DE4112029C2

DE4112029C2 - Läuferelektrode für einen Verteiler

Info

Publication number: DE4112029C2
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: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: DE4112029A1; US5134257A

Description

Die Erfindung betrifft eine Läuferelektrode für einen Verteiler mit einer Läuferwelle und mehreren um die Läuferwelle angeordneten ortsfesten Elektroden mit Elektrodenarm, der an einem Ende mit der Drehwelle des Verteilers drehfest verbunden ist; mit einem Elektrodenkopf, der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms verbunden ist und ein Paar im wesentlichen ebene Oberflächen im wesentlichen parallel zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms und eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche im wesentlichen rechtwinklig zu der Drehebene des Elektrodenarms aufweist, wobei die Entladungsfläche den ortsfesten Elektroden des Verteilers zuwendbar ist und mit ihnen einen Elektrodenspalt begrenzt; und mit einer hochohmigen Schicht, die mindestens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen des Elektrodenkopfes befestigt ist und Keramik aufweist, welche das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt.

Zum besseren Verständnis sei zunächst ein herkömmlicher Verteiler anhand der Fig. 17-19 beschrieben. Ein derartiger Verteiler ist u. a. aus der US-PS 4 007 342 bekannt. Dieser Verteiler 1 weist eine Läuferwelle 3, mit der eine Läuferelektrode 2 drehfest verbunden ist, sowie eine Vielzahl von ortsfesten Elektroden 4 auf, die um die Läuferwelle 3 herum angeordnet sind (siehe auch Fig. 18). Die Läuferelektrode 2 hat einen Elektrodenarm 5, der an einem, dem inneren Ende mit der Läuferwelle 3 des Verteilers 1 so verbunden ist, daß er sich mit der Läuferwelle in einer Ebene senkrecht zur Läuferwelle 3 dreht. Die Läuferelektrode 2 hat außerdem einen Elektrodenkopf 6, der mit dem anderen, dem äußeren Ende des Elektrodenarms 5 einstückig verbunden ist. Der Elektrodenkopf 6 weist ein Paar im wesentlichen ebene Flächen 7, die sich im wesentlichen parallel zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms 5 erstrecken, sowie eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche 8 auf, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms 5 erstreckt. Die Entladungsfläche 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 einem Oxid, beispielsweise Siliziumdioxid, Kupferoxid, Aluminiumoxid oder Invaroxid.

Bei der bekannten 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 aufgrund eines Isolierdurchbruchs eines Teils der hochohmigen Schicht 10, verursacht durch eine Hauptentladung, die durch eine Teilentladung induziert wird, welche an einer Grenzfläche 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 Hauptentladung zu veranlassen und diese stabil zu erhalten. Das bedeutet, daß es schwierig ist, eine wirksame und zuverlässige Rauschunterdrückung zu erzielen. Die hochohmige Schicht 10 wird durch ein Oberflächenbehandlungsverfahren geschaffen, welches mindestens die folgenden Behandlungsschritte entweder allein oder in Kombination aufweist:

- Flammspritzen einer hochohmigen Substanz auf die Läuferelektrode;
- Flammspritzen eines Metalls mit hohem elektrischen Widerstand in oxidiertem Zustand und Oxidieren des flammgespritzten Metalls;
- Oxidieren eines Metalls mit hohem elektrischen Widerstand in oxidiertem Zustand und Flammspritzen des oxidierten 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 Läuferelektrode gering ist und geringfügige Änderungen in den Flammspritzbedingungen eine große Auswirkung auf den Rauschunterdrückungseffekt der flammgespritzten Schicht haben.

Aus der DE 27 58 502 B1 ist eine Läuferelektrode der eingangs genannten Art bekannt. Dementsprechend weist die bekannte Läuferelektrode ebenfalls eine hochohmige Schicht auf, die mindestens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen des Elektrodenkopfes befestigt ist und die aus einem Material (Metalloxid) und einer Keramik (Oxidkeramik) besteht, welches das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetische, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt.

Aus der DE 33 05 187 A1 ist es ferner bekannt, zur Unterdrückung elektromagnetischer Wellen SiC-Keramik zu verwenden.

Schließlich ist es aus der DE 28 46 590 A1 ebenso wie aus der DE 28 37 860 C2 oder der DE 34 30 183 A1 noch bekannt, leitende und nichtleitende Bereiche vorzusehen.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Läuferelektrode der eingangs genannten Art die Rauschunterdrückung noch zu verbessern, wobei gleichzeitig eine erhöhte Haftung der hochohmigen Schicht am Elektrodenkopf gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1, alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 2, weiter alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 12, und noch weiter alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 13 gelöst.

