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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung betrifft eine Kohlebürste für eine Elektromaschine und insbesondere eine Kohlebürste für einen Kollektormotor eines Elektrowerkzeuges, eines Staubsaugers oder dergleichen, die weniger Funkstörungen verursacht.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Die Entwicklung einer Kohlebürste für eine Elektromaschine dieser Art erfolgte herkömmlicherweise durch Begrenzen des Temperaturanstiegs der Bürste und Beibehalten eines stabilen Kommutierungseffekts über eine lange Zeitdauer, indem ein Schmiermittel und ein Schleifmittel zu einem Kohlegrundmaterial gegeben und ein elektrisch gut leitendes Material mit Ausnahme desjenigen Teils der Bürste, der mit dem Kollektor in Kontakt kommt, auf die gesamte periphere Oberfläche aufgebracht wurde, wie in der
JP 2000-197 315 A offenbart.
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In der letzten Zeit wurde jedoch im Hinblick auf eine Kohlebürste für einen Kollektormotor eines Staubsaugers, eines Elektrowerkzeuges oder dergleichen insbesondere die Miniaturisierung, eine höhere Arbeitsleistung und eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit verfolgt. Demzufolge bestand eine Nachfrage nach einer Kohlebürste mit geringer Größe, jedoch mit einem geringeren ohmschen Verlust und einer geringeren Reibung.
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Andererseits erzeugt eine Kohlebürste, welche solche Anforderungen erfüllt, leicht Funkrauschen. Wenn Funkrauschen erzeugt wird, kann dies Auswirkungen auf Elektrovorrichtungen um die Kohlebürste herum haben und Funktionsstörungen derselben verursachen. Deshalb bestehen in verschiedenen Ländern, einschließlich Japan und insbesondere in den Europäischen Ländern und in den Vereinigten Staaten, genaue Normen zur Behandlung von Funkstörungen und es werden Vorbeugungsmaßnahmen gegen das Auftreten von Funkrauschen ergriffen. Um die Erzeugung dieser Funkstörung zu verringern, wurde das Imprägnieren des Bürstengrundmaterials mit Öl in Betracht gezogen, wie dies in der
JP H08-130 078 A offenbart ist.
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Wenn jedoch die Umdrehungsgeschwindigkeit weiter erhöht wird, ist das Imprägnieren mit Öl alleine nicht ausreichend, um die Funkstörung zu kontrollieren. Überdies ist das Imprägnieren mit Öl mit dem Problem verbunden, dass ein Verlust des Imprägnierungsöls wegen der Langzeitlagerung eine stabile Kontrolle der Funkstörung verhindert.
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Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kohlebürste bereitzustellen, welche weniger Funkstörungen verursacht und die Erzeugung von Funkrauschen hemmt.
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Aus der als nächstliegender Stand der Technik anzusehenden
JP H04-109849 A ist eine Metallgraphikbürste bekannt, die Kupferpulver und Wolframpulver enthält.
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Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung ist die Gegenwart eines Zusatzstoffes nicht bekannt, der aus wenigstens einem aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Zinn, Zink, Zinkoxid oder Zinksulfid besteht. Zusätzlich enthält die bekannte Kohlebürste elektrolytisches Kupferpulver.
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Darüber hinaus stellt die bekannte Metallgraphikbürste geeignete abrasive Eigenschaften bereit, unterdrückt Geräusche, fördert den Output und unterdrückt die Abnutzung. Aus dieser Druckschrift ist jedoch an keiner Stellung die Unterdrückung von Funkstörungen erwähnt oder nahegelegt, die durch die Kohlebürste verursacht werden.
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Die
CN 1 296 321 A beschreibt ein kleines elektronisches Kontaktelement, das Kohlenstoffpulver, Kupfer, einen Klebstoff und ein Legierungsmittel als Bestandteil enthält.
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Dieser Stand der Technik erwähnt jedoch an keiner Stelle eine Kohlebürste, die aus einem Kohlegrundmaterial und einem Zusatzstoff hergestellt wird, der aus wenigstens einem aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Zinn, Zink, Zinkoxid und Zinksulfid besteht.
