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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine Mehrschichtbürste für rotierende elektrische Maschinen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Aus Der
DE-B-1192310 ist eine Mehrschicht-Kohlebürste bekannt, die eine Vielzahl von elektrisch isolierten Funktionsschichten aufweist, die aneinander befestigt sind. Diese Funktionsschichten bestehen insbesondere aus Kohlematerial. Um die Abnutzung zu verringern und gleichzeitig die Geräuschentstehung zu vermindern, weist die Kohlebürste mindestens drei Funktionsschichten auf, die gegenseitig elektrisch isoliert sind und miteinander verbunden sind.
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In letzter Zeit erhältliche Gleichstrommotoren weisen eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Stromdichte auf, so dass sie kompakt und leicht sind. Unter derzeitigen Gegebenheiten können Motoren dieser Art jedoch die Kommutationsleistung, die Ausgangsleistung usw. in großem Umfang senken und können stark unter der Abnutzung der Bürsten leiden, was zu einer kurzen Standzeit führt. Um diese Probleme zu lösen, muss man sich der Struktur der Bürsten annehmen, da eine Grenze für die reine Leistungssteigerung von Bürstenmaterialien besteht. Ein Ansatz zur Lösung der Probleme ist die Schaffung einer Mehrschichtbürste, die nur von der Form einer Bürste ausgeht (siehe die
japanische Patentveröffentlichung Nr. H06-007505 , Seiten 1 bis 3,
1 und
2).
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In der Mehrschichtbürste ist eine Bürste in zwei oder mehr Teile aufgeteilt, so dass Kurzschlüsse begrenzt werden können und die Kommutation verbessert werden kann, indem der Widerstand an der Auslassseite mit Bezug auf einen Kommutator größer gemacht wird als der an der Einlassseite.
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Auch in einer solchen Mehrschichtbürste kann sich jedoch die Oberfläche des Kommutators infolge einer langen Laufzeit des Motors schwärzen, so dass nicht nur Funken nicht mehr zu begrenzen sind, sondern auch der Kommutator eine ungleichmäßige Oberfläche bekommen kann, was zu einer Zunahme der Abnutzung der Bürste führt und deren Haltbarkeit beeinträchtigt.
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Bürsten für Automobilmotoren müssen auch Haltbarkeit, Abnutzungsbeständigkeit, Rostbeständigkeit und geringen elektrischen Verlust aufweisen. Sie werden auch sehr heiß, wenn das Innere des Motors heiß ist und eine hohe Bürstenresistivität aufweist. Somit wird, um die Resistivität zu senken, eine Metallgraphitbürste verwendet, die Kupferpulver, Graphit, Blei, Molybdändisulfid, ein Novolak-Phenolharz und ein Furfuralharz enthält (siehe die
japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 07-213022 , Seiten 1 bis 5).
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Bürsten für Automobilmotoren schließen auch Bürsten ein, die Kupferpulver in großer Menge enthalten. Solche Bürsten können bei Oxidation des Kupfers, wenn sie heiß und feucht werden, eine hohe Resistivität zeigen, so dass es zu Problemen kommt, wie zu einer Erhöhung des elektrischen Verlusts, was eine Senkung der Motorleistung (eine Senkung der Ausgangsleistung) zur Folge hat (siehe die
japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-029586 , Seiten 1 bis 3).
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Jedoch ist das als Zusatz verwendete Blei oder Bleioxid schädlich, und seine Verwendung wurde aus Umweltschutzgründen verboten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Mehrschichtbürste mit überlegener Haltbarkeit, die verhindern kann, dass die Motorleistung sinkt, ohne schädliche Substanzen wie Blei zu verwenden, und die weniger Abnutzung aufgrund von mechanischer und elektrischer Funkenbildung der Bürste unterliegt.
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Die vorstehende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die vorliegende Erfindung eine Mehrschichtbürste mit den Merkmalen nach Anspruch 1 schafft.
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Weitere Verbesserungen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine Schnittansicht einer Mehrschichtbürste gemäß Beispielen der vorliegenden Erfindung
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Mehrschichtbürste der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen aus zwei Arten von Bürsten, einer Teilbürste mit hohem Kupferanteil und einer Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil, die jeweils hauptsächlich aus Kupfer und Graphit bestehen und in die ein festes Schmiermittel aufgenommen wurden. Als ein kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält zumindest die Teilbürste mit dem hohen Kupferanteil Zink in einer bestimmten Menge und das Zink und das Kupfer bilden eine Legierung.