Die hier beanspruchte Erfindung zeichnet sich also jeweils durch eine besondere Zusammensetzung des Werkstoffes für die hochohmige Schicht aus, welcher das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt. Ein Hinweis für die hier beanspruchten Zusammensetzungen zur Lösung der oben gestellten Aufgabe fehlt im Stand der Technik.

Im Zusammenhang mit den Maßnahmen nach den Patentansprüchen 12 und 13 sei noch darauf hingewiesen, daß es aus der US-PS 48 16 293 an sich bekannt ist, haltbare Verbindungen von Keramik, wie Carbidkeramik mit Metall durch eine auf dem Metall der Elektrode aufgebrachte Oxidkeramik als Zwischenschicht herzustellen. Darüber hinaus ist es aus der DE 25 01 248 B2 bekannt, Keramik an einer Seite der Elektrode, z. B. mittels Kleber anzubringen. Von diesem Stand der Technik unterscheidet sich die hier beanspruchte Erfindung durch die spezielle Art der Verbindung beider Schichten miteinander. Bezüglich weiterer Details bzw. Ausführungsformen sei auf die Patentansprüche 3-11 bzw. 14-19 verwiesen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Verteiler-Läu 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 einen Stoff mit hohem Dielektrizitätsverlust handelt. Deshalb enthält der Werkstoff der hochohmigen Schicht 20 10% bis 70% SiC und ein Gemisch aus SiO_x, Si und C, wobei die Zusammensetzung vorzugsweise wie folgt ist: SiC : C : Si : SiO_x=1 : a : b : c (0<x<2, 0<a<4, 0<b<4 und 0<c<10). Eine derartige hochohmige Schicht 20 läßt sich er zielen mittels Laservakuumverdampfung, einem Verfahren, welches aus der US-Patentschrift 4 816 293 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.

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 eine Zu sammensetzung von SiC : C : Si : SiO₂=1 : x : y : z (0<x<2, 0<y<1, 0<z<2) aufwiesen. 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. 12 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. 13 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 0<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 abnimmt.

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.

Claims

1. Läuferelektrode für einen Verteiler mit einer Läuferwelle und mehreren, um die Läuferwelle angeordneten, orts festen Elektroden, mit einem Elektrodenarm, der an einem Ende mit der Drehwelle des Verteilers drehfest verbunden ist; mit einem Elektrodenkopf, der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms verbunden ist und ein Paar im wesentlichen ebene Oberflächen im wesentlichen parallel zur Umdrehungsebene des Elektrodenarms und eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche im wesentlichen rechtwinklig zu der Drehebene des Elektrodenarms aufweist, wobei die Entladungsfläche den ortsfesten Elektroden des Verteilers zuwendbar ist und mit ihnen einen Elektrodenspalt begrenzt; und mit einer hochohmigen Schicht, die mindestens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen des Elektrodenkopfes befestigt ist und Keramik aufweist, welche das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht (20) aus 10% bis 70% SiC und einem Gemisch aus SiO_x, Si und C zusammengesetzt ist, wobei der Sauerstoffgehalt des Si-Oxides bei 0<x<2 liegt.

2. Läuferelektrode für einen Verteiler mit einer Läuferwelle und mehreren, um die Läuferwelle angeordneten, ortsfesten Elektroden, mit einem Elektrodenarm, der an einem Ende mit der Drehwelle des Verteilers drehfest verbunden ist; mit einem Elektrodenkopf, der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms verbunden ist und ein Paar im wesentlichen ebenen Oberflächen im wesentlichen parallel zur Umdrehungsachse des Elektrodenarms und eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche im wesentlichen rechtwinklig zu der Drehebene des Elektrodenarms aufweist, wobei die Entladungsfläche den ortsfesten Elektroden des Verteilers zuwendbar ist und mit ihnen einen Elektrodenspalt begrenzt; und mit einer hochohmigen Schicht, die mindestens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen des Elektrodenkopfes befestigt ist und Keramik aufweist, welche das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der hochohmigen Schicht (20) im Verhältnis SiC : C : Si : SiO_x=1 : a : b : c (0<x2, 0<a<4, 0<b<4 und 0<c<10) zusammengesetzt ist.

3. Läuferelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmige Schicht (20) an der Entladungsfläche (18) und auch an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen (17) befestigt ist.

4. Läuferelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die hochohmige Schicht an jeder der beiden im wesentlichen ebenen Flächen (17) befestigt ist, und daß die gekrümmte Entladungsfläche (18) des Elektrodenkopfes (16) zum Entladungsspalt (9) bloßliegt.

5. Läuferelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 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.

6. Läuferelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (21) und Vertiefungen (22) ein im wesentlichen wellenförmiges Profil (23) begrenzen.

7. Läuferelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (24) und Vertiefungen (25) ein im wesentlichen kammartiges Profil (26) begrenzen.

8. Läuferelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen und Vertiefungen nur im mittleren Teil (27) der gekrümmten Entladungsfläche (18) ausgebildet sind.

19. Läuferelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bloßliegende, gekrümmte Entladungsfläche (18) des Elektrodenkopfes (16) eine Breitendimension in Richtung senkrecht zur Umdrehungsebene von 3 mm oder weniger hat.

10. Läuferelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 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.

11. Läuferelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkopf (16) einen Bereich von verringerter Dicke aufweist, der dem Elektrodenkopf an der gekrümmten Oberfläche (18) eine kleinere Dicke verleiht.

12. Läuferelektrode für einen Verteiler mit einer Läuferwelle und mehreren, um die Läuferwelle angeordneten, ortsfesten Elektroden, mit einem Elektrodenarm, der an einem Ende mit der Drehwelle des Verteilers drehfest verbunden ist; mit einem Elektrodenkopf, der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms verbunden ist und ein paar im wesentlichen ebene Oberflächen im wesentlichen parallel zur Umdrehungsachse des Elektrodenarms und eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche im wesentlichen rechtwinklig zu der Drehebene des Elektrodenarms aufweist, wobei die Entladungsfläche den ortsfesten Elektroden des Verteilers zuwendbar ist und mit ihnen einen Elektrodenspalt begrenzt; und mit einer hochohmigen Schicht, die mindestens an den beiden im wesentlichen ebenen Fläche des Elektrodenkopfes befestigt ist und Keramik aufweist, welche das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt, dadurch gekennzeichnet, 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 Elektrodenkopfes (16) befestigt ist, wobei die erste Schicht (31) unmittelbar auf der zweiten Schicht (32) aufgebracht ist.

13. Läuferelektrode für einen Verteiler mit einer Läuferwelle und mehreren, um die Läuferwelle angeordneten, ortsfesten Elektroden, mit einem Elektrodenarm, der an einem Ende mit der Drehwelle des Verteilers drehfest verbunden ist; mit einem Elektrodenkopf, der mit dem anderen Ende des Elektrodenarms verbunden ist und ein Paar im wesentlichen ebene Oberflächen im wesentlichen parallel zur Umdrehungsachse des Elektrodenarms und eine im wesentlichen gekrümmte, konvexe Entladungsfläche im wesentlichen rechtwinklig zu der Drehebene des Elektrodenarms aufweist, wobei die Entladungsfläche den ortsfesten Elektroden des Verteilers zuwendbar ist und mit ihnen einen Elektrodenspalt begrenzt; und mit einer hochohmigen Schicht, die mindestens an den beiden im wesentlichen ebenen Flächen des Elektrodenkopfes befestigt ist und Keramik aufweist, welche das Unterdrücken der Strahlung elektromagnetischer, Rauschen verursachender Wellen an der Entladungsfläche bewirkt, dadurch gekennzeichnet, 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 Elektrodenkopfes (16) befestigt ist, wobei die hochohmige Schicht eine zwischen der ersten (31) und zweiten (32) keramischen Schicht angeordnete Zwischenschicht (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.

14. Läuferelektrode nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste keramische Werkstoff Carbidkeramik und der zweite keramische Werkstoff Oxidkeramik aufweist.

15. Läuferelektrode nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbidkeramik Siliziumcarbid und die Oxidkeramik Aluminiumoxid aufweist.

16. Läuferelektrode nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste keramische Werkstoff Nitridkeramik und der zweite keramische Werkstoff Oxidkeramik aufweist.

17. Läuferelektrode nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste keramische Werkstoff Carbidkeramik und der zweite keramische Werkstoff Carbidkeramik und Oxidkeramik aufweist.

18. Läuferelektrode nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste keramische Werkstoff Siliziumcarbid und der zweite keramische Werkstoff Siliziumcarbid und Siliziumoxid aufweist.

19. Läuferelektrode nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte keramische Werkstoff Siliziumoxid aufweist.