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Aus der
WO 02/001 681 A1 ist eine Kohlebürste bekannt, bei der ein gut elektrisch leitendes Metall über die gesamte Oberfläche des Kohlebürste-Materials beschichtet ist, die ebenfalls ein festes Gleitmittel und ein Schleifmittel umfassen. Das gut elektrisch leitende Metall ist Kupfer, Nickel, Gold, Silber oder dergleichen und das hauptsächlich verwendete typische Metall ist Kupfer.
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Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung ist aus diesem Stand der Technik keine Kohlebürste bekannt, die aus einem Kohlegrundmaterial und einem Zusatzstoff hergestellt ist, das aus wenigstens einem aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Zinn, Zink, Zinkoxid und Zinksulfid besteht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um das zuvor erwähnte Problem zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass durch Zugabe einer geringen Menge eines bestimmten Metalls oder anorganischen Materials zu dem Kohlegrundmaterial einer Bürste die Erzeugung von Funkstörungen gehemmt wird und haben diese Erfindung vervollständigt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Insbesondere wurden die funkstörungserzeugenden Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Kohlebürste verbessert, indem ein Zusatzstoff aus einem Metall oder einem anorganischen Material zu einem Kohlegrundmaterial zugegeben wurde, das durch Kneten eines Graphitpulvers mit einem Bindemittel und Wärmebehandeln der Bindemittelkomponente gebildet wurde.
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Der Zusatzstoff besteht dabei aus wenigstens einem aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Zinn, Zinkoxid und Zinksulfid.
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Vorzugsweise macht der Zusatzstoff nicht mehr als 3 Gew.-% und nicht weniger als 0,3 Gew.-% des Kohlegrundmaterials aus.
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In einer zweiten Ausführungsform ist der Zusatzstoff Molybdändisulfid und Siliciumcarbid anstelle von Wolfram, Zinn, Zink, Zinkoxid und/oder Zinksulfid.
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Vorzugsweise macht das Molybdändisulfid nicht mehr als 0,5% und nicht mehr als 3% der Gesamtmenge des Kohlegrundmaterials und des Bindemittels aus und das Siliciumcarbid macht nicht weniger als 0,1% und nicht mehr als 0,5% der Gesamtmenge des Kohlegrundmaterials und des Bindemittels aus.
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Das Kohlegrundmaterial ist vorzugsweise mit einem Öl imprägniert.
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Das Bindemittel ist vorzugsweise ein wärmehärtbares Harz oder Pech.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, welche das Ergebnis einer Messung der terminalen Störspannung von Kohlebürsten gemäß den Ausführungsformen dieser Erfindung zeigt.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 1 gezeigten Niederfrequenzbereichs.
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3 ist eine Ansicht, welche das Messergebnis der Störspannung der Kohlebürsten gemäß den Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das Kohleausgangsmaterial dieser Erfindung kann natürlicher Graphit, dehnbarer (expansiver) Graphit oder künstlicher Graphit sein. Unter diesen ist insbesondere künstlicher Graphit, der eine verhältnismäßig geringe Kristallinität aufweist, bevorzugt. Graphitteilchen, die durch Mischen dieser Graphitmaterialien hergestellt werden, können auch verwendet werden. Der Graphit ist hinsichtlich seiner Form nicht speziell eingeschränkt und kann beispielsweise Schuppengraphit oder erd- bzw. bodenähnlicher Graphit sein. Durch die Verwendung dieser Kohlegrundmaterialien und Einstellen der Mischbedingungen, der Wärmebehandlungsbedingungen und dergleichen bei der Herstellung, ist es möglich, die gewünschte Widerstandsfähigkeit des Bürstengrundmaterials zu erreichen.
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Als Bindemittel zum Binden dieser Graphitteilchen kann ein allgemein verwendetes wärmehärtbares Harz verwendet werden. Beispielsweise kann ein festes oder flüssiges Epoxyharz, ein Phenolharz oder verschiedene wärmehärtbare Harze, die durch Modifizieren dieser Epoxy- und Phenolharze hergestellt wurden, verwendet werden. Vorzugsweise machen diese für das Bindemittel verwendeten Harze 10 bis 40% der Zusammensetzung aus.
