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Patent Searching and Data


Title:
CARBON BRUSH AND METHOD FOR COATING A CARBON BRUSH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/097236
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a carbon brush (10) having a metal layer (16, 18) on at least one surface area (12, 14) of the carbon brush. In order to provide a metal layer exhibiting good heat-dissipating properties, the invention provides that the metal layer is a metal conductive paint layer (16, 18).

Inventors:
HUEBNER BETTINA (DE)
SPERLING RAINER (DE)
SCHWARZER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/002149
Publication Date:
September 21, 2006
Filing Date:
March 09, 2006
Export Citation:
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Assignee:
SCHUNK KOHLENSTOFFTECHNIK GMBH (DE)
HUEBNER BETTINA (DE)
SPERLING RAINER (DE)
SCHWARZER MARTIN (DE)
International Classes:
H01R39/26
Foreign References:
EP1315254A12003-05-28
JP2000197315A2000-07-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 12 26 December 1996 (1996-12-26)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 03 28 April 1995 (1995-04-28)
Attorney, Agent or Firm:
Stoffregen, Hans-herbert (Hanau, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kohlebürste sowie Verfahren zum Beschichten einer Kohlebürste Kohlebürste (10), insbesondere für Kleinmotoren bestimmt, mit einer Metallschicht (16, 18) auf zumindest einem Oberflächenbereich (12, 14) der Kohlebürste, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht eine Metallleitlackschicht (16, 18) ist.
2. Kohlebürste (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleitlackschicht (16, 18) bei einer Temperatur T oberhalb normaler Betriebstemperatur der Kohlebürste (10) wärmebehandelt ist.
3. Kohlebürste (10) nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleitlackschicht (16, 18) eine Silber oder Kupferleitlackschicht ist.
4. Kohlebürste (10) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleitlackschicht (16, 18) im Mittel eine Dicke mit d > 2 μm, insbesondere 30 μm > d > 2 μm, vorzugsweise 6 μm > d > 2 μm, aufweist.
5. Kohlebürste (10) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seitenflächen (12, 14) der Kohlebürste (10) beschichtet sind.
6. Kohlebürste (10) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegende Breitseitenflächen (12, 14) der vorzugsweise eine Quaderform aufweisenden Kohlebürste (10) beschichtet sind.
7. Kohlebürste (10) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (10) in ihrer Lauffläche (20) metallleitlackschichtfrei ist.
8. Verfahren zum Beschichten einer Kohlebürste (10), insbesondere zumindest einer Seitenfläche der Kohlebürste, mit einer Metallschicht (16, 18), dadurch gekennzeichnet, dass auf einen zu beschichtenden Oberflächenbereich der Kohlebürste (10) eine Metallleitlackschicht (16, 18) aufgebracht wird und die Kohlebürste (10) anschließend bei einer Temperatur getempert wird, die oberhalb normaler Betriebstemperatur der Kohlebürste (10) liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste bei einer Temperatur T mit T > 150 °C, insbesondere 1500C < T < 2500C, getempert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (10) über eine Zeit t mit 30 Minuten < t < 240 Minuten, insbesondere 120 Minuten < t < 240 Minuten, getempert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleitlackschicht (16, 18) durch Sprühen, Streichen, Tamponieren oder Walzen auf die Kohlebürste (10) aufgetragen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleitlackschicht (16, 18) vor der Wärmebehandlung bei Umgebungstemperatur getrocknet oder vorgetrocknet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleitlackschicht (16, 18) mit einer mittleren Dicke D mit 15 μm > D > 2 μm, insbesondere 2 μm < D < 6 μm, auf die Kohlebürste (10) aufgetragen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallleitlack ein Silberleitlack und/oder ein Kupferleitlack verwendet wird.
Description:
Kohlebürste sowie Verfahren zum Beschichten einer Kohlebürste

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste, insbesondere bestimmt für Kleinmotoren, mit einer Metallschicht auf einem Oberflächenbereich der Kohlebürste. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Beschichten einer Kohlebürste, insbesondere zum Beschichten zumindest einer Seitenfläche der Kohlebürste, mit einer Me- " tallschicht.

Um die Betriebstemperatur einer Kohlebürste zu reduzieren, ist es bekannt, auf eine oder mehrere Seitenflächen einer Kohlebürste eine Metallschicht aufzubringen. Dies kann galvanisch oder durch Aufpressen erfolgen. Auch ein stromloses Beschichten ist zur Beschichtung von Kohlebürsten bekannt, indem diese z. B. in ein Kupfersulfatbad eingebracht werden. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Potentiale erfolgt eine Beschichtung. Das zum chemischen Verkupfern erforderliche Reduktionsmittel ist üblicherweise Formaldehyd.