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Die Mehrschichtbürste der vorliegenden Erfindung besteht, wie in 1 dargestellt, aus einer Teilbürste 2 mit hohem Kupferanteil und einer Teilbürste 3 mit niedrigem Kupferanteil und außerdem einem Leitungsdraht 4. Bei der Verwendung wird die Teilbürste 2 mit dem hohen Kupferanteil auf die Einlassseite der Drehrichtung N eines Kommutators gesetzt, und die Teilbürste 3 mit dem niedrigen Kupferanteil wird auf die Auslassseite der Drehrichtung N des Kommutators gesetzt. Dies kann die Bildung eines geschwärzten Films auf der Kommutatoroberfläche aufgrund von Funken verringern und kann über eine lange Zeit einen gleichmäßigen und schwärzungsfreien guten Film aufrechterhalten, um die Kommutation zu verbessern. Übrigens bezeichnet das Bezugszeichen 1 in 1 die Mehrschichtbürste.
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In der vorliegenden Erfindung können als festes Schmiermittel Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und dergleichen verwendet werden. Jedes davon kann in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil und der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil jeweils in einer Menge von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% vorhanden sein, und stärker bevorzugt jeweils von 2 Gew.-% bis 4 Gew.-%.
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Das Zink, das in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil enthalten ist, liegt in einer Menge im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,3 Gew.-% bis 4 Gew.-% und noch stärker bevorzugt von 0,5 Gew.-% bis 3,5 Gew.-% in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil vor. Falls die Menge bei unter 0,1 Gew.-% liegt, kann die Motorleistung stark sinken. Falls die Menge über 5 Gew.-% liegt, kann die Bürste eine kurze Standzeit haben und der Kommutator kann stark abgenutzt werden.
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Somit ist die Mehrschichtbürste gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrschichtbürste, die hauptsächlich aus Kupfer und Graphit besteht und die ein festes Schmiermittel einschließt, wobei die Bürste im Wesentlichen aus zwei Bürstenarten besteht, der Teilbürste mit hohem Kupferanteil, die das Kupfer in einer großen Menge enthält, und der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil, die das Kupfer in einer kleinen Menge enthält, und in dieser Bürste enthält zumindest die Teilbürste mit dem hohen Kupferanteil Zink in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, und das Zink und das Kupfer bilden eine Legierung. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Zink ferner optional der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil zugesetzt werden. Das hinzugefügte Zink kann vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,2 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% und noch stärker bevorzugt von 0,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% in der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil vorhanden sein.
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Die Mehrschichtbürste gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist durch den Kupferanteil in die Teilbürste mit hohem Kupferanteil und die Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil aufgeteilt. Unter diesen kann das Kupfer, das in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil enthalten ist, vorzugsweise in einem Anteil von 30 Gew.-% bis 80 Gew.-% und stärker bevorzugt von 45 Gew.-% bis 65 Gew.-% in der Teilbürste mit dem hohen Kupferanteil vorhanden sein. Andererseits kann das Kupfer, das in der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil enthalten ist, in einem Anteil von 10 Gew.-% bis 45 Gew.-% und stärker bevorzugt von 15 Gew.-% bis 40 Gew.-% in der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil vorhanden sein.
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In der oben genannten Teilbürste mit hohem Kupferanteil und der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil kann im Hinblick auf die Verbesserung von Standzeit und Leistung zusätzlich zu den oben genannten Komponenten Mangan, Nickel usw. optional zugesetzt werden. Mangan, Nickel usw. können jeweils allein verwendet werden oder können in Form einer Mischung aus zwei oder mehreren verwendet werden. Mangan, Nickel usw. können jeweils in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-% und stärker bevorzugt von 0,3 Gew.-% bis 2 Gew.-%, jeweils in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil und der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil enthalten sein. Übrigens können Mangan und Nickel jeweils als Mischpulver mit anderen Metallen verwendet werden, beispielsweise als Mischpulver aus Cu-Mn, Cu-Mn-Fe, Cu-Ni, Ag-Ni oder dergleichen (im Fall von Cu innerhalb eines Bereichs, der die für die Hauptkomponente Cu angegebene Menge nicht übertrifft).
