EP3732754A1 - Kohlebürste und verfahren zur herstellung - Google Patents

Kohlebürste und verfahren zur herstellung

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Publication number
EP3732754A1
EP3732754A1 EP18833642.4A EP18833642A EP3732754A1 EP 3732754 A1 EP3732754 A1 EP 3732754A1 EP 18833642 A EP18833642 A EP 18833642A EP 3732754 A1 EP3732754 A1 EP 3732754A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resin
graphene
carbon brush
material mixture
brush
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18833642.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sarah REYNVAAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schunk Carbon Technology GmbH
Original Assignee
Schunk Carbon Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schunk Carbon Technology GmbH filed Critical Schunk Carbon Technology GmbH
Publication of EP3732754A1 publication Critical patent/EP3732754A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/12—Manufacture of brushes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush and to a method for producing a carbon brush for electrically contacting a contact structure moving relative to the carbon brush, in particular a commutator or slip ring of an electric machine, wherein a brush body of the carbon brush is formed by pressing and temperature treatment of a material mixture the material mixture is formed by mixing a graphite powder with a resin and an additive, wherein the resin is pyrolyzed after pressing by means of the temperature treatment.
  • Carbon brushes or brush bodies with a carbon matrix are well suited for special applications, for example in fuel pumps. Thus, when operating in a fuel environment or brush operation in fuel pumps, there are special operating conditions for carbon brushes and the commutator segments that interact with the carbon brushes that are not comparable to operating conditions outside the fuel environment.
  • the present invention is therefore based on the object, a likelihood of cracking in a production of a carbon brush and a breakage of the carbon brush to reduce during operation.
  • a brush body of the carbon brush is formed by pressing and temperature treatment of a material mixture, wherein the material mixture by mixing a graphite powder with a resin and an additive is formed, wherein the resin is pyrolyzed after pressing by means of the temperature treatment, wherein as an additive graphene is used in a proportion of 0.01 to ⁇ 5 weight percent of the material mixture.
  • adding a small amount of graphene to the material mixture already causes one noticeable improvement in breaking strength and prevention of cracking on the finished brush body. Cracking of the brush body during pressing or mechanical post-processing, such as drilling or grinding, can be effectively prevented by the addition of graphene. Further, a stability and thermal conductivity of the brush body can be increased. In addition to the improved performance of the Bürstenkör pers or the carbon brush so that possible failures of the carbon brush during an operating period, for example, by a breakage of the brush body or a relaxation of a stuffed into a hole in the brush body strand can be minimized. It is already sufficient if the material mixture or the finished brush body has the proportion of 0.01 to ⁇ 5 weight percent graphene.
  • graphite powder natural graphite artificial graphite or electrographite can be used.
  • the resin functions principally as a binder and can be used liquid or solid, for example in powder form, when mixed with the graphite powder.
  • the graph is a modification of carbon with a two-dimensional structure in which each carbon atom is surrounded by three others at an angle of 120 °.
  • the two-dimensional structure of the graphene it is possible to at least partially bridged with resin gaps between particles of graphite powder with graphene particles ßern without these gaps to magnification, as would be the case for three-dimensional, relatively larger particles of other additives of the Pall.
  • the graphene particles advantageously fit into the 0.1 to 1 ⁇ m thick resin layer around the graphite particles without increasing the spacing of the graphite particles.
  • the formation of the material mixture can be done for example with the aid of an extruder.
  • by adding the graphene to the material mixture an improvement of other physical properties of the Bürstenkör pers be effected.
  • the resin can be cured after or during pressing, whereby the pyrolysis of the resin can be carried out at a temperature of> 500 ° C. Consequently, curable resin can be used, so that first, a molded article of the brush body can be formed, which is dimensionally stable by the curing of the resin. This molding can then be tempered, for example within a furnace, so that the resin is essentially completely pyrolyzed or converted into carbon. Accordingly, in the context of the method, a coking or pyrolysis of the resin is provided, whereby a specific resistance of the brush body can be substantially increased.
  • the brush body may have graphene in a proportion of 0.01 to ⁇ 4 weight percent, preferably from 0.01 to ⁇ 3 weight percent, more preferably from 0.01 to ⁇ 2 weight percent.
  • this proportion of graphene a strength and service capability of the carbon brush can be substantially increased.
  • only a few graphene must be added to the material mixture, as a result of which the strength and betterment of the carbon brush can be achieved in a cost-effective manner.
