專利名稱：制造多層碳刷的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造多層碳刷的方法，該碳刷由至少兩個碳材料的第一導電功能層和至少一個電絕緣材料的絕緣層組成，絕緣層分布在連續(xù)的第一功能層之間。
背景技術：
由碳條和分布在碳條之間的絕緣層組成的多層碳刷，常用于例如像洗衣機電動機這種小型的可逆電動機。在此方面，絕緣層可以由薄膜或者由絕緣的粘接劑或合成樹脂，一種或者多種粉末樹脂組成。通過較高的漏電阻抗，降低了在換向器的兩個由碳刷覆蓋的薄片之間流動的電流，并因此改善了換向。
上述類型公知的多層碳刷通常這樣制造，首先將熱處理的碳板彼此定向，然后在它們之間裝入薄膜。隨后進行機械加工，尺寸加工并裝入鋼絲繩或者絞合線。
已知的還有稱為多層碳刷的各層分別導電的碳刷，需要時具有不同的機械特性。相應的碳刷可以參閱DE 91 06 977 U1。具有不同材料成分的層(也稱為區(qū))可以這樣構成，即擠壓碳刷前將兩個含有不同材料成分的原始層依次裝入壓模內(nèi)并相互壓緊。在此方面，一個區(qū)具有高于另一個區(qū)的銅成分。
按照DE 44 30 745所述稱為多層滑動觸點的碳刷具有分別由導電粉末組成的層。為制造多層滑動觸點，在模具中同時加入兩種導電粉末，在壓縮步驟之后進行熱處理。除了通過在一個模具內(nèi)同時裝入兩種粉末構成層外，還可以通過向模具依次輸入導電粉末構成層。
DE-C-835 428介紹了一種作為塑料加工物體的鏡面拋光煤模制體及其制造方法。為此將煤裝入壓模內(nèi)擠壓，首先預燒結，然后切削加工，以便在高溫燒結前用含有油或者油脂的研磨膏覆蓋或浸漬該物體。
DE-C-636 540公開了一種制造多層碳刷的方法。成品碳層研磨光滑并在兩個成品碳層之間設置含有絕緣材料的半流體合成樹脂，然后將碳層在適當?shù)臄D壓工具內(nèi)夾緊，以便可以在爐內(nèi)干燥。
制造碳層材料的方法可以參閱DE 33 07 090 A1。為取得所要求的成品，通過擠壓和熱處理在可重疊設置的碳層之間設置由熱塑性塑料構成的如碳氈層薄膜，以便然后能夠承受所要求的壓力和溫度。
DE 199 02 938 A1涉及一種由不同材料成分段組成的碳刷。在此方面，該碳刷采用擠壓過程制造。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種制造多層碳刷的方法，該碳刷由至少兩個導電功能層和分布在連續(xù)功能層之間的絕緣層組成，該方法還進一步使其制造簡單，同時還可以使絕緣層毫無問題地根據(jù)所要制造的多層碳刷的應用領域進行設計。還可以對如孔隙度或者摩擦系數(shù)等材料特性毫無問題地進行調(diào)整。此外，還可以毫無問題地特殊設計功能層的厚度，而無需復雜的加工措施。
依據(jù)本發(fā)明的目的基本上由下述得以實現(xiàn)，即碳材料或者作為填料所含的這種材料和電絕緣材料按相應順序在所要制造的多層碳刷的層分布上，分層分別以粉末狀加入模具內(nèi)，然后擠壓并隨后熱處理。在此方面，將帶有各自層高度的絕緣材料加入模具內(nèi)，成品多層碳刷內(nèi)的絕緣層具有最好100μm≤d≤500μm的厚度d。
本發(fā)明的特征特別是在于一種制造多層碳刷的方法，該碳刷各自由至少兩個碳材料的導電功能層和至少一個電絕緣材料的絕緣層組成，絕緣層分布在連續(xù)的第一功能層之間，其特征在于下列方法步驟-通過填充所要制造的多層碳刷、將相應的碳材料層或者作為填料含有的這種材料分別以粉末狀并將電絕緣材料以粉末狀或者作為薄膜裝入模具內(nèi)來制造板，-將存在于模具內(nèi)的層擠壓成板，-對板進行熱處理以及-將板分成與多層碳刷相應的或者接近最終輪廓的尺寸。