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Als Kupfer, das jeweils als die Hauptkomponente in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil und der Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil verwendet wird, kann im Hinblick auf eine Verbesserung der Ausgangsleistung und eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit vorzugsweise ein elektrolytisches Kupferpulver mit einer Teilchengröße von 70 μm oder weniger verwendet werden. Als das Graphit kann vorzugsweise natürliches Graphit verwendet werden, das gut gewachsene Kristalle und gute Schmiereigenschaften aufweist. Hinsichtlich des Teilchendurchmessers des Graphits bestehen keine besonderen Beschränkungen. In der Regel wird es bevorzugt, Graphit mit einem Teilchendurchmesser von etwa 30 μm bis 200 μm zu verwenden. Übrigens wird in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der durchschnittliche Teilchendurchmesser anhand eines Verfahrens bestimmt, das für die übliche erhältliche Teilchengrößenverteilungsmessung anhand einer Laserdiffraktometrie beschrieben wird.
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Um die Mehrschichtbürste zu erhalten, werden, um die Teilbürste mit hohem Kupferanteil und die Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil zu schaffen, Pulver der oben angegebenen Materialien jeweils in vorgeschriebenen Mengen abgewogen und dann anhand einer Mischeinrichtung gleichmäßig gemischt, um ein Pulver mit hohem Kupferanteil und ein Pulver mit niedrigem Pulveranteil zu erhalten. Danach werden diese Mischpulver separat an den vorgegebenen Orten in eine Form gefüllt, um eine Formung bei einem Druck von 200 MPa bis 600 MPa durchzuführen, gefolgt von Sinterung in einer reduzierenden Atmosphäre und anschließender mechanischer Bearbeitung auf eine festgelegte Größe. Übrigens bilden das Zink und das Kupfer während des genannten Sinterns ebenfalls eine Legierung.
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BEISPIELE
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen ausführlicher beschrieben.
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Beispiele 1 bis 3
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Elektrolytisches Kupferpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Markennahme: CE-25, erhältlich von Fukuda Kinzokuhakufun Kogyo K. K.) und Zinkpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm wurden in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen, und diese wurden zuerst 10 Minuten lang mit einer Mischeinrichtung gemischt.
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Getrennt von den obigen wurden 80 Gew.-% natürliches Graphitpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Markenname CB-150, erhältlich von Nippon Kokuen Kogyo K. K.) und 20 Gew.-% Phenolharz (Markenname VP11N, erhältlich von Hitachi Chemical Co., Ltd.) verknetet, und das erhaltene Knetprodukt wurde getrocknet und dann pulverisiert, um ein mit Harz gemischtes Graphitpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 150 μm zu erhalten. Danach wurden das zuvor 10 Minuten lang gemischte Pulver, das wie oben beschrieben erhalten worden war, das mit Harz gemischte Graphitpulver und Molybdändisulfid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 5 μm in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und diese wurden dann 1 Stunde lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um Pulver mit hohem Kupferanteil zu erhalten.
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Gleichzeitig wurden das gleiche elektrolytische Kupferpulver und das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver und das gleiche Molybdändisulfid, die oben verwendet wurden, in den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungsanteilen abgewogen, und dann 1 Stunde lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um Pulver mit niedrigem Kupferanteil zu erhalten.
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Übrigens ist in Tabelle 1 die Menge des untergemischten Graphits die Menge an natürlichem Graphit ausschließlich des Phenolharzes (ebenso wie in den nachstehend angegebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen).
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Entsprechend der Gestalt der gewünschten Bürste wurden dann die Pulver mit hohem Kupferanteil und die Pulver mit niedrigem Kupferanteil, die wie oben beschrieben erhalten worden waren, an den vorgegebenen Orten jeweils separat in eine Form gefüllt, und außerdem wurde ein Leitungsdraht am vorgegebenen Ort angebracht. Danach wurde eine Formung bei einem Druck von 392 MPa durchgeführt, und die Temperatur wurde über einen Zeitraum von 3 Stunden in reduzierender Atmosphäre auf 700°C erhöht, wo eine Sinterung bei 700°C durchgeführt wurde. Dann wurden die erhaltenen gesinterten Produkte mechanisch jeweils so bearbeitet, dass die Teilbürste mit dem hohen Kupferanteil Außenabmessungen von 16 mm × 15 mm × 5 mm Dicke aufwies und die Teilbürste mit niedrigem Kupferanteil 16 mm × 15 × 2 mm Dicke aufwies, was Mehrschichtbürsten mit einer Größe von jeweils 16 mm × 15 mm × 7 mm Dicke ergab (in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden ebenfalls Mehrfachbürsten mit der gleichen Größe erhalten).
