein Graphitring an seiner Innenfläche oberflächenbehandelt und dann auf den Tromwelkollektor aufgelötet und anschließend geschlitzt, so daß sich eine Graphitauflage für die einzelnen Lamellen ergibt.

Wendet man dieses Verfahren auf Plankollektoren an, so ergibt sich der Nachteil, daß das Verfahren recht kostenaufwendig ist und außerdem die Lötverbindung bei ökonomisch

einigermaßen vertretbaren Lötverfahren mechanisch nicht sehr beanspruchbar ist. Dies ist auch deshalb zu beachten, weil beim Anschlagen der Wicklung an die Haken des Plankollektors diese Haken umgeschlagen und dabei verschweißt werden, so daß sich eine Erwärmung dieser Lötstelle in Undefinierter Weise ergibt.

&Oacgr;&&tgr; Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen preisgünstigen Plankollektor vorzuschlagen, der nicht mehr die beschriebenen Nachteile von Plankollektoren mit Kupferauflagen oder von Plankollektoren mit aufgelöteten oberflächenbehandelten Kohlenstoffauflagen besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf die Metallauflage eine segmentierte Kohlenstoff auf lage aufgebracht und mit dieser verbunden ist, wobei die Kohlenstoffauflagcs aus einem Verbundmaterial besteht, welches auf der der Metallauflage zugekehrten Seite

aus Metall und Kohlenstoff besteht und auf der Lauffläche aus Kohlenstoff.

Di* Kohlenstoffauflage, die auf die Metallauflage des Kollektors aufgebracht wird, besteht also selbst aus einem Verbundmaterial, dessen eine Seite einen Metallanteil erhalt, der dazu dient, den kraftschlüssigen Verbund mit der Metallauflage herzustellen und dessen andere Seite aus Kohlenstoff bzw. Kohlenstoff plust Kunstharz besteht.

kür Herstellung des erfindungsgeeäßen Plankollektors wird vorzugsweise eine entsprechend* Ringscheibe aus dem Verbundmaterial vorgepreßt, die dann auf dirt Metallauflag« aufgelegt und aufgesintert oder evtl. auch aufgelötet wird.

Das Herstellen von Kohlenstoffteilen mit schichten

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verschiedenen Metallgehalts ist an sich bekannt aus der Herstellung von Anlasser-Kohlen.

Die elektrische Kontaktgabe erfolgt erfindungsgemäß somit über die Kohlenstoffauflage und dadurch werden die geschilderten Nachteile einer Kupferlauffläche vermieden. Dies gilt auch bein Einsatz des erfindungsgemäßen Plankollektors in aggressiver. Msdisr., weil dis diesen Medien ausgesetzte freie Fläche des Plankollektors, die zum Stromübergang dient, erfindungsgemäß aus Kohlenstoffmaterial besteht, das nicht mehr angegriffen werden kann.

Der Verbund zwischen der Metallauflaqe und der Kohlenstoff-

auflage wird dadurch verbessert, daß alle Grenzschicht-Problematiken von oberflächenbehandelten Materialien vermieden werden, weil im Kohlenstoff-Metall-Verbund ein ausreichender Metallanteil als Gegenfläche vorliegt, der mit der Metallauflage des Kollektors entweder versintert werden kann oder verlötet wird.

Ebenfalls ist es aöglich^ das Metall-Kohienstoff-Verbund-Teil in eine Nut auf dem Metallteil des Kollektors einzupressen, wobei durch den anschießenden Sintervorgang die Kr&fte durch einen direkten KrafSchluß zwischen den Teilen übertragen werden und ein Fonnschiuß nicht notwendig ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß Fliehkräfte an dem Plankollektor zusätzlich von der Wand der Nut abgefangen werden.

Es ist wichtig, ein Kohlenstoffmaterial mit einem geeigneten Widerstand zu wählen. Dieser sollte kleiner als 10.000 &mgr; &Lgr; cm

sein. Dies erreicht man, indem man eine Graphitmischung aus einem Kunstgraphit oder Naturgraphit und einem duroplastischen Harz verwendet, wobei das Harz in 10 - 25, vorzugsweise 17 Gewichtsanteilen in der Mischung enthalten ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines AusfUhrungsbeispieles näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 - einen Schnitt durch das Metall-Kohlenstoff-Verbund-Teil,

Fig. 2 - das in eine Nut im Metallteil des Plankollektors eingebrachte Kohlenstoff-Metall-Verbund-Teil.