Aus der DE-A-10 2004 016 149 ist eine metallbeschichtete Kohlebürste bekannt. Das Metall besteht dabei bevorzugterweise aus Kupfer, Silber oder silberbeschichtetem Kupfer, wobei die Schicht durch stromloses Beschichten gebildet wird. Die Schichtdicke selbst kann zwischen 1 μm und 10 μm betragen.

Die DE-A- 103 44 717 bezieht sich auf eine Kohlebürste, die rückseitig eine Metallschicht aufweist, die mit dem Material der Kohlebürste durch Verpressen und anschließendes Glühen verbunden wird.

Von Industriekohlebürsten her ist es bekannt, Stampflöcher mit einer Silberschicht auszukleiden, um den elektrischen Kontakt der einzubringenden Litze zu verbessern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kohlebürste umweltfreundlich und mit einfachen Maßnahmen mit einer Metallschicht zu versehen, die zu einer merklichen Temperaturerniedrigung beim Betrieb der Kohlebürste führt. Gleichzeitig soll die Schicht zur Erhöhung der Lebensdauer der Kohlebürste führen sowie den Wirkungsgrad eines mit einer entsprechenden Kohlebürste bestückten Motors, insbesondere Kleinmotors, verbessern.

Die Aufgabe wird durch eine Kohlebürste der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Metallschicht eine Metallleitlackschicht ist, die insbesondere bei einer Temperatur oberhalb normaler Betriebstemperatur der Kohlebürste wärmebehandelt ist.

Abweichend vom vorbekannten Stand der Technik wird eine Metallleitlackschicht wie Silber- oder Kupferleitlackschicht auf gewünschte Oberflächenbereiche der Kohlebürste mit Ausnahme der Lauffläche aufgetragen, um eine Wärmeableitung und damit Kühlung der Kohlebürste zu ermöglichen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Kohlebürsten, die mit einer entsprechenden Metallleitlackschicht insbesondere auf ihren gegenüberliegenden Breitseiten beschichtet sind, eine Temperaturerniedrigung von 20 0 C bis 30 °C gegenüber unbeschichteten Kohlebürsten bei gleichen Bedingungen aufweisen. Auch hat sich die Lebensdauer bei gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrads des Motors erhöht.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Metallleitlackschicht im Mittel eine Dicke d mit d > 2 μm, insbesondere 30 μm > d > 2 μm, vorzugsweise 6 μm > d > 2 μm, aufweist.

Ein Verfahren zum Beschichten einer Kohlebürste der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass auf einem zu beschichtenden Oberflächenbereich der Kohlebürste eine Metallleitlackschicht aufgebracht wird und sodann die Kohlebürste bei der Tem-

peratur T getempert wird, die oberhalb normaler Betriebstemperatur liegt. Insbesondere wird die Kohlebürste bei einer Temperatur T mit T > 150°C, vorzugsweise 150 0 C < T < 250 0 C, getempert. In Abhängigkeit von der Schichtdicke sollte die Wärmebehandlung der Kohlebürste über eine Zeit t mit 30 Minuten < t < 240 Minuten, insbesondere 120 Minuten < t < 240 Minuten, durchgeführt werden.

Die Metallleitlackschicht selbst kann durch Sprühen, Streichen, Tamponieren oder Walzen aufgetragen werden.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich auch dann erzielen, wenn die Metallleitlackschicht vor dem Tempern bei Umgebungstemperatur getrocknet bzw. angetrocknet wird.

Mit entsprechenden Verfahren lassen sich insbesondere reproduzierbare Lackschichten mit einer mittleren Dicke D mit 15 μm > D > 2 μm, insbesondere 2 μm > D > 6 μm, auf die Kohlebürste auftragen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre kann kostengünstig eine Kohlebürste mit einer Metallschicht versehen werden, die zu einer gewünschten Wärmeableitung führt.