尺寸加工和絞合線或鋼絲繩的使用以公知方式完成。
通過依據(jù)本發(fā)明的原理，在大批量制造多層碳刷時，為制造多層碳刷僅需要一個熱處理步驟。而按照現(xiàn)有技術，或者彼此分開制造由碳材料組成的板，或者首先將原始材料加入模具內(nèi)，分別單獨制造由具有導電特性材料的多層組成的碳刷。
特別是作為電絕緣材料使用合成樹脂粉末，有機或者無機絕緣薄膜，如Al2O3-薄膜，一種或者多種粉末樹脂，如酚醛樹脂或者環(huán)氧樹脂，織物薄膜，纖維墊，自粘貼或者活化粘貼的薄膜或者它們的組合。
作為所要制造的多層碳刷或從中產(chǎn)生前者的板的優(yōu)選材料成分如下約50Gew.-％的天然石墨，約50Gew.-％的合成石墨，約25Gew.-％粉末狀的酚醛樹脂或者環(huán)氧樹脂或者熱塑性樹脂，最高約40Gew.-％的煤焦油瀝青，其中，當采用后者時涉及100Gew.-％的天然石墨和合成石墨填料。
然后將粉末狀的相應成分以所要求的規(guī)模分層并由電絕緣材料分開裝入壓模內(nèi)，擠壓后或者例如通過在最高約200℃的溫度T1下約15小時內(nèi)完全硬化，或者加熱到最高約600℃的最終溫度T2。
本發(fā)明的其他細節(jié)，優(yōu)點和特征不僅來自權利要求，引自這些權利要求的特征本身和/或者組合，而且來自附圖所引用的優(yōu)選實施例的下列說明。其中圖1示出帶有三個功能層的多層碳刷原理圖；圖2示出圖1碳刷的局部；圖3示出用于制造板的模具的原理圖；圖4示出用于制造多層碳刷的多層板。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及制造多層碳刷的方法。在此方面，多層碳刷應這樣理解，其中，在由導電材料組成的碳材料功能層或者所含的這種材料(也稱為碳條)之間分布絕緣層。在此方面，依據(jù)本發(fā)明的原理包括制造帶有兩個或者多個功能層的多層碳刷。
圖1從純原理上示出多層碳刷10，帶有彼此通過絕緣層18絕緣的三個碳條12，14，16。
碳條12，14，16以及絕緣層18與碳刷的摩擦面20垂直分布。從與摩擦面20相對的面22引出帶有鋼絲繩或絞合線26的填充觸點24。但就此而言，可參閱上述早已公知結構的多層碳刷。
為制造多層碳刷，依據(jù)本發(fā)明將構成單個層12，14，16，18的材料連續(xù)按照所要求的層順序裝入擠壓裝置30的模具28內(nèi)。模具28內(nèi)可調(diào)節(jié)設置凸模32，以便按所要求的規(guī)模利用不同材料填充模具28。在裝入構成各自一層的材料后，借助于刮板34去掉多余的材料。在將一方面由碳和另一方面由電絕緣材料組成的所要求的材料分層裝入模具28后，在該實施例中通過凸模36對這些層進行擠壓。在此方面，依據(jù)本發(fā)明模具28的橫截面這樣構成，使其形成多層板38，在從模具28取出和按通常方式熱處理后分成段40，42，44，其尺寸與所要制造的多層碳刷的尺寸相應。然后進行段40，42，44的尺寸加工并按通常方式使用鋼絲繩。
圖4所示的板38由碳材料構成的功能層46，48組成，它們之間分布由電絕緣材料構成的層50。
如果最好通過擠壓粉末材料產(chǎn)生絕緣層18，50，那么還可以在由碳材料組成的單個層之間設置由電絕緣材料組成的薄膜，將該薄膜與碳材料或者所含的該材料共同在模具28內(nèi)擠壓。
