DE4112029A1

DE4112029A1 - Elektrode fuer den laeufer eines zuendverteilers

Info

Publication number: DE4112029A1
Application number: DE4112029A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Oka; Takeshi Morita; Seigo Hiramoto; Yutaka Ohhashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: US5134257A; DE4112029C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für den Läu fer eines Zündverteilers in einer Verbrennungskraftmaschine und betrifft insbesondere eine Verteilerläuferelektrode mit einer Elektrodenoberfläche, die eine hochohmige Schicht zur Rauschunterdrückung aufweist.

Aus der US-Patentschrift 40 07 342 geht ein herkömmlicher Verteiler hervor, in den eine Läuferelektrode gemäß der Er findung eingebaut werden kann. Dieser Verteiler 1 weist eine Läuferwelle 3, mit der eine Läuferelektrode 2 drehfest verbunden ist, sowie eine Vielzahl von ortsfesten Elektro den 4 auf, die um die Läuferwelle 3 herum angeordnet sind.

Die Läuferelektrode 2 hat einen Elektrodenarm 5, der an ei nem, dem inneren Ende mit der Läuferwelle 3 des Verteilers 1 so verbunden ist, daß er sich mit der Läuferwelle in ei ner Ebene senkrecht zur Läuferwelle 3 dreht. Die Läufer elektrode 2 hat außerdem einen Elektrodenkopf 6, der mit dem anderen, dem äußeren Ende des Elektrodenarms 5 einstüc kig verbunden ist. Der Elektrodenkopf 6 weist ein Paar im wesentlichen ebene Flächen 7, die sich im wesentlichen pa rallel zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms 5 erstrecken, sowie eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungs fläche 8 auf, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Um drehungsebene des Elektrodenarms 5 erstreckt. Die Entla dungsfläche 8 kann so zu den ortsfesten Elektroden 4 des Verteilers 1 weisen, daß sukzessive ein Entladungsspalt 9 zwischen der Entladungsfläche 8 und den aufeinanderfolgend angeordneten ortsfesten Elektroden 4 gebildet wird, während die Läuferelektrode 2 umläuft. Wie am besten in Fig. 19 zu sehen ist, sind die ebenen parallelen Flächen 7 ebenso wie die Entladungsfläche 8 mit einer einen hohen elektrischen Widerstand aufweisenden, das heißt einer hochohmigen Schicht 10 überzogen, um die Rauschen erzeugende Strahlung zu unterdrücken. Die hochohmige Schicht 10 besteht aus ei nem Oxid, beispielsweise Siliziumdioxid, Kupferoxid, Alumi niumoxid oder Invaroxid.

Bei dieser Läuferelektrode 2 ist die Entladungsfläche des Grundmaterials des Elektrodenkopfes 6 vollständig mit der hochohmigen Schicht 10 überzogen, so daß eine elektrische Entladung zwischen der Läuferelektrode 2 und den ortsfesten Elektroden 4 nicht zwischen der äußeren Umfangsfläche der hochohmigen Schicht 10 und der ortsfesten Elektrode 4 stattfinden kann. Statt dessen erfolgt diese Entladung auf grund eines Isolierdurchbruchs eines Teils der hochohmigen Schicht 10, verursacht durch eine Hauptentladung, die durch eine Teilentladung induziert wird, welche an einer Grenz fläche zwischen der Entladungsfläche des Elektrodenkopfes 6 und der Innenfläche der hochohmigen Schicht 10, an der die Schicht 10 am Elektrodenkopf 6 befestigt ist, erzeugt wird. Deshalb ist es schwer, überhaupt eine anfängliche Hauptent ladung zu veranlassen und diese stabil zu erhalten. Das be deutet, daß es schwierig ist, eine wirksame und zuverläs sige Rauschunterdrückung zu erzielen.

Die hochohmige Schicht 10 wird durch ein Oberflächenbehand lungsverfahren geschaffen, welches mindestens die folgenden Behandlungsschritte entweder allein oder in Kombination aufweist:

1. Flammspritzen einer hochohmigen Substanz auf die Läuferelektrode;
2. Flammspritzen eines Metalls mit hohem elektri schen Widerstand in oxidiertem Zustand und Oxidieren des flammgespritzten Metalls;
3. Oxidieren eines Metalls mit hohem elektrischen Widerstand in oxidiertem Zustand und Flammspritzen des oxi dierten Metalls.

Bei diesem Verfahren entstehen jedoch viele Mängel in Form von Hohlräumen oder Leerstellen, und zwar nicht nur an der Grenzfläche zwischen der Elektrode und der flammgespritzten Schicht, sondern auch in der flammgespritzten Schicht selbst, so daß das Haftvermögen der Schicht an der Läufer elektrode gering ist und geringfügige Änderungen in den Flammspritzbedingungen eine große Auswirkung auf den Rauschunterdrückungseffekt der flammgespritzten Schicht ha ben.

Ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Läuferelektrode eines Verteilers ist in der japanischen Patentveröffentli chung Nr. 61-38 351 offenbart, welches mindestens eine Schicht aus Si-Lack oder SiO₂-Folie unter Einschluß eines organischen Bindemittels aufweist, die mittels eines orga nischen Materials mit einer dünnen Läuferelektrode verbun den ist. Bei dieser Anordnung liegt ein verhältnismäßig dünner Elektrodenkopf an seiner Entladungsfläche im Entla dungsspalt bloß, um eine schmale Oberfläche darzubieten, damit die Rauschunterdrückungswirkung verbessert werden kann. Da bei dieser Läuferelektrode eines Verteilers jedoch das zum Verbinden des Si-Lacks oder der SiO₂-Folie mit der Elektrode benutzte organische Material elektrischen Licht bögen und dem bei der Lichtbogenbildung im Entladungsspalt erzeugten O₃-Gas oder NO_x-Gas ausgesetzt ist, nimmt seine Qualität schnell ab, und der Si-Lack oder die SiO₂-Folie läßt sich verhältnismäßig leicht ablösen, was die Lebens dauer der Läuferelektrode verkürzt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine von den erwähn ten Problemen freie Läuferelektrode eines Verteilers zu schaffen, die eine zuverlässige und stabile und deshalb bessere Rauschunterdrückungswirkung hat und bei der eine hochohmige Schicht mit ausreichendem Haftvermögen an der Läuferelektrode befestigt ist. Diese hochohmige Schicht soll trotz ihrer besseren Rauschunterdrückungswirkung fest mit der Elektrode verhaftet sein.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Läuferelektrode für einen Verteiler geschaffen, der eine Läuferwelle sowie eine Vielzahl von um die Läuferwelle angeordneten, ortsfesten Elektroden aufweist. Die Läufer elektrode hat einen Elektrodenarm, der an einem Ende mit der Läuferwelle des Verteilers drehfest verbindbar ist, so wie einen Elektrodenkopf, der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms verbunden ist. Der Elektrodenkopf weist ein Paar im wesentlichen ebene Oberflächen auf, die sich im we sentlichen parallel zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms erstrecken, sowie eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms erstreckt. Die Entla dungsfläche kann den ortsfesten Elektroden des Verteilers so zugewandt werden, daß sie während der Drehbewegung einen Entladungsspalt mit ihnen begrenzt. Mindestens an den bei den ebenen Flächen des Elektrodenkopfes ist eine hochohmige Schicht befestigt, die ein Material, einschließlich eines keramischen Werkstoffs aufweist, welcher an der Entladungs oberfläche die Unterdrückung der Abstrahlung störender elektrischer magnetischer Wellen bewirkt.

Das Material für die hochohmige Schicht kann SiC als Haupt bestandteil enthalten und vorzugsweise von 10% bis 70% SiC sowie ein Gemisch aus SiO_x, Si und C aufweisen, wobei SiC : C : Si : SiO_x=1 : a : b : c (O<x<2, O<a<4, O<b<4 und O<c<10) noch mehr bevorzugt wird.

Die hochohmige Schicht kann sowohl an der Entladungsfläche als auch an den beiden ebenen Flächen oder nur an den bei den ebenen Flächen befestigt sein, wobei dann die gekrümmte Entladungsfläche des Elektrodenkopfes zum Entladungsspalt bloßliegt.

Die gekrümmte Entladungsfläche kann Erhebungen und Vertie fungen aufweisen, die sich insgesamt senkrecht zur Umdre hungsebene erstrecken, und sie kann ein wellen- oder kamm förmiges Profil haben.

Die hochohmige Schicht kann eine erste keramische Schicht aus einem keramischen Werkstoff mit guter Rauschunterdrüc kungseigenschaft an der Außenfläche und eine zweite kerami sche Schicht aus einem keramischen Werkstoff aufweisen, der gutes Haftvermögen hat, wo die Schicht am Elektrodenkopf befestigt ist. Der erste keramische Werkstoff kann Nitrid keramik oder Carbidkeramik, beispielsweise Siliziumcarbid aufweisen, während der zweite keramische Werkstoff Oxidke ramik, wie Aluminiumoxid und Siliziumoxid aufweisen kann.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Verteilerläu ferelektrode gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Läufer elektrode;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 ein Schema zur Erläuterung, wie eine elektrische Entladung zwischen der Läuferelektrode und der ortsfesten Elektrode stattfindet;

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbei spiel einer Läuferelektrode gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbei spiel einer Läuferelektrode gemäß der Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 4, die jedoch eine Abwandlung der Läuferelektrode gemäß der Er findung zeigt;

Fig. 9 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 8, die jedoch eine weitere Abwandlung der Läuferelektrode gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Läuferelektrode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er findung;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Läuferelektrode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er findung;