Großtechnisch wird zum Beschichten der Kohlebürste das Tamponieren bevorzugt, wodurch während des Herstellungsprozesses der Kohlebürste die Metallleitlackschicht auf insbesondere die gegenüberliegenden Breitseiten aufgetragen werden kann, ohne dass die Lauffläche der Kohlebürste beschichtet wird, so dass in Folge dessen das Einlaufverhalten nicht negativ beeinflusst wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

In der einzigen Figur ist rein prinzipiell eine Kohlebürste 10 dargestellt, die insbesondere für Kleinmotoren wie für Waschmaschinen, Staubsauger, Küchengeräte, Haartrockner, Rasierapparate, Spielzeuge sowie Elektrowerkzeuge für Profis und Heimwerker bestimmt ist. Um die Betriebstemperatur zu reduzieren bei gleichzeitig erhöhter Lebensdauer der Kohlebürste und Verbesserung des Wirkungsgrads des Motors ist erfin- dungsgemäß vorgesehen, dass entsprechend der zeichnerischen Darstellung die gegenüberliegenden Breitseiten 12, 14 der quaderförmigen im Schnitt eine Rechteckform aufweisenden Kohlebürste mit einer Metallleitlackschicht 16, 18 versehen sind, über die im erforderlichen Umfang eine Wärmeableitung erfolgt. Die Wärme kann von den Metallleitlackschichten 16, 18 über die Kohlebürstenhalterung, sofern es sich um eine aus Metall handelt, oder über die zwischen der Halterung und der Kohlebürste vorbeiströmende Luft abgeführt werden.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, nicht die Breitseiten 12, 14, sondern nur eine Seitenfläche oder sämtliche Seitenflächen oder nur Bereiche einer oder mehrerer Seitenflächen mit einer entsprechenden Metallleitlackschicht zu beschichten. Erwähntermaßen werden bevorzugterweise jedoch die Breitseiten 12, 14 beschichtet.

Als Metallleitlack wird insbesondere ein Silber- oder Kupferleitlack oder Mischungen dieser benutzt, wobei der Leitlack vorzugsweise durch Tamponieren aufgebracht wird. Hierdurch ist großtechnisch kostengünstig ein Beschichten möglich, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass gezielt die Bereiche der Kohlebürste 10 beschichtet werden, die mit der Metallschicht versehen werden sollen. Andere Beschichtungsmöglichkeiten wie . Streichen, Sprühen oder Walzen sind gleichfalls möglich. Allerdings muss dabei darauf geachtet werden, dass die Lauffläche 20 der Kohlebürste 10 nicht beschichtet wird, da andernfalls das Einlaufverhalten der Kohlebürste 10 beeinträchtigt werden könnte.

Bevorzugterweise wird die Metallleitlackschicht mit einer Dicke zwischen 15 μm und 2 μm im Mittel aufgetragen, wobei durch Unebenheiten der Kohlebürstenfläche bedingt auch Bereiche Dicken von 30 μm oder mehr aufweisen können. Besonders gute Ergebnisse lassen sich jedoch erzielen, wenn die Schicht 16, 18 flächig die jeweilige Seitenfläche 12, 14 abdeckt.

Herstellungstechnisch ist vorgesehen, dass nach Auftragen der Metalllackschicht diese bei Umgebungstemperatur getrocknet bzw. vorgetrocknet wird, um sodann bei einer Temperatur wärmebehandelt zu werden, die oberhalb üblicher Betriebstemperatur der Kohlebürste 10 liegt.

Unter Zugrundelegung üblicher Kleinmotoren sind daher Tempertemperaturen im Bereich zwischen 150 0 C und 250 °C bevorzugt anzugeben. Die Dauer der Wärmebehandlung sollte im Bereich zwischen 30 Minuten und 240 Minuten, vorzugsweise zwischen 120 Minuten und 240 Minuten liegen.

Wird eine Silberleitlackschicht zur Beschichtung der Kohlebürste 10 benutzt, so zeichnet sich der verwendete Silberleitlack durch nachstehende Materialeigenscharten aus:

Bezüglich des zu verwendenden Silberleitlacks ist anzumerken, dass der Silbergehalt beim Tamponieren zum Aufbringen der Schicht größer sein sollte als beim Streichen. Unabhängig hiervon sollte der Silbergehalt zwischen 35 Gew.-% und 70 Gew.-% liegen. Der Silbergehalt beim Tamponieren kann zwischen 60 Gew.-% und 65 Gew.-% und der beim Streichen zwischen 38 Gew.-% und 42 Gew.-% liegen.

Ferner sollte der Silberleitlack auf Arcrylatharzbasis aufgebaut sein. Als Lösemittel kommen Acetate und Butoxypropane in Frage. Die Dichte des Silberleitlacks sollte zwischen 1,35 g/cm 3 und 1,55 g/cm 3 liegen.

Beim zu tamponierenden Silberleitlack sollte die Viskosität (D = 50s "1 ) zwischen 2000 mPas und 3000 mPas und bei zu streichendem Silberleitlack die Viskosität (D = 500s "1 ) zwischen 40 mPas und 50 mPas liegen.