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Zu dem Kohlegrundmaterial werden eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Zinn, Zink, Oxide derselben und Sulfiden derselben gegeben. Insbesondere besteht der Zusatzstoff aus wenigstens einem der Gruppe bestehend aus Wolfram, Zinn, Zinkoxid und Zinksulfid. Überdies ist Wolfram als Zusatzstoff besonders bevorzugt, da selbst eine geringe Menge davon zu einer dauerhaften Hemmung der Funkstörung in einem breiten Frequenzbereich führt.
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Der Zusatzstoff macht 3 Gew.-% oder weniger des Kohlegrundmaterials aus, insbesondere 1 Gew.-% oder weniger, und 0,3 Gew.-% oder mehr. Wenn die Menge des Zusatzstoffes weniger als 0,3 Gew.-% beträgt, ist der funkstörungshemmende Effekt gering. Wenn die Menge des Hilfsstoffes die Grenze von 3 Gew.-% oder selbst die bevorzugtere Grenze von 1 Gew.-% übersteigt, erhöht sich die Härte des Bürstengrundmaterials und die Eigenschaft der geringen Reibung verschlechtert sich.
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Alternativ können Molybdändisulfid und Siliciumcarbid den Zusatzstoff darstellen. Molybdändisulfid als Zusatzstoff, einzeln gemischt mit einem Harz oder dergleichen, flockt unter dem Einfluss von statischer Elektrizität und dergleichen leicht aus und kann nicht leicht gleichmäßig dispergiert werden. In dieser Erfindung erfolgt jedoch, da das Molybdändisulfid mit elektrisch leitenden Graphitteilchen gemischt wird, eine geringere Ausflockung aufgrund statischer Elektrizität. Überdies wird das Bindemittel dazugegeben und verknetet und dann zerkleinert. Folglich wird das Molybdändisulfid durch die mechanisch-chemische Wirkung vollständig dispergiert und liegt fest mit dem Bindemittel und den Graphitteilchen verklebt und verbunden vor. Ein Mischpulver, das das auf diese Art und Weise hergestellte Graphitpulver als Hauptkomponente enthält, wird geformt und wärmebehandelt, um das Bürstengrundmaterial zu erzeugen.
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Die Molybdändisulfid enthaltende Bürste bildet jedoch beim Gebrauch leicht eine Beschichtung auf der Oberfläche des Kollektors bzw. Umschalters. Wenn diese Beschichtung zu dick wird, blättert diese leicht ab. Wenn eine teilweise Abblätterung oder dergleichen erfolgt, konzentriert sich ein Strom in diesem Bereich, wodurch die Kollektoreigenschaften verschlechtert werden. In einigen Fällen wird der Kollektor selbst beschädigt und muss ersetzt werden. Deshalb liegt die Menge an zugegebenem Molybdändisulfid vorzugsweise im Bereich von 0,5% und 3% der Gesamtmenge des Kohlegrundmaterials und des Bindemittels, insbesondere zwischen 1,0% und 2,0%. Dies genügt der Funkrausch-Norm. Wenn die Menge von zugegebenem Molybdändisulfid weniger als 0,5% beträgt, verringern sich die Schmiereigenschaften mit dem Kollektor und es entsteht Funkrauschen. Wenn die Menge mehr als 3% beträgt, entsteht eine übermäßige auf der Oberfläche des Kollektors gebildete Beschichtung und die Kollektoreigenschaften verschlechtern sich. Als Ergebnis tritt Funkrauschen auf.
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Um die auf der Oberfläche des Kollektors durch Molybdändisulfid gebildete Beschichtung zu verringern, wird Siliciumcarbid, das als Schleifmittel wirkt, zu dem Bürstengrundmaterial gegeben. Wenn andererseits die Menge des Siliciumcarbids zu hoch oder dessen Korngröße zu groß ist und das Siliciumcarbid nicht gleichmäßig dispergiert vorliegt, sondern ausflockt, ist die Oberfläche des Kollektors beschädigt, was zu Funkrauschen führt. Deshalb liegt die Menge von zugegebenem Siliciumcarbid vorzugsweise im Bereich von 0,1% bis 0,5% der Gesamtmenge des Kohlegrundmaterials und des Bindemittels, insbesondere zwischen 0,1% und 0,3%. Wenn die Menge weniger als 0,1% beträgt, zeigt das Siliciumcarbid nicht den gewünschten Effekt. Wenn die Menge mehr als 0,5% beträgt, kann die Oberfläche des Kollektors beschädigt werden und die Temperatur der Bürste erhöht sich, wodurch der Kollektor zerstört wird. Wenn die Korngröße des Siliciumcarbids größer als 100 μm ist, ist dessen Schleifwirkung zu stark, was zu einer Aufrauhung der Oberfläche des Kollektors führt und die Kollektorreibung erhöht. Wenn die Korngröße kleiner als 5 μm ist, ist die Wirkung bezüglich der Entfernung der Beschichtung von der Oberfläche des Kollektors verringert. Deshalb liegt die Korngröße vorzugsweise im Bereich von 5 bis 100 μm. Da das Siliciumcarbid eine hohe Affinität mit und eine hohe Dispergierbarkeit in einem Harz oder dergleichen aufweist, kann das Siliciumcarbid und das Harz dem Schmiermittel am Anfang zugegeben und zusammengemischt werden, oder das Siliciumcarbid und das Harz können verknetet, zerkleinert und dann durch Mischen zugegeben werden.