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Beispiele 4 bis 6
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Pulver mit hohem Kupferanteil wurden durch die gleichen Schritte wie in den Beispielen 1 bis 3 erhalten.
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Gleichzeitig wurden das gleiche elektrolytische Kupferpulver und das gleiche Zinkpulver wie diejenigen, die in den Beispielen 1 bis 3 verwendet wurden, in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann zunächst 10 Minuten lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt. Danach wurden dieses vorab gemischte Pulver, das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver wie das in den Beispielen 1 bis 3 erhaltene und das gleiche Molybdändisulfid wie das in den Beispielen 1 bis 3 verwendete in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann erneut 1 Stunde lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um Pulver mit niedrigem Kupferanteil zu erhalten.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgeführt wie in den Beispielen 1 bis 3, um Mehrschichtbürsten zu erhalten.
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Beispiel 7 bis 10
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Das gleiche elektrolytische Kupferpulver und das gleiche Zinkpulver wie diejenigen, die in den Beispielen 1 bis 3 verwendet wurden, wurden in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann zunächst 10 Minuten lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt. Danach wurden dieses vorab gemischte Pulver, das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver wie das in den Beispielen 1 bis 3 erhaltene, das gleiche Molybdändisulfid wie das in den Beispielen 1 bis 3 verwendete und Manganpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 40 μm in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann erneut 1 Stunden lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um Pulver mit hohem Kupferanteil zu erhalten.
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Gleichzeitig wurden Pulver mit niedrigem Kupferanteil durch die gleichen Schritte wie in den Beispielen 1 bis 3 erhalten.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgeführt wie in den Beispielen 4 bis 6, um Mehrschichtbürsten zu erhalten.
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Beispiele 11 bis 13
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Das gleiche elektrolytische Kupferpulver und das gleiche Zinkpulver wie diejenigen, die in den Beispielen 1 bis 3 verwendet wurden, wurden in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann zunächst 10 Minuten lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt. Danach wurden dieses vorab gemischte Pulver, das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver wie das in den Beispielen 1 bis 3 erhaltene, das gleiche Molybdändisulfid wie das in den Beispielen 1 bis 3 verwendete und Nickel-Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann erneut 1 Stunden lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um Pulver mit hohem Kupferanteil zu erhalten.
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Gleichzeitig wurden Pulver mit niedrigern Kupferanteil durch die gleichen Schritte wie in den Beispielen 4 bis 6 erhalten.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgeführt wie in den Beispielen 1 bis 3, um Mehrschichtbürsten zu erhalten.
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Beispiel 14 und 15
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Pulver mit hohem Kupferanteil wurden durch die gleichen Schritte wie in den Beispielen 7 bis 10 erhalten.
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Gleichzeitig wurden das gleiche elektrolytische Kupferpulver und das gleiche Zinkpulver wie diejenigen, die in den Beispielen 1 bis 3 verwendet wurden, in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann zunächst 10 Minuten lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt. Danach wurden dieses vorab gemischte Pulver, das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver wie das in den Beispielen 1 bis 3 erhaltene, das gleiche Molybdändisulfid wie das in den Beispielen 1 bis 3 verwendete und das gleiche Manganpulver wie das in den Beispielen 7 bis 10 verwendete in den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungsanteilen abgewogen und dann erneut 1 Stunden lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um Pulver mit hohem Kupferanteil zu erhalten.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgeführt wie in den Beispielen 1 bis 3, um Mehrschichtbürsten zu erhalten.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das gleiche elektrolytische Kupferpulver wie dasjenige, das in den Beispielen 1 bis 3 verwendet wurde, das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver wie das in den Beispielen 1 bis 3 erhaltene, das gleiche Molybdändisulfid wie das in den Beispielen 1 bis 3 verwendete wurden in den beiden verschiedenen Arten von Zusammensetzungsanteilen, die in Tabelle 1 dargestellt sind, abgewogen, und diese wurden 1 Stunde lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um ein Pulver mit hohem Kupferanteil und ein Pulver mit niedrigem Kupferanteil zu erhalten, die beide kein Zink enthielten.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgeführt wie in den Beispielen 1 bis 3, um Mehrschichtbürsten zu erhalten.