Fig. 12 und 13 Ansichten zur Erläuterung eines Systems der hochohmigen Schicht an der Läuferelektrode gemäß der Erfindung;

Fig. 14 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 4, die jedoch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Läuferelektrode gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 15 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 14, die jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel der Läuferelek trode gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 16 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 14, die jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel der Läuferelek trode gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 17 eine Ansicht eines typischen Verteilers, bei dem die Läuferelektrode gemäß der Erfindung verwendbar ist;

Fig. 18 eine Draufsicht auf den Verteiler gemäß Fig. 17 zur Darstellung des Verhältnisses zwischen der Läuferelektrode und den ortsfesten Elektroden;

Fig. 19 einen Schnitt durch die Läuferelektrode und die ortsfeste Elektrode gemäß Fig. 18.

In den Fig. 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Läu ferelektrode 12 gemäß der Erfindung für einen Verteiler dargestellt, die beispielsweise statt der in Fig. 17 und 18 dargestellten Läuferelektrode 2 in den Verteiler 1 einge baut werden kann.

Die Läuferelektrode 12 weist einen Elektrodenarm 15 auf, der mit seinem einen, dem inneren Ende mit der Läuferwelle 3 des Verteilers 1 fest so verbindbar ist, daß er sich mit ihr in einer Ebene senkrecht zur Läuferwelle 3 dreht. Die Läuferelektrode 12 weist auch einen Elektrodenkopf 16 auf, der mit dem anderen, dem äußeren Ende des Elektrodenarms 15 einstückig verbunden ist. Der Elektrodenkopf 16 hat ein Paar im wesentlichen ebene Flächen 17, die sich im wesent lichen parallel zur Drehebene des Elektrodenarms 15 er strecken, sowie eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche 18, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Drehebene des Elektrodenarms 15 erstreckt. Die Entla dungsfläche 18 kann den ortsfesten Elektroden 4 des Vertei lers 1 so zugewandt werden, daß sie während des Umlaufs der Läuferelektrode 12 der Reihe nach den Entladungsspalt 9 zwischen der Entladungsfläche 18 und den aufeinanderfolgen den ortsfesten Elektroden 4 begrenzt. Der Elektrodenkopf 16 ist zwar als ein langgestrecktes Teil dargestellt, welches sich quer zur Längserstreckung des Elektrodenarms 15 er streckt, es können aber viele Abwandlungen an der Gestalt des Elektrodenkopfes 16 vorgenommen werden, sofern nur die ebenen Flächen 17 und die Entladungsfläche 18 vorhanden sind. Die Läuferelektrode 12 besteht aus Messing oder rost freiem Stahl, kann aber auch aus jedem beliebigen, elek trisch leitfähigen Material oder aus Halbleitermaterial ge macht sein.

Gemäß der Erfindung weist die Läuferelektrode 12 eine Schicht 20 mit hohem elektrischem Widerstand auf, die min destens an den im wesentlichen ebenen Flächen 17 des Elek trodenkopfes 16 befestigt ist. Das bedeutet, daß diese hoch ohmige Schicht 20 an der Entladungsfläche 18 ebenso wie an den beiden ebenen Flächen 17 befestigt sein kann, daß sie aber auch nur an jeder der beiden im wesentlichen ebenen Flächen 17 fest angebracht sein kann, so daß die gekrümmte Entladungsfläche 18 des Elektrodenkopfes 16 im Entladungs spalt 9 freiliegt. Die freiliegende, gekrümmte Entladungs fläche 18 des Elektrodenkopfes 16 hat eine Abmessung in der Breite von 3 mm oder weniger, vorzugsweise etwa 0,5 mm in Richtung senkrecht zur Drehebene gemessen. Die Breitendi mension der bloßliegenden Entladungsfläche 18 sollte gerin ger sein als die Breite der ortsfesten Elektroden 4 des Verteilers, damit sichergestellt ist, daß an der Entla dungsfläche 18 des leitfähigen Elektrodenkopfes 16 eine elektrische Entladung stattfindet.