  • the material mixture can be formed predominantly from the graphite powder.
  • the material mixture may have a graphite content of> 50% by weight, preferably> 90% by weight.
  • the material mixture may also comprise other substances, such as solid lubricants, abrasives and / or metal powder. It is then also possible to adapt the properties of the carbon brushes te or of the brush body to the respective application in the desired manner.
  • the resin may be liquid and the graphene may be added to the liquid resin in particulate form prior to mixing with the graphite powder.
  • the resin may also be powdery, but it is particularly advantageous if the resin is liquid, because then the graphene can be well mixed with the liquid resin.
  • the graphene may be used in particulate form in the manner of a powder, which particles are then plate-shaped, with a two-dimensional structure.
  • the plates of the two-dimensional structure may be stacked or unstacked. At least the particles of the graph do not form a spherical shape.
  • the material mixture is particularly easily formed when the liquid resin is diluted with a solvent, preferably acetone, wherein the solvent can be removed by heat treatment after or during pressing and the resin can be cured. Dilution with the solvent makes it possible to form a particularly homogeneous material mixture which can be easily processed in an extruder. Also, then the graphene can be particularly well mixed with the resin. The curing of the resin can then take place in that the solvent is evaporated by means of the heat treatment and thus removed from the material mixture or the so-th th brush body. In the heat treatment or the evaporation of the solvent, a temperature can be selected who the that a curing process of the resin is initiated. Also, the solvent may be evaporated in a mixer, where the graphene may be mixed with the resin, followed by heat treatment after pressing the mixture.
  • a solvent preferably acetone
  • the resin may be solid and liquefied with, for example, a solvent, wherein the particulate graphene may be added to the liquid resin prior to mixing with the graphite powder, wherein the resin may be solidified and processed into a powder, wherein the powder is mixed with the powder Graphite powder are mixed can.
  • the mixture of the powder with the graphite powder can be extruded.
  • a homogeneous dispersion of graphene and resin can be formed. This dispersion can then be easily mixed with the graphite powder, whereby a homogeneous distribution of the graphene within the material mixture and thus easily achievable in the brush body.
  • a particularly high electrical conductivity of the brush body can be achieved when graphene with an average particle size of ⁇ 2 pm is used.
  • a duoplastic or thermoplastic resin preferably phenolic resin, may be used.
  • graphene oxide As graphene, graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (rGO), graphene nanoplatlet (GNO) and / or carbon nanotube (CNT) can be used, which may be single-layered or multi-layered.
  • the graph used can be functionalized depending on its production process.
  • By using a specific graphene it is possible to make an adjustment of the properties of the carbon brush advantageous.
  • a further advantageous modification of the properties of the carbon brush becomes possible when single-walled or multi-walled carbon nanotubes (CNT carbon nanotubes), carbon black and / or other graphene modifications are added to the additive.
  • it is then essential in particular for the carbon black that a particle size of the carbon black is comparatively small.
  • larger gaps between the particles of graphite powder can be advantageously filled with soot particles.
  • the brush body may be multilayered, preferably two-layered or three-layered, with at least one layer forming the Have additive and can be formed with a contact surface for electrical Kontak orientation of the contact structure.
  • a contact surface of the contact surface facing away from the brush body may, for example, have a different proportion of graphene or be free of graphene.
  • the layers may also differ in that they have different proportions of graphite powder and / or metal powder.
  • a brush body can be formed which allows at its contact surface a particularly good electrical contact and at its opposite end of the contact surface at the same time a simple attachment of a strand.
  • the carbon brush according to the invention for electrically contacting a contact structure moving in relation to the carbon brush, in particular a commutator or slip ring of an electric machine is formed from a brush body consisting of a solidified material mixture of a graphite powder with a pyrolyzed resin and a particulate additive, wherein the Additive is graphene and the brush body graphene in a proportion of 0.01 to ⁇ 5collectspro cent has.
  • the fuel pump according to the invention in particular gasoline pump or the like, comprises an electric motor which has a carbon brush according to the invention. Further advantageous embodiments of a fuel pump resulting from the dependent on the method claim 1 dependent claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kohlebürste und ein Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung einer relativ zur Kohlebürste bewegten Kontaktstruktur, insbesondere eines Kommutators oder Schleifrings einer elektrischen Maschine, wobei ein Bürstenkörper der Kohlebürste durch Pressen und Temperaturbehandlung einer Materialmischung ausgebildet wird, wobei die Materialmischung durch Mischen eines Graphitpulvers mit einem Harz und einem Additiv ausgebildet wird, wobei das Harz nach dem Pressen mittels der Temperaturbehandlung pyrolysiert wird, wobei als Additiv Graphen mit einem Anteil von 0,01 bis < 5 Gewichtsprozent der Materialmischung verwendet wird.