在使用薄膜方面可以考慮的有無機或者有機薄膜，如Al2O3-薄膜，織物薄膜或者纖維墊，自粘貼或者活化粘貼的薄膜。在此方面，需要時必須將這些薄膜活化。
通過依據(jù)本發(fā)明的原理，可以按照簡單的方式制造具有所要求厚度絕緣層的多層碳刷。為此僅需以所要求的規(guī)模將所要求高度的絕緣層材料裝入壓模30內(nèi)。其中絕緣材料的填入范圍如下，即材料擠壓后的絕緣層的厚度應在100μm至500μm之間。
獨立地，通過例如裝料程度或者擠壓參數(shù)，可以對如孔隙度這樣單個層所要求的材料特性毫無問題地進行調(diào)整。
權利要求
1.制造多層碳刷(10)的方法，該碳刷由至少兩個碳材料的導電功能層(12，14，16)和至少一個電絕緣材料的絕緣層(18)組成，絕緣層分布在連續(xù)的功能層之間，其特征在于，碳材料或者作為填料所含的這種材料和電絕緣材料按相應順序在所要制造的多層碳刷(10)的層分布上，分層分別以粉末狀加入模具(28)內(nèi)，然后擠壓并隨后熱處理。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，將帶有各自層高度的絕緣材料加入模具(28)內(nèi)，成品多層碳刷(10)內(nèi)的絕緣層最好具有100μm≤d≤500μm的厚度。
3.制造多層碳刷的方法，該碳刷各自由至少兩個碳材料的導電功能層(46，48)和至少一個電絕緣材料的絕緣層(50)組成，絕緣層分布在連續(xù)的第一功能層之間，其特征在于下列方法步驟，-通過填充所要制造的多層碳刷、將相應的碳材料層或者作為填料所含的這種材料分別以粉末狀并將電絕緣材料以粉末狀或者作為薄膜裝入模具(28)內(nèi)來制造板(38)，-將存在于模具內(nèi)的層擠壓成板(38)，-對板(38)進行熱處理以及-將板分成與多層碳刷相應的或者接近最終輪廓的尺寸。
4.按權利要求3所述的方法，其特征在于，作為電絕緣材料使用合成樹脂粉末，有機或者無機絕緣薄膜，如Al2O3-薄膜，一種或者多種粉末樹脂，如酚醛樹脂或者環(huán)氧樹脂，織物薄膜，纖維墊，自粘貼或者活化粘貼的薄膜或者它們的組合。
5.按權利要求3所述的方法，其特征在于，作為用于導電功能層的原始材料，采用天然石墨，合成石墨以及如酚醛樹脂這樣的樹脂和/或者瀝青。
6.按權利要求3-5之一所述的方法，其特征在于，作為原始材料使用約50Gew.-％的天然石墨和約50Gew.-％的合成石墨以及約25Gew.-％的如酚醛樹脂這樣的樹脂或者約40Gew.-％的瀝青，其中，采用樹脂或瀝青時涉及到的是以天然石墨和合成石墨形式的100Gew.-％的填料。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造多層碳刷(10)的方法，該碳刷由至少兩個碳材料的導電功能層(12，14，16)和至少一個電絕緣材料的絕緣層組成，絕緣層分布在連續(xù)的功能層之間。為了能夠簡單和以要求的厚度制造相應的多層碳刷和這些層，本發(fā)明提出，碳材料和電絕緣材料按相應順序在所要制造的多層碳刷(10)的層分布上，分層分別以粉末狀加入模具內(nèi)，然后擠壓并隨后熱處理。
文檔編號H01R39/20GK1639925SQ03805245
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權日2002年3月4日
發(fā)明者R·施佩林, M·施瓦策爾, R·黑爾曼, B·林 申請人:申克碳化技術股份有限公司