Die hochohmige Schicht 20 besteht aus einem Werkstoff, der Keramik einschließt, um die Strahlung elektromagnetischer Wellen, die Rauschen hervorruft, an der Entladungsfläche 18 unterdrücken zu können. Die hochohmige Schicht 20 muß so zusammengesetzt sein, daß sie hinsichtlich statischer Kapa zität und des Dielektrizitätsverlustes ausgeglichene Eigen schaften hat. Das muß so sein, weil es einerseits nötig ist, eine ausreichend große elektrische Ladung aufzubauen, damit eine Teilentladung an der Läuferelektrode erleichtert wird, die ihrerseits die Hauptentladung zwischen der Läu ferelektrode und den ortsfesten Elektroden verursacht. An dererseits besteht diese Notwendigkeit, um überschüssige elektrische Ladung freizusetzen, damit es nicht zu einer unstabilen Entladung kommt, die sonst durch die übermäßig große Ladung induziert wird. Solche Bedingungen können er reicht werden durch den Zusatz des dielektrischen SiO_x ebenso wie der elektrisch leitfähigen Stoffe C und Si zu SiC, bei dem es sich um ein Dielektrikum und einer Stoff mit hohem Dielektrizitätsverlust handelt. Deshalb enthält der Werkstoff der hochohmigen Schicht 20 SiC als Hauptbe standteil und kann von 10% bis 70% SiC und ein Gemisch aus SiO_x, Si und C aufweisen, wobei er vorzugsweise SiC : C : Si : SiO_x=1 : a : b : c (O<x<2, O<a<4, O<b<4 und O<c<10) auf weist. Eine derartige hochohmige Schicht 20 läßt sich er zielen mittels Laservakuumverdampfung, einem Verfahren, welches aus der US-Patentschrift 48 16 293 hervorgeht, in welcher der keramische Werkstoff, beispielsweise SiC-Mate rial, mittels eines Laserstrahls so verdampft wird, daß sich der verdampfte Stoff auf dem Elektrodenkopf 16 nieder schlägt.

Als ein Werkstoff der Zusammensetzung SiC₁×₅O₀×₅ (Si=1) als hochohmige Schicht 20 benutzt wurde, hatte die Läuferelek trode eine anfängliche Entladungsspannung von 7,2 kV bis 7,9 kV, und der anfängliche Entladungsstrom lag bei 1,3 A bis 1,8 A. Diese Werte sind den anfänglichen Entladungs merkmalen überlegen, wenn man sie vergleicht mit der Elek trode mit SiO_x-Schicht, bei der die anfängliche Entladungs spannung von 8,0 kV bis 9,3 kV und der anfängliche Entla dungsstrom von 2,2 A bis 3,2 A beträgt und im Vergleich zu einer Elektrode ohne jede hochohmige Schicht, bei der die anfängliche Entladungsspannung 12 kV und der anfängliche Entladungsstrom 5 A ist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die im wesentli chen gekrümmte Entladungsfläche 18 des Elektrodenkopfes 16 eine Vielzahl von Erhebungen 21 und Vertiefungen 22, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Umdrehungsebene er strecken und ein im wesentlichen wellenartiges Profil 23 bilden, bei dem eine der Erhebungen 21 auf der Längsmittel linie der Läuferelektrode liegt. Gemäß einer Alternative kann auch eine der Vertiefungen 22 auf der Längsmittellinie der Läuferelektrode 12 angeordnet sein. Andere Beispiele von abgewandelten Anordnungen sind in den Fig. 6 und 7 ge zeigt, wo hohe Erhebungen 24 und tiefe Vertiefungen 25 ge meinsam ein im wesentlichen kammartiges Profil 26 bestim men, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, und wo die Erhebungen 21 und Vertiefungen 22 lediglich im mittleren Abschnitt der gekrümmten Entladungsfläche 18 vorgesehen sind, um teil weise ein welliges Profil 27 zu bestimmen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.

Die in Fig. 1 bis 5 gezeigten, im wesentlichen ebenen Flä chen 17 der Läuferelektrode 12 sind im Verhältnis zueinan der verjüngt oder abgeschrägt, um dem Elektrodenkopf 16 an der gekrümmten Entladungsfläche 18 eine geringere Dicke zu geben. Entsprechend sind auch die hochohmigen Schichten 20 auf den verjüngten, ebenen Flächen 17 abgeschrägt oder ver jüngt im Verhältnis zueinander. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 5 ist eine der ebenen Flächen 17 und damit die darauf befindliche hochohmige Schicht 20 parallel zur Erstreckungsrichtung des Elektrodenarms 15 vorgesehen, wäh rend die andere ebene Fläche 17 mit der hochohmigen Schicht 20 darauf abgeschrägt ist. Fig. 8 zeigt einen Elektroden kopf, bei dem beide ebenen Flächen 17 und die darauf ange ordneten hochohmigen Schichten 20 abgeschrägt sind, Fig. 9 zeigt, daß eine der ebenen Flächen 17 mit der hochohmigen Schicht 20 darauf einen Bereich von verringerter Dicke hat, der durch eine in Querrichtung verlaufende Stufe bestimmt ist, während die andere ebene Fläche 17 mit ihrer hochohmi gen Schicht 20 parallel zum Elektrodenarm 15 verläuft, so daß der Elektrodenkopf 16 an der gekrümmten Entladungsflä che 18 geringere Dicke aufweist.

