专利名称：制造多层碳刷的方法
技术领域：
本发明涉及制造多层碳刷的方法，该碳刷由至少两个碳材料的第一导电功能层和至少一个电绝缘材料的绝缘层组成，绝缘层分布在连续的第一功能层之间。
背景技术：
由碳条和分布在碳条之间的绝缘层组成的多层碳刷，常用于例如像洗衣机电动机这种小型的可逆电动机。在此方面，绝缘层可以由薄膜或者由绝缘的粘接剂或合成树脂，一种或者多种粉末树脂组成。通过较高的漏电阻抗，降低了在换向器的两个由碳刷覆盖的薄片之间流动的电流，并因此改善了换向。
上述类型公知的多层碳刷通常这样制造，首先将热处理的碳板彼此定向，然后在它们之间装入薄膜。随后进行机械加工，尺寸加工并装入钢丝绳或者绞合线。
已知的还有称为多层碳刷的各层分别导电的碳刷，需要时具有不同的机械特性。相应的碳刷可以参阅DE 91 06 977 U1。具有不同材料成分的层(也称为区)可以这样构成，即挤压碳刷前将两个含有不同材料成分的原始层依次装入压模内并相互压紧。在此方面，一个区具有高于另一个区的铜成分。
按照DE 44 30 745所述称为多层滑动触点的碳刷具有分别由导电粉末组成的层。为制造多层滑动触点，在模具中同时加入两种导电粉末，在压缩步骤之后进行热处理。除了通过在一个模具内同时装入两种粉末构成层外，还可以通过向模具依次输入导电粉末构成层。
DE-C-835 428介绍了一种作为塑料加工物体的镜面抛光煤模制体及其制造方法。为此将煤装入压模内挤压，首先预烧结，然后切削加工，以便在高温烧结前用含有油或者油脂的研磨膏覆盖或浸渍该物体。
DE-C-636 540公开了一种制造多层碳刷的方法。成品碳层研磨光滑并在两个成品碳层之间设置含有绝缘材料的半流体合成树脂，然后将碳层在适当的挤压工具内夹紧，以便可以在炉内干燥。
制造碳层材料的方法可以参阅DE 33 07 090 A1。为取得所要求的成品，通过挤压和热处理在可重叠设置的碳层之间设置由热塑性塑料构成的如碳毡层薄膜，以便然后能够承受所要求的压力和温度。
DE 199 02 938 A1涉及一种由不同材料成分段组成的碳刷。在此方面，该碳刷采用挤压过程制造。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种制造多层碳刷的方法，该碳刷由至少两个导电功能层和分布在连续功能层之间的绝缘层组成，该方法还进一步使其制造简单，同时还可以使绝缘层毫无问题地根据所要制造的多层碳刷的应用领域进行设计。还可以对如孔隙度或者摩擦系数等材料特性毫无问题地进行调整。此外，还可以毫无问题地特殊设计功能层的厚度，而无需复杂的加工措施。
依据本发明的目的基本上由下述得以实现，即碳材料或者作为填料所含的这种材料和电绝缘材料按相应顺序在所要制造的多层碳刷的层分布上，分层分别以粉末状加入模具内，然后挤压并随后热处理。在此方面，将带有各自层高度的绝缘材料加入模具内，成品多层碳刷内的绝缘层具有最好100μm≤d≤500μm的厚度d。
本发明的特征特别是在于一种制造多层碳刷的方法，该碳刷各自由至少两个碳材料的导电功能层和至少一个电绝缘材料的绝缘层组成，绝缘层分布在连续的第一功能层之间，其特征在于下列方法步骤-通过填充所要制造的多层碳刷、将相应的碳材料层或者作为填料含有的这种材料分别以粉末状并将电绝缘材料以粉末状或者作为薄膜装入模具内来制造板，-将存在于模具内的层挤压成板，-对板进行热处理以及-将板分成与多层碳刷相应的或者接近最终轮廓的尺寸。
尺寸加工和绞合线或钢丝绳的使用以公知方式完成。
通过依据本发明的原理，在大批量制造多层碳刷时，为制造多层碳刷仅需要一个热处理步骤。而按照现有技术，或者彼此分开制造由碳材料组成的板，或者首先将原始材料加入模具内，分别单独制造由具有导电特性材料的多层组成的碳刷。
特别是作为电绝缘材料使用合成树脂粉末，有机或者无机绝缘薄膜，如Al2O3-薄膜，一种或者多种粉末树脂，如酚醛树脂或者环氧树脂，织物薄膜，纤维垫，自粘贴或者活化粘贴的薄膜或者它们的组合。
作为所要制造的多层碳刷或从中产生前者的板的优选材料成分如下约50Gew.-％的天然石墨，约50Gew.-％的合成石墨，约25Gew.-％粉末状的酚醛树脂或者环氧树脂或者热塑性树脂，最高约40Gew.-％的煤焦油沥青，其中，当采用后者时涉及100Gew.-％的天然石墨和合成石墨填料。
然后将粉末状的相应成分以所要求的规模分层并由电绝缘材料分开装入压模内，挤压后或者例如通过在最高约200℃的温度T1下约15小时内完全硬化，或者加热到最高约600℃的最终温度T2。
本发明的其他细节，优点和特征不仅来自权利要求，引自这些权利要求的特征本身和/或者组合，而且来自附图所引用的优选实施例的下列说明。其中图1示出带有三个功能层的多层碳刷原理图；图2示出图1碳刷的局部；图3示出用于制造板的模具的原理图；图4示出用于制造多层碳刷的多层板。
具体实施例方式