Description

Kohlebürste und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Kohlebürste und ein Verfahren zur Herstel- lung einer Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung einer relativ zur Kohlebürste bewegten Kontaktstruktur, insbesondere eines Kommutators oder Schleifrings einer elektrischen Maschine, wobei ein Bürstenkörper der Kohlebürste durch Pressen und Temperaturbehandlung einer Mate- rialmischung ausgebildet wird, wobei die Materialmischung durch Mischen eines Graphitpulvers mit einem Harz und einem Additiv ausge- bildet wird, wobei das Harz nach dem Pressen mittels der Temperaturbe- handlung pyrolysiert wird. Kohlebürsten bzw. Bürstenkörper mit einer Kohlenstoffmatrix sind für besondere Anwendungen, beispielsweise in Kraftstoffpumpen, gut geeignet. So bestehen bei einem Betrieb in einer Kraftstoffumgebung bzw. bei Bürstenbetrieb in Kraftstoffpumpen besondere Betriebsbedin gungen für Kohlebürsten und die mit den Kohlebürsten zusammenwir- kenden Kommutatorsegmente, die mit Betriebsbedingungen außerhalb der Kraftstoffumgebung nicht vergleichbar sind. Dabei hat sich insbeson dere herausgestellt, dass in dieser Kraftstoffumgebung temporäre Über- Spannungen, die 14 Volt überschreiten, die Lebensdauer der Bürsten- Kommutator-Systeme erheblich verkürzen können, da infolge der Über spannungen ein Bürsten- und ein Kommutatorverschleiß erheblich anstei- gen. Die betreffenden Bürstenkörper werden daher regelmäßig aus einer Materialmischung aus Graphitpulver und Harz, welches verkokt wird, ausgebildet. Nachteilig ist hier, dass diese Bürstenkörper eine herabge setzte Bruchfestigkeit aufweisen und zur Rissbildung neigen. Auch das Anbringen einer Litze am Bürstenkörper bzw. in einer Bohrung durch Stampfen kann leicht Risse in dem Bürstenkörper bewirken. Besonders nachteilig ist es, wenn ein Bruch der Kohlebürste während eines Betriebs der Kraftstoffpumpe auftritt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung bei einer Herstellung einer Kohle bürste sowie eines Bruchs der Kohlebürste während eines Betriebs zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 und eine Kohlebürste mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung einer relativ zur Kohlebürste bewegten Kontaktstruktur, insbesondere eines Kommutators oder Schleifrings einer elektrischen Maschine, wird ein Bürstenkörper der Kohlebürste durch Pressen und Temperaturbehandlung einer Materialmischung ausgebildet, wobei die Materialmischung durch Mischen eines Graphitpulvers mit einem Harz und einem Additiv ausgebildet wird, wobei das Harz nach dem Pressen mittels der Temperaturbehandlung pyrolysiert wird, wobei als Additiv Graphen mit einem Anteil von 0,01 bis < 5 Gewichtsprozent der Materialmischung verwendet wird.
Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, bewirkt eine Zugabe eines geringen Anteils an Graphen zu der Materialmischung bereits eine merkliche Verbesserung einer Bruchfestigkeit und Vermeidung einer Rissbildung an dem fertig ausgebildeten Bürstenkörper. Eine Rissbildung des Bürstenkörpers beim Pressen oder einer mechanischen Nachbearbei- tung, wie beispielsweise Bohren oder Schleifen, kann durch den Zusatz von Graphen wirkungsvoll verhindert werden. Weiter kann auch eine Stabilität und thermische Leitfähigkeit des Bürstenkörpers gesteigert werden. Neben der so verbesserten Leistungsfähigkeit des Bürstenkör pers bzw. der Kohlebürste können damit auch mögliche Ausfälle der Kohlebürste während eines Betriebszeitraums, beispielsweise durch einen Bruch des Bürstenkörpers oder einer Lockerung einer in eine Bohrung im Bürstenkörper gestopften Litze, minimiert werden. Dabei ist es bereits ausreichend, wenn die Materialmischung bzw. der fertig ausgebildete Bürstenkörper den Anteil von 0,01 bis < 5 Gewichtsprozent Graphen aufweist.