Fig. 10 zeigt eine weitere Läuferelektrode 12 für einen Verteiler, die einen abgeschrägten Elektrodenkopf 16 mit glatt gekrümmter Entladungsfläche 18 von glatt gekrümmtem Profil 28 aufweist, und Fig. 11 zeigt einen Elektrodenkopf 16 von gleichmäßiger Dicke, der aber ein welliges Profil ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten hat.

Als Beispiel wurde eine Läuferelektrode 12 hergestellt, wie sie in den Fig. 1 bis 4 zu sehen ist. Diese Läuferelektrode 12 wurde aus Messing in einer Dicke von 1,2 mm gefertigt. Der Läuferkopf hatte einen Neigungswinkel von 15° und eine Dicke von 0,5 mm an der Spitze, wo ein wellenförmiger Umriß neun Erhebungen von 60° hat. Es wurden verschiedene hochoh mige Schichten 20 hergestellt und geprüft, die SiC, C und Si innerhalb eines Zusammensetzungsbereichs von SiC : C : Si=1 : x : y (O<x<2, O<y<1) enthielten. Die Versuchser gebnisse zeigten, daß die Entladungsanfangsspannung dieser Läuferelektrode mit der hochohmigen Schicht 20 geringer war als 6 kV, während sie ohne Schicht mit hohem elektrischen Widerstand 12 kV betrug. Diese Verbesserung war besonders signifikant für den Fall, daß SiC : C : Si=1 : 1,6 : 0,6. Die hoch ohmige Schicht 20 dieser Zusammensetzung wies ein System auf, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.

Es wurde ähnlich dem vorhergehenden Beispiel eine weitere Läuferelektrode 12 hergestellt und Versuchen unterzogen, die allerdings andere hochohmige Schichten 20 in einem Zu sammensetzungsbereich von SiC : C : Si : SiO₂=1 : x : y : z (O<x<2, O<y<1, O<z<2) aufwies. Die Entladungsanfangsspannung von 12 kV ohne hochohmige Schicht 20 wurde mit der zuvor ge nannten hochohmigen Schicht auf weniger als 6 kV verringert. Diese Verbesserung war besonders signifikant für den Fall, daß SiC : C : Si : SiO₂=1 : 1,6 : 0,6 : 0,4. Die hochohmige Schicht 20 dieser Zusammensetzung wies ein System gemäß Fig. 13 auf, aus der ersichtlich ist, daß SiC, C, Si und SiO₂ in einem Gemisch vorliegen. Die Läuferelektrode 12 kann folglich elektrische Entladung mit einer sehr geringen Entladungs spannung auslösen und trotzdem den Entladungsstrom wegen der Wechselwirkungen des SiO₂ herabsetzen, bei dem es sich um ein Material mit niedrigem Dielektrizitätsverlust han delt. Das ist nötig, um die für das Auslösen der Entladung erforderliche elektrische Ladung zu erzeugen oder zu erhal ten. SiC, bei dem es sich um ein Material mit hohem Dielek trizitätsverlust handelt, hat eine höhere Funktion hin sichtlich des Löschens von überschüssiger Entladung; C überträgt elektrische Ladung rasch, und Si überträgt elek trische Ladung langsam. Die hochohmige Schicht kann auch andere Substanzen oder Oxide von Si, C oder sonstigen Ele menten enthalten, sofern SiC als Hauptbestandteil darin enthalten ist.

Das Verfahren zum Herstellen der hochohmigen Schicht 20 ge mäß der Erfindung kann beispielsweise ein Vakuumdampfnie derschlagsverfahren aufweisen, beispielsweise Dampfnieder schlag mittels eines Elektronenstrahls, sowie ein Wider standsheizverfahren, ein Verfahren der Filmbeschichtung mittels physikalischer Gasphase, wie das Aufspritzen, ein Verfahren der Filmbildung mittels chemischer Reaktion aus der Gasphase, wie das chemische Dampfniederschlagsverfah ren, ein Verfahren der Filmbildung aus einer flüssigen Phase, bei dem ein flüssiger Werkstoff in einem Lösungsmit tel aufgetragen wird, sowie ein Flammspritzverfahren. Die hochohmige Schicht 20 wird am Elektrodenkopf ohne Verwen dung eines organischen Haft- oder Klebematerials befestigt, und trotzdem läßt sich die hochohmige Schicht 20 nicht leicht vom Elektrodenkopf trennen, selbst dann nicht, wenn sie den hohen Temperaturen eines elektrischen Lichtbogens sowie dem durch den Lichtbogen erzeugten O₂-Gas und NO_x-Gas ausgesetzt wird. Deshalb hat die Läuferelektrode eine gute Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit. Insbesondere ange sichts der Tatsache, daß die gemäß einem der zuvor genann ten Verfahren, außer dem Flammspritzen, hergestellte hoch ohmige Schicht 20 dicht ist und die Entladung über den Ent ladungsspalt etwa an der Zwischenstelle oder Grenzfläche zwischen der hochohmigen Schicht 20 und dem Elektrodenkopf 16 stattfindet, bewegt sich der Entladungsort bzw. der Schenkel des Lichtbogens nicht nach oben und unten herum, so daß die Entladung mit einer im wesentlichen konstanten Entladungsspannung beginnt. Die hochohmige Schicht 20 kann auch Partikel enthalten, wie Fig. 12 zeigt, vorausgesetzt, daß die Schicht dicht ist.