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Da das Molybdändisulfid und das Siliciumcarbid mit vorbestimmten Verhältnissen auf diese Art und Weise dem Kohlegrundmaterial zugegeben werden, wirkt die Schmiereigenschaft des Molybdändisulfids und die Beschichtungseinstellwirkung des Siliciumcarbids auf der Oberfläche des Kollektors aufeinander, wodurch die Kollektoreigenschaften stabilisiert und das Auftreten von Funkrauschen gehemmt werden.
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Diese Zusatzstoffe werden zugegeben, wenn das Graphitpulver mit dem Bindemittel, wie einem wärmehärtbaren Harz oder Pech, verknetet wird.
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Das Bürstengrundmaterial wird, nach dem Kneten des Graphitpulvers und des Bindemittels aus wärmehärtbarem Harz und Carbonisieren oder Aushärten der Bindemittelkomponente, mit Öl imprägniert. Diese Imprägnierung mit Öl fördert die Verbesserung hinsichtlich der funkstörungshemmenden Eigenschaft weiter. Als Öl kann synthetisches Kohlenwasserstofföl, Esteröl, Mineralöl oder Petroleumkohlenwasserstoff verwendet werden. Der Anteil der Ölimprägnierung beträgt vorzugsweise 2 Gew.-% oder mehr des Bürstengrundmaterials, insbesondere von 2 bis 10 Gew.-%. Es ist besonders bevorzugt, dass 1 bis 0,5% des Öls eine Siliciumkomponente ist.
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Als Metallbeschichtung auf der gesamten seitlichen Oberfläche der Bürste, welche sich in die Richtung erstreckt, in der die Bürste gegen den Kollektor oder auf einem Teil davon gepresst wird, kann Kupfer gebildet und durch ein chemisches Beschichtungsverfahren aufgebracht werden. Wenn diese Kupferplattierung durchgeführt wird, wird die oben beschriebene Imprägnierung mit Öl nach dem Kupferplattieren durchgeführt. Wenn die so aufgetragene Kupferplattierungsschicht zu dick ist, wird dadurch die Oberfläche einer gegenüberliegenden Bürstenhaltergleitfläche beim Gleiten aufgeraut und die Reibung zwischen der Bürste und des kontaktierenden Kollektors neigt dazu, sich zu erhöhen. Andererseits ist der Bürstengrundmaterialbeschichtungseffekt gering und die Widerstandsfähigkeit der Bürste ist nicht ausreichend verringert, wenn die Kupferplattierungsschicht extrem dünn ist. Dies macht es schwierig, einen Temperaturanstieg der Bürste zu verhindern. Deshalb ist es bevorzugt, dass die Dicke der Kupferplattierungsschicht etwa von 0,1 bis 100 μm beträgt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele ausführlich beschrieben. Man beachte, dass die Erfindung nicht auf die folgenden Bespiele beschränkt ist.