本发明涉及制造多层碳刷的方法。在此方面，多层碳刷应这样理解，其中，在由导电材料组成的碳材料功能层或者所含的这种材料(也称为碳条)之间分布绝缘层。在此方面，依据本发明的原理包括制造带有两个或者多个功能层的多层碳刷。
图1从纯原理上示出多层碳刷10，带有彼此通过绝缘层18绝缘的三个碳条12，14，16。
碳条12，14，16以及绝缘层18与碳刷的摩擦面20垂直分布。从与摩擦面20相对的面22引出带有钢丝绳或绞合线26的填充触点24。但就此而言，可参阅上述早已公知结构的多层碳刷。
为制造多层碳刷，依据本发明将构成单个层12，14，16，18的材料连续按照所要求的层顺序装入挤压装置30的模具28内。模具28内可调节设置凸模32，以便按所要求的规模利用不同材料填充模具28。在装入构成各自一层的材料后，借助于刮板34去掉多余的材料。在将一方面由碳和另一方面由电绝缘材料组成的所要求的材料分层装入模具28后，在该实施例中通过凸模36对这些层进行挤压。在此方面，依据本发明模具28的横截面这样构成，使其形成多层板38，在从模具28取出和按通常方式热处理后分成段40，42，44，其尺寸与所要制造的多层碳刷的尺寸相应。然后进行段40，42，44的尺寸加工并按通常方式使用钢丝绳。
图4所示的板38由碳材料构成的功能层46，48组成，它们之间分布由电绝缘材料构成的层50。
如果最好通过挤压粉末材料产生绝缘层18，50，那么还可以在由碳材料组成的单个层之间设置由电绝缘材料组成的薄膜，将该薄膜与碳材料或者所含的该材料共同在模具28内挤压。
在使用薄膜方面可以考虑的有无机或者有机薄膜，如Al2O3-薄膜，织物薄膜或者纤维垫，自粘贴或者活化粘贴的薄膜。在此方面，需要时必须将这些薄膜活化。
通过依据本发明的原理，可以按照简单的方式制造具有所要求厚度绝缘层的多层碳刷。为此仅需以所要求的规模将所要求高度的绝缘层材料装入压模30内。其中绝缘材料的填入范围如下，即材料挤压后的绝缘层的厚度应在100μm至500μm之间。
独立地，通过例如装料程度或者挤压参数，可以对如孔隙度这样单个层所要求的材料特性毫无问题地进行调整。
权利要求
1.制造多层碳刷(10)的方法，该碳刷由至少两个碳材料的导电功能层(12，14，16)和至少一个电绝缘材料的绝缘层(18)组成，绝缘层分布在连续的功能层之间，其特征在于，碳材料或者作为填料所含的这种材料和电绝缘材料按相应顺序在所要制造的多层碳刷(10)的层分布上，分层分别以粉末状加入模具(28)内，然后挤压并随后热处理。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将带有各自层高度的绝缘材料加入模具(28)内，成品多层碳刷(10)内的绝缘层最好具有100μm≤d≤500μm的厚度。
3.制造多层碳刷的方法，该碳刷各自由至少两个碳材料的导电功能层(46，48)和至少一个电绝缘材料的绝缘层(50)组成，绝缘层分布在连续的第一功能层之间，其特征在于下列方法步骤，-通过填充所要制造的多层碳刷、将相应的碳材料层或者作为填料所含的这种材料分别以粉末状并将电绝缘材料以粉末状或者作为薄膜装入模具(28)内来制造板(38)，-将存在于模具内的层挤压成板(38)，-对板(38)进行热处理以及-将板分成与多层碳刷相应的或者接近最终轮廓的尺寸。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，作为电绝缘材料使用合成树脂粉末，有机或者无机绝缘薄膜，如Al2O3-薄膜，一种或者多种粉末树脂，如酚醛树脂或者环氧树脂，织物薄膜，纤维垫，自粘贴或者活化粘贴的薄膜或者它们的组合。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于，作为用于导电功能层的原始材料，采用天然石墨，合成石墨以及如酚醛树脂这样的树脂和/或者沥青。
6.按权利要求3-5之一所述的方法，其特征在于，作为原始材料使用约50Gew.-％的天然石墨和约50Gew.-％的合成石墨以及约25Gew.-％的如酚醛树脂这样的树脂或者约40Gew.-％的沥青，其中，采用树脂或沥青时涉及到的是以天然石墨和合成石墨形式的100Gew.-％的填料。
全文摘要
本发明涉及制造多层碳刷(10)的方法，该碳刷由至少两个碳材料的导电功能层(12，14，16)和至少一个电绝缘材料的绝缘层组成，绝缘层分布在连续的功能层之间。为了能够简单和以要求的厚度制造相应的多层碳刷和这些层，本发明提出，碳材料和电绝缘材料按相应顺序在所要制造的多层碳刷(10)的层分布上，分层分别以粉末状加入模具内，然后挤压并随后热处理。
文档编号H01R39/20GK1639925SQ03805245
公开日2005年7月13日 申请日期2003年3月3日 优先权日2002年3月4日
发明者R·施佩林, M·施瓦策尔, R·黑尔曼, B·林 申请人:申克碳化技术股份有限公司