Während des Ausbildens der hochohmigen Schicht 20 durch Dampfniederschlag kann die Menge des in der hochohmigen Schicht enthaltenen Si-Oxids durch Zusatz von Sauerstoffgas oder einem oxidierenden Gas oder durch Verringerung des Va kuumgrades erhöht oder durch Zusatz eines inerten Gases, eines nicht oxidierenden oder reduzierenden Gases oder durch Verstärken des Vakuums erniedrigt werden. Der bevor zugte Sauerstoffgehalt des Oxides von Si liegt bei O<x<2 für SiO_x.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine hochohmige Schicht 30 eine erste Schicht 31 aus einem ersten keramischen Werkstoff und eine zweite Schicht 32 aus einem anderen, zweiten keramischen Werkstoff aufweist, wo bei sich die keramischen Werkstoffe hinsichtlich ihrer Zu sammensetzung unterscheiden und durch eine zwischen ihnen bestimmte Grenze getrennt sind. Die erste keramische Schicht 31 weist einen keramischen Werkstoff, wie Carbidke ramik oder Nitridkeramik mit guter Rauschunterdrückungscha rakteristik an der Außenfläche des Elektrodenkopfes 16 auf, und die zweite keramische Schicht 32 weist einen kerami schen Werkstoff, wie Oxidkeramik auf, die gute Haftmerkmale hinsichtlich des Elektrodenkopfes 16 hat.

Die zweite keramische Schicht 32 ist auf einem aus rost freiem Stahl bestehenden Elektrodenkopf 16 im Vakuumnieder schlagsverfahren aufgebracht, beispielsweise durch ein Dampfniederschlagsverfahren mittels Elektronenstrahl und Aufsprühen. Der keramische Werkstoff, der gute Haftung zum Elektrodenkopf 16 besitzt, kann Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Zirkonoxid sein, wobei Aluminiumoxid bevorzugt wird. Auf der zweiten keramischen Schicht 32 ist die erste kera mische Schicht 31 aus Carbidkeramik, vorzugsweise Silizium carbid oder Nitridkeramik geschaffen. Es ist zweckmäßig, der zweiten keramischen Schicht 32 eine Dicke von 1 µm bis 5 µm und der ersten keramischen Schicht 31 eine Dicke von 3 µm bis 7 µm zu geben, wobei die Gesamtdicke der ersten und zweiten Schicht 31 und 32 dann 5 µm bis 10 µm beträgt. Gegebenenfalls kann die Erzeugung der ersten und zweiten keramischen Schichten 31 und 32 auch wiederholt werden, um einen ganzen Schichtaufbau zu erhalten.

In einem Beispiel wurde auf einer Läuferelektrode 21 aus rostfreiem Stahl eine zweite keramische Schicht 32 aus Alu miniumoxid in einer Dicke von 3 µm mittels des Elektronen strahl-Dampfniederschlagsverfahrens geschaffen, und eine erste keramische Schicht 31 aus Siliziumcarbid in einer Dicke von 5 µm wurde auf der zweiten keramischen Schicht 32 erzeugt. Die Verteilerentladungsspannung, die die Störer zeugung einer so geschaffenen Läuferelektrode beeinflußt, betrug etwa 50% derjenigen einer Läuferelektrode ohne eine hochohmige Schicht aus Keramik.

Fig. 15 zeigt eine weitere hochohmige Schicht 33, die zu sätzlich zu der ersten und zweiten keramischen Schicht 31 und 32 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14 noch eine Zwischenschicht 34 in einer Dicke von 3 µm bis 6 µm auf weist. Die Zwischenschicht 34 kann einen dritten kerami schen Werkstoff aufweisen, beispielsweise Siliziumoxid, welches gute Hafteigenschaften sowohl für die erste als auch für die zweite Schicht 31 und 32 hat. Bevorzugtes Ma terial für die Zwischenschicht 34 ist deshalb Siliziumoxid, weil es leicht im Dampfniederschlagsverfahren aufgebracht, rasch erzeugt wird und keinen nachteiligen Einfluß auf den Effekt der Unterdrückung elektromagnetischer Wellen hat, die Rauschen erzeugen.