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Vergleichsbeispiel 2
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Das gleiche elektrolytische Kupferpulver wie dasjenige, das in den Beispielen 1 bis 3 verwendet wurde, das gleiche mit Harz gemischte Graphitpulver wie das in den Beispielen 1 bis 3 erhaltene, das gleiche Molybdändisulfid wie das in den Beispielen 1 bis 3 verwendete wurden in den beiden verschiedenen Arten von Zusammensetzungsanteilen, die in Tabelle 1 dargestellt sind, abgewogen, und diese wurden 1 Stunden lang anhand einer Mischeinrichtung gemischt, um ein Pulver mit hohem Kupferanteil und ein Pulver mit niedrigem Kupferanteil zu erhalten, die beide kein Zink enthielten.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgerührt wie in den Beispielen 1 bis 3, um Mehrschichtbürsten zu erhalten.
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Vergleichsbeispiel 3
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Ein Pulver mit hohem Kupferanteil und ein Pulver mit niedrigem Kupferanteil wurden durch die gleichen Schritte erhalten wie in den Beispielen 1 bis 3 dargestellt, außer dass Materialien verwendet und in Zusammensetzungsanteilen abgewogen wurden, die in Tabelle 1 dargestellt sind.
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Anschließend wurden die gleichen Schritte des Formens usw. durchgeführt wie in den Beispielen 1 bis 3, um Mehrschichtbürsten zu erhalten, die einen Zinkanteil von 6 Gew.-% aufwiesen.
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Dann wurde ein Hochstrom-Zyklustest mit den in den Beispielen 1 bis 5 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Mehrschichtbürsten durchgeführt, um eine Bewertung des Spannungsabfalls und des Änderungswerts des Spannungsabfalls durchzuführen. Unter Verwendung dieser Mehrschichtbürsten wurde auch ein Praxisdauertest auf Startermotoren für Kraftfahrzeuge durchgerührt, um eine Bewertung der Standzeit der Bürste, der Leistungsverschlechterungsrate und der Kommutatorabnutzung durchzuführen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt. Prüfung und Bewertung jedes Punkts wurden auf die folgende Weise durchgeführt.
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Um einen Hochstrom-Zyklustest der Mehrschichtbürsten durchzuführen, wurde eine Testeinrichtung mit einem Kupferring mit einem Durchmesser von 80 mm verwendet. In einem Wiederholungsbetrieb mit einer Stromdichte von 140 A/cm2, einer Bürstenandrückkraft von 7 N und einer Umdrehungszahl von 0 bis 7000 min-1 wurde die Differenz der Spannung zwischen jeder Mehrschichtbürste und dem Kupferring gemessen, und der gemessene Wert wurde als Spannungsabfall betrachtet. Der Änderungswert des Ausgangswerts nach einem 6-stündigen Test wurde als Änderungswert des Spannungsabfalls betrachtet.
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Was den Praxisdauertest auf Automobilstartermotoren betrifft, so wurde ein 1,4 kW-Startermotor an eine 1,8 Liter-Benzinermaschine angeschlossen, und der Motor wurde über 10000 Zyklen (Wiederholung von EIN für Sekunden und AUS für zehn Sekunden) angetrieben. Die Standzeit der Bürste wurde aus der Differenz der Größe nach dem Test zur Größe vor dem Test bestimmt. Die Leistungsverschlechterungsrate ist der Wert, der sich aus einer Differenz des Ausgangsleistungskennwerts zwischen dem vor dem genannten Standzeittest und dem danach ergibt und wird in Prozent ausgedrückt. Die Kommutatorabnutzung ist der Wert, der sich aus der Differenz der Abnutzung zwischen der Abnutzung vor dem obigen Standzeittest und der danach ergibt und wird in Prozent ausgedrückt.