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Beispiel 1
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30 Gew.-Teile eines Phenolharzes und 0,5 Gew.-Teile Wolfram wurden zu 70 Teilen einer Mischung aus künstlichem Graphitpulver und natürlichem Graphitpulver mit einer mittleren Korngröße von 20 μm und einem Aschegehalt von 1,0% oder weniger gegeben und die Mischung bei 150°C während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 40 mesh oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 100 MPa in eine Größe von 6 × 9 × 15 mm gepresst und das Harz bei 700°C wärmebehandelt, wodurch ein Bürstengrundmaterial gebildet wurde. Dieses Bürstengrundmaterial wurde mit einer Mischung auf synthetischem Kohlenwasserstoff basierendem Öl und Esteröl mit einer gemäß DIN 51561 gemessenen kinematischen Viskosität von 68 (mm2/s) imprägniert, und das Bürstengrundmaterial wurde so mit Öl imprägniert, dass dieses insgesamt 4,5 Gew.-% ausmacht.
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Beispiel 2
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Ein Bürstengrundmaterial wurde hergestellt, indem 0,5 Gew.-% Zinn, bezogen auf das Grundmaterial, anstelle von Wolfram wie in Beispiel 1 zugegeben wurden. Dieses Bürstengrundmaterial wurde so mit Öl imprägniert, dass dieses 3,8 Gew.-% ausmacht.
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Beispiel 3
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Ein Bürstengrundmaterial wurde hergestellt, indem Zinkoxid (ZnO) anstelle von Wolfram gemäss in Beispiel 1 zugegeben wurde, so dass dieses 0,5 Gew.-% des Grundmaterials ausmachte. Das Bürstengrundmaterial wurde mit Öl imprägniert, so dass dieses 3,7 Gew.-% ausmacht.
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Beispiel 4
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Ein Bürstengrundmaterial wurde hergestellt, indem Zinksulfid (ZrS) anstelle von Wolfram gemäss Beispiel 1 zugegeben wurde, so dass dieses 0,5 Gew.-% des Grundmaterials ausmachte. Dieses Bürstengrundmaterial wurde mit Öl imprägniert, so dass dieses 4,0 Gew.-% ausmacht.
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Vergleichsbeispiel 1
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30 Gew.-Teile eines Phenolharzes wurden zu 70 Gew.-Teilen eines Mischpulvers aus künstlichem Graphitpulver und natürlichem Graphitpulver mit einer mittleren Korngröße von 20 μm und einem Aschegehalt von 1,0% oder weniger gegeben und die Mischung bei 150°C während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 40 mesh oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 100 MPa auf eine Größe von 6 × 9 × 15 mm gepresst und das Harz bei 700°C wärmebehandelt, wodurch ein Bürstengrundmaterial gebildet wurde. Dieses Bürstengrundmaterial wurde mit demselben Öl imprägniert, wie das Öl, das in Beispiel 1 verwendet wurde, so dass dieses 4,5 Gew.-% ausmacht.
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Für die Bürsten der Beispiele 1 bis 4 und des Vergleichsbeispiels 1 erfolgten die Messungen der terminalen Störspannung und der Störspannung unter den Bedingungen von AC 230 V, 60 Hz und 15 min, wobei ein auf CISPR (Comité International Special des Perturbations Radioelectriques) 14 Norm basierender EMI(elektromagnetische Störbeeinflussung)-Test verwendet wurde. Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse der terminalen Störspannung. Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse der Störspannung. TABELLE 1 TERMINALE STÖRSPANNUNG
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Gemessene Werte sind Quasi-Peak-Werte (QP). TABELLE 2 STÖRSPANNUNG
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Gemessene Werte sind Quasi-Peak-Werte (QP).
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Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, kann der Störpegel um mehrere dB verringert werden, wenn Wolfram, Zinn, Zink, Zinkoxid oder Zinksulfid als Zusatzstoff enthalten ist.
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Die Tabelle 3 zeigt die physikalischen Eigenschaften der Beispiele 1 bis 4 und des Vergleichsbeispiels 1. TABELLE 3 STOFFWERTE
| | MASSESPEZIFISCHE SCHWERKRAFT | SHORE-HÄRTE C-TYP | SPEZIFISCHER WIDERSTAND μΩ·m | BIEGEFESTIGKEIT MPa |
| Beispiel 1 | 1,61 | 35 | 720 | 20,0 |
| Beispiel 2 | 1,60 | 35 | 690 | 19,4 |
| Beispiel 3 | 1,60 | 36 | 690 | 19,6 |
| Beispiel 4 | 1,62 | 36 | 700 | 19,5 |
| Vergl. beisp. | 1,60 | 35 | 670 | 20,6 |
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Wie in Tabelle 3 gezeigt, werden die physikalischen Eigenschaften zufriedenstellend beibehalten, selbst wenn Wolfram, Zinn, Zink, Zinkoxid oder Zinksulfid als Zusatzstoff enthalten sind.