Als Beispiel wurde auf einer Läuferelektrode 21 aus rost freiem Stahl eine zweite keramische Schicht 32 aus Alumini umoxid in einer Dicke von 1 µm im Dampfniederschlagsverfah ren mittels Elektronenstrahl geschaffen, auf der zweiten keramischen Schicht 32 wurde eine Zwischenschicht 34 aus Siliziumoxid in einer Dicke von 5 µm geschaffen, und auf der Zwischenschicht 34 wurde eine erste keramische Schicht 31 aus Siliziumcarbid in einer Dicke von 2 µm geschaffen. Die Verteilerentladungsspannung, die die Störerzeugung ei ner auf diese Weise hergestellten Läuferelektrode beein flußt, betrug etwa 50% der Läuferelektrode ohne jede hoch ohmige Schicht aus Keramik. Im Vergleich zu dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel war darüber hinaus noch die für das Dampfniederschlagsverfahren benötigte Gesamtzeit um etwa 20% geringer.

Bei dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel weist eine hochohmige Schicht 35 eine erste und zweite keramische Schicht 31 und 32 mit unterschiedlichem Zusammensetzungs verhältnis auf. Die erste keramische Schicht 31 besteht aus Siliziumcarbid und die zweite keramische Schicht 32 aus ei nem Gemisch aus Siliziumcarbid und Siliziumoxid, wobei die Konzentration an Siliziumoxid in Richtung der Dicke von der Innenfläche der hochohmigen Schicht 35 zu ihrer Außenfläche abnirmt.

Eine solche hochohmige Schicht 35 läßt sich erzeugen durch allmähliches Zuführen eines oxidierenden Gases, beispiels weise Sauerstoffgas oder Ozon zu dem Dampfniederschlagsge fäß während des Dampfniederschlagsverfahrens. Aufgrund des zugefügten oxidierenden Gases wird aus einem Teil des ver dampften Siliziumcarbids Siliziumoxid, und es wird ein ke ramischer Werkstoff mit starkem Haftvermögen für die Läu ferelektrode 21 geschaffen, der als zweite keramische Schicht 32 geeignet ist. Wenn die zweite keramische Schicht 32 in einer bestimmten Dicke gebildet ist, wird der Zufluß des oxidierenden Gases angehalten oder ein reduzierendes Gas, beispielsweise Wasserstoffgas oder Kohlenmonoxidgas in das Vakuumgefäß eingeleitet, um die Oxidation des Silizium carbids zu verhindern, damit die erste keramische Schicht 31 aus Siliziumcarbid gebildet werden kann. Es ist zweck mäßig, die Dicke der zweiten keramischen Schicht 32 von 1 µm bis 5 µm und die Dicke der ersten keramischen Schicht 31 von 3 µm bis 7 µm zu wählen, so daß die Gesamtdicke von 5 µm bis 10 µm beträgt.

Als Beispiel wurde auf einer Läuferelektrode 21 aus rost freiem Stahl eine zweite keramische Schicht 32 in einer Dicke von 3 µm durch Dampfniederschlag mittels Elektronen strahl geschaffen, wobei Siliziumcarbid als keramisches Ma terial diente, während Sauerstoffgas in die Vakuumnieder schlagskammer eingeleitet wurde. Anschließend wurde auf der zweiten keramischen Schicht 32 die erste keramische Schicht 31 in einer Dicke von 5 µm gebildet, während statt des Sau erstoffs Wasserstoff in die Niederschlagskammer eingeleitet wurde. Die Verteilerentladungsspannung der Läuferelektrode 21, die die Rauscherzeugung beeinflußt, war um etwa 40% im Vergleich zur Läuferelektrode ohne jegliche hochohmige Schicht aus Keramik reduziert. Außerdem kann das Dampfnie derschlagsverfahren vereinfacht werden, weil ein einziger keramischer Werkstoff für das Verdampfen benutzt werden kann.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, weist die Läuferelektrode eines Verteilers gemäß der Erfindung eine Schicht mit hohem elektrischem Widerstand auf, die minde stens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen befe stigt ist und ein Material, einschließlich Keramik auf weist, welches an der Entladungsfläche die Strahlung elek tromagnetischer Wellen, welche Rauschen verursachen, wirk sam unterdrückt. Die hochohmige Schicht kann einen ersten keramischen Werkstoff mit guter Rauschunterdrückungscharak teristik an der Entladungsfläche und einen zweiten kerami schen Werkstoff mit guter Hafteigenschaft an der Verbin dungsstelle zum Elektrodenkopf aufweisen. Aus diesem Grund hat die Läuferelektrode eine bessere Rauschunterdrückungs wirkung, die zuverlässig und stabil zur Verfügung steht. Außerdem ist die hochohmige Schicht mit ausreichender Haf tung fest angebracht.