Tabelle 2
| | Starkstromzyklustest | Praxisdauertest |
| | Spannungsabfall | Spannungsabfalls-Änderungswert | Standzeit (×10000) | Ausgangsleistungs-Verschlechterungsate | Kommutatorabnutzung |
| | (V) | (V) | | (%) | (μm) |
| Beispiel: | | | | | |
| 1 | 0,52 | 0,06 | 3,0 | 5 | 12 |
| 2 | 0,50 | 0,08 | 3,4 | 4 | 24 |
| 3 | 0,45 | 0,11 | 3,9 | 7 | 190 |
| 4 | 0,49 | 0,11 | 3,0 | 9 | 10 |
| 5 | 0,48 | 0,10 | 3,2 | 5 | 8 |
| 6 | 0,48 | 0,07 | 4,2 | 6 | 28 |
| 7 | 0,60 | 0,06 | 4,2 | 5 | 28 |
| 8 | 0,33 | Keine Änderung | 5,7 | 2 | 25 |
| 9 | 0,30 | 0,04 | 5,0 | 8 | 90 |
| 10 | 0,48 | 0,07 | 5,9 | 8 | 74 |
| 11 | 0,46 | 0,10 | 3,0 | 5 | 15 |
| 12 | 0,65 | 0,06 | 3,4 | 3 | 60 |
| 13 | 0,36 | 0,01 | 4,9 | 6 | 60 |
| 14 | 0,50 | 0,03 | 3,8 | 5 | 74 |
| 15 | 0,54 | 0,07 | 3,4 | 7 | 126 |
| Vergleichsbeispiel: |
| 1 | 0,51 | 0,01 | 3,3 | 3 | 26 |
| 2 | 0,60 | 0,15 | 3,0 | 15 (NG) | 8 |
| 3 | 0,47 | 0,13 | 2,8 (NG) | 10 | 450 (NG) |
| Bewertungsentscheidungswerte: |
| | - | - | 30000 mal oder öfter | 10% oder weniger | Ziel bei 200 μm oder weniger |
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Wie in Tabelle 2 dargestellt, ist deutlich, dass die Mehrschichtbürsten der Beispiele 1 bis 15 einen geringen Spannungsabfall und kleine Änderungswerte des Spannungsabfalls zeigen, und dass sie, wie in der herkömmlichen Mehrschichtbürste des Vergleichsbeispiels 1, dem Blei zugesetzt wurde, eine gute Bürstenstandzeit und Ausgangsleistungs-Verschlechterungsrate zeigen und weniger Abnutzung am Kommutator bewirken, wodurch sie alle die Standardbewertungswerte erfüllen. Dagegen wurde festgestellt, dass die Mehrschichtbürste von Vergleichsbeispiel 2, der kein Zink zugesetzt wurde, einen hohen Änderungswert des Spannungsabfalls und eine sehr schlechte Ausgangsleistungs-Verschlechterungsrate von immerhin 15% zeigt und dass die Mehrschichtbürste von Vergleichsbeispiel 3, in der 6 Gew.-% Zink in der Teilbürste mit hohem Kupferanteil enthalten sind, einen hohen Änderungswert des Spannungsabfalls zeigt und auch eine kurze Lebensdauer von lediglich 28000 Durchgängen hat und eine starke Kommutatorabnutzung von immerhin 450 μm verursacht.
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Wie oben beschrieben, werden angesichts der verschiedenen Daten, die in dem oben beschriebenen Starkstromzyklustest und dem Praxisdauertest erhalten wurden, Mehrschichtbürsten bereitgestellt, die Werte aufweisen, die bei einem Spannungsabfall von 0,30 bis 0,65 (V), einem Spannungsabfalls-Änderungswert von 0,01 bis 0,15 (V) und einer Kommutatorabnutzung von 8 bis 190 (μm) liegen.
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Somit handelt es sich bei der Mehrschichtbürste der vorliegenden Erfindung um eine Mehrschichtbürste mit überlegener Haltbarkeit, die einen großen industriellen Nutzen aufweist und die die Bildung eines geschwärzten Films auf der Kommutatoroberfläche aufgrund von Funken verringern kann, wodurch verhindert wird, dass die Motorleistung sinkt, und die weniger Abnutzung aufgrund mechanischer und elektrischer Funkenbildung an der Bürste unterliegt.