Als Graphitpulver kann Naturgraphit, Kunstgraphit oder Elektrographit verwendet werden. Das Harz fungiert prinzipiell als ein Binder und kann flüssig oder fest, beispielsweise in Pulverform verwendet werden, wenn es mit dem Graphitpulver vermischt wird. Bei dem Graphen handelt es sich um eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom in einem Winkel von 120° von drei weiteren umgeben ist. Insbesondere durch die zweidimensionale Struktur des Graphens wird es möglich mit Harz ausgefüllte Zwischen räume zwischen Partikeln des Graphitpulvers zumindest teilweise mit Graphenpartikeln zu überbrücken ohne diese Zwischenräume zu vergrö ßern, wie dies beispielsweise bei dreidimensionalen, vergleichsweise größeren Partikeln von anderen Additiven der Pall wäre. Die Graphen partikel fügen sich vorteilhaft in die 0, 1 bis 1 pm dicke Harzschicht um die Graphitpartikel ein, ohne einen Abstand der Graphitpartikel zu vergrößern. Die Ausbildung der Materialmischung kann beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Extruders erfolgen. Wie sich weiter herausge stellt hat, kann durch die Zugabe des Graphens zu der Materialmischung eine Verbesserung weiterer physikalischer Eigenschaften des Bürstenkör pers bewirkt werden.
D as Harz kann nach oder während des Pressens ausgehärtet werden, wobei die Pyrolyse des Harzes bei einer Temperatur von > 500°C durch- geführt werden kann. Folglich kann härtbares Harz verwendet werden, sodass zunächst ein Pressformkörper des Bürstenkörpers ausgebildet werden kann, der durch das Aushärten des Harzes formstabil ist. Dieser Pressformkörper kann dann beispielsweise innerhalb eines Ofens tempe- raturbehandelt werden, sodass das Harz im Wesentlichen vollständig pyrolysiert bzw. in Kohlenstoff umgewandelt wird. Demnach ist im Rahmen des Verfahrens ein Verkoken bzw. Pyrolysieren des Harzes vorgesehen, wodurch ein spezifischer Widerstand des Bürstenkörpers wesentlich erhöht werden kann.
Der Bürstenkörper kann Graphen mit einem Anteil von 0,01 bis < 4 Gewichtsprozent, bevorzugt von 0,01 bis < 3 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 0,01 bis < 2 Gewichtsprozent, aufweisen. Wie sich überra schenderweise herausgestellt hat, kann bei diesem Anteil an Graphen eine Festigkeit und Feistungsfähigkeit der Kohlebürste wesentlich gesteigert werden. Gleichwohl muss der Materialmischung nur wenig Graphen zugesetzt werden, wodurch die Festigkeits- und Feistungsver- besserung der Kohlebürste kostengünstig erzielbar ist.
Vorteilhaft kann die Materialmischung überwiegend aus dem Graphitpul ver ausgebildet werden. Demnach kann die Materialmischung einen Graphitanteil von > 50 Gewichtsprozent, bevorzugt > 90 Gewichtspro- zent aufweisen. Die Materialmischung kann auch weitere Stoffe, wie beispielsweise Festschmierstoffe, Schleifmittel und/oder Metallpulver aufweisen. So ist es dann auch möglich die Eigenschaften der Kohlebürs te bzw. des Bürstenkörpers an den jeweiligen Anwendungsfall in der gewünschten Weise anzupassen. D as Harz kann flüssig sein und das Graphen kann in Partikelform vor ei- ner Mischung mit dem Graphitpulver dem flüssigen Harz zugegeben wer den. Prinzipiell kann das Harz auch pulverförmig sein, jedoch ist es be- sonders vorteilhaft, wenn das Harz flüssig ist, da dann das Graphen gut mit dem flüssigen Harz vermischt werden kann. Das Graphen kann in Partikelform in Art eines Pulvers verwendet werden, wobei die Partikel dann plattenförmig, mit zweidimensionaler Struktur vorliegen. Je nach Herstellungsverfahren des Graphens können die Platten der zweidimen sionalen Struktur gestapelt oder ungestapelt sein. Zumindest bilden die Partikel des Graphen keine Kugelform aus.