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Als nächstes werden Beispiele beschrieben, bei denen Molybdändisulfidpulver und Siliciumcarbidpulver als Zusatzstoffe zugegeben werden.
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Beispiel 5
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80 Gew.-Teile (Masse-Teile) eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,1% oder weniger, 1 Gew.-Teil Molybdändisulfidpulver und 0,15 Gew.-Teile Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 50 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes als Bindemittel wurden zugegeben und bei einer Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm gepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Beispiel 6
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,1% oder weniger, 1 Gew.-Teil Molybdändisulfidpulver und 0,3 Gew.-Teile Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 50 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Beispiel 7
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,1% oder weniger, 2 Gew.-Teile Molybdändisulfidpulver und 0,15 Gew.-Teile Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 50 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Beispiel 8
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,1% oder weniger, 0,5 Gew.-Teile Molybdändisulfidpulver und 0,15 Gew.-Teile Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 50 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei einer Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Beispiel 9
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,1% oder weniger, 3 Gew.-Teile Molybdändisulfidpulver und 0,15 Gew.-Teile Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 50 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Vergleichsbeispiel 2
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,2% oder weniger und 0,15 Gew.-Teile Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 50 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Vergleichsbeispiel 3
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,2% oder weniger, 1 Gew.-Teil Molybdändisulfidpulver und 1 Gew.-Teil Aluminiumpulver mit einer mittleren Korngröße von 75 μm wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Vergleichsbeispiel 4
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80 Gew.-Teile eines künstlichen Graphitpulvers mit einer mittleren Korngröße von 40 μm und einem Aschegehalt von 0,2% oder weniger und 0,5 Gew.-Teile Molybdändisulfidpulver wurden gemischt, wobei die Summe des Graphitpulvers und des danach zugegebenen Bindemittels 100 Gew.-Teile betrug. 20 Gew.-Teile eines Allzweckepoxyharzes wurden zugegeben und bei Normaltemperatur während 1 h geknetet. Danach wurde die Mischung auf eine Korngröße von 400 μm oder weniger zerkleinert und bei einem Druck von 200 MPa auf eine Größe von 7 × 11 × 30 mm formgepresst. Anschliessend wurde dieses geformte Material bei 180°C wärmebehandelt, wodurch eine Kohlebürste gebildet wurde.
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Für die Bürsten der Beispiele 5 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 2 bis 4 erfolgte die Messung der terminalen Störspannung und der Störspannung unter den Bedingungen von AC 230 V und 50 Hz, wobei ein auf der CISPR 14-Norm basierender EMI-Test verwendet wurde. Tabelle 4 und
1 und
2 zeigen die Messergebnisse der terminalen Störspannung. Tabelle 5 und
3 zeigen die Messergebnisse der Störspannung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines in
1 gezeigten Niederfrequenzbereichs. TABELLE 4
TABELLE 5
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Wie in den Tabellen 4 und 5 und 1 bis 3 gezeigt, ist der erzeugte Störpegel mit den Kohlebürsten der Beispiele 1 bis 5, die durch Zugabe von Molybdändisulfid zu dem Kohlegrundmaterial, so dass dieses nicht weniger als 0,5% und nicht mehr als 3% der Gesamtmenge des Kohlegrundmaterials und des Bindemittels ausmacht und Zugabe von Silicium, so dass dieses nicht weniger als 0,5% und nicht mehr als 1% der Gesamtmenge des Kohlegrundmaterials und des Bindemittels ausmacht, hergestellt werden, gleich oder geringer als die Funkrausch-Norm in den Europäischen Ländern und in den Vereinigten Staaten.
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Diese Erfindung ist wie oben beschrieben aufgebaut. Durch Zugabe von bestimmten Metallkomponenten und anorganischen Metallen, wie Molybdändisulfid und Siliciumcarbid in einer vorbestimmten Menge zu dem Kohlegrundmaterial, wird das Funkrauschen verringert und die funkstörungshemmende Eigenschaft kann dauerhaft verbessert werden.