Der gezeigte Plankollektor (vgl. Fig. 2) hat einen Kollektorkörper 1 aus einer geeigneten Kunststoff-Preßraasse. Segmente 2 einer Metallauflage, vorzugsweise aus Kupfer sind auf geeignete Weise im Kollektorkörper verankert, beispielsweise über Fortsätze.

In ihrer Außenfläche sind Nuten 4 in die Segmente eingearbeitet. In die Nuten ist eine ebenfalls segmentierte Kohlenstoffauflage 5 eingesetzt.

Die Segmente der Metallauflage 2 enden in einem äußeren Ring 8, der in hakenförmigen Anschlußenden 9 endet, die über den IMfang des Plankollektors verteilt sind. Mit den Anschlußenden 9 werden Drähte der betreffenden elektrischen Maschine (Motor) verschweißt, wie an sich bekannt.

Fig. 1 zeigt ein Verbundteil 13, dessen untere Schicht 12 aus Metall und Kohlenstoff besteht, eventuell mit zusätzlichem Kunstharzanteil. Die obere Schicht 11 des Verbundteils besteht aus Kohlenstoff oder Kohlenstoff mit Kunstharz gemischt.

Dieses segmentierte Verbundteil 13 wird auf die ebenfalls segmentierte Metallauflage 2 aufgebracht, wobei die

Metall enthaltende Schicht 12 mit der Metallauflage 2 kraft* schlüssig verbunden wird, vorzugsweise durch Sintern oder 5 Löten. Nach Fig. 2 wird das Verbundteil in die Nut 4 eingelegt und dann mit der Metallauflage 2 kraftschlüssig verbunden.

Claims

Schutzansaprüche

1. Plankollektor einer elektrischen Maschine mit einem Kollektorkörper aus einer Kunststoffpreßmasse und mit einer Planfläche mit einer Metallauflage, vorzugsweise aus Kupfer, an der die Segmente des Kollektors ausgebildet sind, wobei jedes Segment radial außen ein mit der Metallauflage werkstoffeigenes Anschlußende zum Verschweißen mit Anschlußleitern der Maschine aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß auf die Metallauflage eine segmentierte Kohlenstoffauflage aufgebracht und mit dieser verbunden ist, wobei die Kohlenstoffauflage aus einem Verbundmaterial besteht, welches auf der der Metallauflage zugekehrten Seite aus Metall und Kohlenstoff besteht und auf der Lauffläche aus Kohlenstoff.

2. Plankollektor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Kohlenstoffanteils der Kohlenstoffverbundauflage zu etwa 75 - 90 Gewichtspsrozent', vorzugsweise zu etwa 78 - 83 Gewichtsprozent aus Kohlenstoff und dem Rest aus duroplastischem Kunstharz besteht.

3. Plankollektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall im Kohlenstoffverbundwerkstoff Kupfer ist.

4. Plankollektor nach eines der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoffverbundwerkstoff-Teil auf die Metallauflage des Kollektors aufgesintert ist.

5. Plankollektor nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoffverbundwerkstoff-Teil auf die Netallauflage des Kollektors aufgelötet ist.

6. Plankollektor nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, H

daß der Metall-Kohlenstoff-Verbund aus einzelnen '::

Metallkörnchen besteht, die in eine Matrix aus Kohlenstoff oder Kohlenstoff plus Kunstharz eingebettet sind.

7. Plankollektor nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Kohlenstoff-Verbund aus einen Strecknetall besteht, das in eine Matrix aus Kohlenstoff oder Kohlenstoff plus Kunstharz eingebettet ist.

8. Plankollektor nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Kohlenetoff-Verbund aus einen Metallgewebe besteht, welches in eine Matrix aus Kohlenetoff oder Kohlenstoff plus Kunstharz eingebettet ist.

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9. Plankollektor nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Kohlenstoff-Verbund aus einer Metallfolie bestellt, die Kraftschlüssig mit dem Kohlenstoffmaterial verbunden ist.

10. Plsiikoilektor nach eine» der Ansprüche &igr; bis 5, dadurch gekennzeichnet, us3 &aacgr;&&tgr; Metall-Kohlenstoff-Verbund aus einem HÄtallachauH besteht, welcher in eine Matrix aus Kohlenstoff oder Kohlenstoff plus Kunstharz eingebettet ist.

11. Plankollektor nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall-Kohlenstoff-Verbund-Körper im metallhaltigen Abschnitt aus Metallkörnchen besteht, die in Kunstharz eingebettet sind.

12. Plankollektor nach einem der Ansprüche l bis 6 oder

11,

dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver versilbert ist.

13. Plankollektor nach einem der Ansprüche l bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz im Metall-Kohlenstoff-Verbund-Teil verkokt ist.

Der Patentanwalt:

Or I/O. Gudel