Die Materialmischung wird besonders einfach ausbildbar, wenn das flüssige Harz mit einem Lösungsmittel, bevorzugt Aceton, verdünnt wird, wobei das Lösungsmittel nach oder während dem Pressen mittels Wärmebehandlung entfernt und das Harz ausgehärtet werden kann. Durch die Verdünnung mit dem Lösungsmittel wird es möglich, eine besonders homogene Materialmischung auszubilden, die einfach in einem Extruder verarbeitet werden kann. Auch kann dann das Graphen besonders gut mit dem Harz vermischt werden. Die Aushärtung des Harzes kann dann dadurch erfolgen, dass das Lösungsmittel mittels der Wärmebehandlung verdampft und damit aus der Materialmischung bzw. dem so ausgebilde ten Bürstenkörper entfernt wird. Bei der Wärmebehandlung bzw. dem Verdampfen des Lösungsmittels kann eine Temperatur so gewählt wer den, dass ein Aushärtvorgang des Harzes initiiert wird. Auch kann das Lösungsmittel in einem Mischer verdampft werden, wobei das Graphen mit dem Harz vermischt werden kann, wobei nach einem Pressen der Mischung die Wärmebehandlung folgen kann.
Alternativ kann das Harz fest sein und beispielsweise mit einem Lö sungsmittel verflüssigt werden, wobei das Graphen in Partikelform vor einer Mischung mit dem Graphitpulver dem flüssigen Harz zugegeben werden kann, wobei das Harz verfestigt und zu einem Pulver verarbeitete werden kann, wobei das Pulver mit dem Graphitpulver gemischt werden kann. Die Mischung des Pulvers mit dem Graphitpulver kann extrudiert werden.
Vorteilhaft kann eine homogene Dispersion von Graphen und Harz ausgebildet werden. Diese Dispersion kann dann einfach mit dem Gra- phitpulver gemischt werden, wodurch eine homogene Verteilung des Graphens innerhalb der Materialmischung und damit im Bürstenkörper leicht erzielbar ist.
Wie sich herausgestellt hat, kann eine besonders hohe elektrische Leitfä higkeit des Bürstenkörpers erzielt werden, wenn Graphen mit einer mittleren Partikelgröße von < 2 pm verwendet wird.
Als Harz kann ein duoplastisches oder thermoplastisches Harz, bevorzugt Phenolharz, verwendet werden.
Als Graphen kann Graphenoxid (GO), reduziertes Graphenoxid (rGO), Graphennanoplatlets (GNO) und/oder Kohlenstoffnanoröhren (CNT) verwendet werden, die einlagig oder mehrlagig sein können. Insbesonde- re kann das verwendete Graphen in Abhängigkeit seines Herstellungsver fahrens funktionalisiert sein. Durch die Verwendung eines spezifischen Graphens wird es möglich eine Anpassung der Eigenschaften der Kohle bürste vorteilhaft vorzunehmen. Eine weitere vorteilhafte Abwandlung der Eigenschaften der Kohlebürste wird möglich, wenn dem Additiv einwandige oder mehrwandige Kohle- stoffnanoröhren (CNT-Carbon Nano Tubes), Ruß und/oder andere Gra phenmodifikationen zugegeben werden. Hier ist es dann insbesondere bei dem Ruß wesentlich, dass eine Partikelgröße des Rußes vergleichsweise klein ist. Je nach Größenverteilung der Partikel des Graphitpulvers können größere Zwischenräume zwischen den Partikeln des Graphitpul vers vorteilhaft mit Rußpartikeln ausgefüllt werden.