Claims

1. Läuferelektrode für einen Verteiler mit einer Läufer welle und mehreren um die Läuferwelle angeordneten, orts festen Elektroden, gekennzeichnet durch

- einen Elektrodenarm (15), der an einem Ende mit der Drehwelle (3) des Verteilers (1) drehfest verbindbar ist;
- einen Elektrodenkopf (16), der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms (15) verbunden ist und ein Paar im we sentlichen ebene Oberflächen (17) im wesentlichen parallel zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms und eine im wesent lichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche (18) im wesent lichen rechtwinklig zu der Drehebene des Elektrodenarms aufweist, wobei die Entladungsfläche (18) den ortsfesten Elektroden (4) des Verteilers (1) zuwendbar ist und mit ih nen einen Elektrodenspalt (9) begrenzt, und
- eine hochohmige Schicht (20; 30; 33; 35), die minde stens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen (17) des Elektrodenkopfes (16) befestigt ist und ein Material, ein schließlich einer Keramik, aufweist, welche das Unterdruc ken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursa chender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt.

2. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht (20; 30; 33; 35) SiC als Hauptbestandteil enthält.

3. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht 10% bis 70% SiC und ein Gemisch aus SiO_x, Si und C aufweist.

4. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht SiC : C : Si : SiO_x=1 : a : b : c (O<x<2, O<a<4, O<b<4 und O<c<10) aufweist.

5. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die hochohmige Schicht (20) an der Entladungsflä che (18) und auch an den beiden im wesentlichen ebenen Flä chen (17) befestigt ist.

6. Läuferelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht 10% bis 70% SiC und ein Gemisch aus SiO_x, Si und C aufweist.

7. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß an jeder der beiden im wesentlichen ebenen Flächen (17) eine hochohmige Schicht befestigt ist, und daß die ge krümmte Entladungsfläche (18) des Elektrodenkopfes (16) zum Entladungsspalt (9) bloßliegt.

8. Läuferelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht 10% bis 70% SiC und ein Gemisch aus SiO_x, Si und C aufweist.

9. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die im wesentlichen gekrümmte Entladungsfläche (18) eine Vielzahl von Erhebungen (21; 24) und Vertiefungen (22; 25) aufweist, die sich im wesentlichen rechtwinklig zu der Umdrehungsebene erstrecken.

10. Läuferelektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Erhebungen (21) und Vertiefungen (22) ein im wesentlichen wellenförmiges Profil (23) begrenzen.

11. Läuferelektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Erhebungen (24) und Vertiefungen (25) ein im wesentlichen kammartiges Profil (26) begrenzen.

12. Läuferelektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Erhebungen und Vertiefungen nur im mittleren Teil (27) der gekrümmten Entladungsfläche (18) ausgebildet sind.

13. Läuferelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die bloßliegende, gekrümmte Entladungsfläche (18) des Elektrodenkopfes (16) eine Breitendimension in Richtung senkrecht zur Umdrehungsebene von 3 mm oder weniger hat.

14. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die im wesentlichen ebenen Flächen (17) parallel zur Umdrehungsebene im Verhältnis zueinander so abgeschrägt sind, daß sie dem Elektrodenkopf (16) an der gekrümmten Entladungsfläche (18) eine geringere Dicke verleihen.

15. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Elektrodenkopf (16) einen Bereich von verrin gerter Dicke aufweist, der dem Elektrodenkopf an der ge krümmten Oberfläche (18) eine kleinere Dicke verleiht.

16. Läuferelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die hochohmige Schicht (30) eine erste keramische Schicht (31) aus einem ersten keramischen Werkstoff von guter Rauschunterdrückungseigenschaft an einer Außenfläche der hochohmigen Schicht und eine zweite keramische Schicht (32) aus einem zweiten keramischen Werkstoff aufweist, der gute Hafteigenschaften an einer Oberfläche aufweist, an der die hochohmige Schicht an den ebenen Flächen (17) des Elek trodenkopfes (16) befestigt ist.

17. Läuferelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der erste keramische Werkstoff Carbidkeramik und der zweite keramische Werkstoff Oxidkeramik aufweist.

18. Läuferelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die Carbidkeramik Siliziumcarbid und die Oxidkera mik Aluminiumoxid aufweist.

19. Läuferelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der erste keramische Werkstoff Nitridkeramik und der zweite keramische Werkstoff Oxidkeramik aufweist.

20. Läuferelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der erste keramische Werkstoff Carbidkeramik und der zweite keramische Werkstoff Carbidkeramik und Oxidkera mik aufweist.

21. Läuferelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der erste keramische Werkstoff Siliziumcarbid und der zweite keramische Werkstoff Siliziumcarbid und Silizi umoxid aufweist.

22. Läuferelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die hochohmige Schicht eine zwischen der ersten (31) und zweiten (32) keramischen Schicht angeordnete Zwi schenschicht (34) aufweist, und daß die Zwischenschicht einen dritten keramischen Werkstoff aufweist, der gute Hafteigenschaften sowohl für die erste als auch für die zweite keramische Schicht hat.

23. Läuferelektrode nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß der dritte keramische Werkstoff Siliziumoxid auf weist.