Der Bürstenkörper kann mehrschichtig, bevorzugt zweischichtig oder dreischichtig, ausgebildet werden, wobei zumindest eine Schicht das Additiv aufweisen und mit einer Kontaktfläche zur elektrischen Kontak tierung der Kontaktstruktur ausgebildet werden kann. Eine von der Kon taktfläche abgewandte Schicht des Bürstenkörpers kann beispielsweise einen abweichenden Anteil an Graphen aufweisen oder auch frei von Graphen sein. Die Schichten können sich auch dadurch unterscheiden, dass sie unterschiedliche Anteile an Graphitpulver und/oder Metallpulver aufweisen. So kann ein Bürstenkörper ausgebildet werden der an seiner Kontaktfläche eine besonders gute elektrische Kontaktierung und an seinem der Kontaktfläche gegenüberliegenden Ende gleichzeitig eine einfache Befestigung einer Litze ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung einer relativ zur Kohlebürste bewegten Kontaktstruktur, insbesondere eines Kommutators oder Schleifrings einer elektrischen Maschine, ist aus einem Bürstenkörper gebildet, der aus einer verfestigten Materialmi- schung aus einem Graphitpulver mit einem pyrolysierten Harz und einem partikelförmigen Additiv besteht, wobei das Additiv Graphen ist und der Bürstenkörper Graphen mit einem Anteil von 0,01 bis < 5 Gewichtspro zent aufweist. Hinsichtlich der vorteilhaften Wirkungen der erfindungs gemäßen Kohlebürste wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungs- gemäßen Verfahrens verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Kohlebürste ergeben sich aus den auf den Verfahrensanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe, insbesondere Benzinpumpe oder dergleichen, umfasst einen Elektromotor, der eine erfindungsgemäße Kohlebürste aufweist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Kraftstoffpumpe ergeben sich aus den auf den Verfahrensanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste zur elektrischen Kon taktierung einer relativ zur Kohlebürste bewegten Kontaktstruktur, insbesondere eines Kommutators oder Schleifrings einer elektrischen
Maschine, wobei ein Bürstenkörper der Kohlebürste durch Pressen und Temperaturbehandlung einer Materialmischung ausgebildet wird, wobei die Materialmischung durch Mischen eines Graphitpulvers mit einem Harz und einem Additiv ausgebildet wird, wobei das Harz nach dem Pressen mittels der Temperaturbehandlung pyrolysiert wird, dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass als Additiv Graphen mit einem Anteil von 0,01 bis < 5 Ge- wichtsprozent der Materialmischung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,
dass das Harz nach oder während dem Pressen ausgehärtet wird, wo- bei die Pyrolyse des Harzes bei einer Temperatur von > 500° C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass der Bürstenkörper Graphen mit einem Anteil von 0,01 bis < 4 Gewichtsprozent, bevorzugt von 0,01 bis < 3 Gewichtsprozent, be- sonders bevorzugt von 0,01 bis < 2 Gewichtsprozent, aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass die Materialmischung überwiegend aus dem Graphitpulver aus- gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Harz flüssig ist und das Graphen in Partikelform vor einer Mischung mit dem Graphitpulver dem flüssigen Harz zugegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das flüssige Harz mit einem Lösungsmittel, bevorzugt Aceton, verdünnt wird, wobei das Lösungsmittel nach oder während dem Pressen mittels Wärmebehandlung entfernt und das Harz ausgehärtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass das Harz fest ist und verflüssigt wird, wobei das Graphen in Partikelform vor einer Mischung mit dem Graphitpulver dem flüssi- gen Harz zugegeben wird, wobei das Harz verfestigt und zu einem
Pulver verarbeitete wird, wobei das Pulver mit dem Graphitpulver gemischt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass eine homogene Dispersion von Graphen und Harz ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass Graphen mit einer mittleren Partikelgröße von < 2 pm verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass als Harz ein duroplastisches oder thermoplastisches Harz, bevor zugt Phenolharz, verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass als Graphen Graphenoxid (GO), reduziertes Graphenoxid (rGO),
Graphennanoplatlets (GNO) und/oder Kohlenstoffnanoröhren (CNT) verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass dem Additiv einwandige oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröh ren und/oder Ruß zugegeben werden.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch g ek ennz e i c hn et ,
dass der Bürstenkörper mehrschichtig, bevorzugt zweischichtig oder dreischichtig, ausgebildet wird, wobei zumindest eine Schicht das Additiv aufweist und mit einer Kontaktfläche zur elektrischen Kon taktierung der Kontaktstruktur ausgebildet wird.
14. Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung einer relativ zur Kohle- bürste bewegten Kontaktstruktur, insbesondere eines Kommutators oder Schleifrings einer elektrischen Maschine, wobei die Kohlebürste aus einen Bürstenkörper gebildet ist, der aus einer verfestigten Mate- rialmischung aus einem Grafitpulver mit einem pyrolysierten Harz und einem partikelförmigen Additiv besteht,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Additiv Graphen ist und der Bürstenkörper Graphen mit ei- nem Anteil von 0,01 bis < 5 Gewichtsprozent aufweist.
15. Kraftstoffpumpe, insbesondere Benzinpumpe oder dergleichen, mit einem Elektromotor der eine Kohlebürste nach Anspruch 14 aufweist.
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