铜-铝复合型材料、小型断路器线圈组件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电器元件技术领域的电磁感应线圈及其连接板材料，具体地说，涉及的是一种铜-铝复合型材料、并将该铜-铝复合型材料用于小型断路器线圈及其连接板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展，无论是工业、农业、商业、国防，还是卫生、金融和人们的日常生活等，对电的需求量也越来越大，对供电网络的运行和保护要求更是越来越高。小型断路器是一种广泛用于低压配电终端的配电电器，承担短路及过载分断保护之功能，其内部结构中电磁线圈及其连接板的性能对分断保护起着决定性作用。随着小型断路器年需求量急剧增加，电磁线圈及连接板用量也随之大幅度增加，因此，电磁线圈及其连接板，性能提高和成本节约具有重要的实用价值和社会意义。
[0003]经检索，国内外涉及小型断路器用的电磁线圈及其连接板材料选用的研究或报道极少。对于小型断路器用电磁线圈及其连接板的材料，其设计原则:不仅满足导电性要求，而且要求质量轻、体积小，价格低廉。目前，国内外市场上开发用于小型断路器上电磁线圈及其连接板材料为纯紫铜材料。紫铜线圈和连接板价格比较昂贵，小型断路器用量较大，且更新较快，大量使用纯铜材料，造成极大浪费;且由于紫铜密度较大，使得产品较重。同时，紫铜在通电下发热，表面极易被氧化而脱皮，影响产品性能。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种铜-铝复合型材料、小型断路器线圈组件及其制备方法，重点解决线圈与连接板连接问题。
[0005]为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是:本发明先提供一种铜-铝复合型材料，制备一种铜局部单面覆铝连接板，这样有效实现铝和铝焊接或物理连接，解决两者连接问题，该材料质量较轻，价格低廉，加工性能较好;同时工艺简单，操作方便，成本低廉;线圈及其连接板材料连接强度十分可靠，有效避免采用纯铜线圈和连接板连接不良引起脱落。
[0006]根据本发明第一个方面，提供一种铜-铝复合型材料，该材料包括铜或铜合金料带，所述铜或铜合金料带的一面设有槽，所述槽中嵌入铝带，将所述铜或铜合金料带、所述铝带进行复合，得到铜或铜合金局部、单面覆铝料带，即铜-铝复合型材料。
[0007]优选地，所述铜或铜合金料带，其宽度为30mm?150mm、厚度为1mm?20mm。
[0008]优选地，所述槽，数目为至少1条，槽的宽为2mm?25mm、深为0.2mm?10mm，且任意两条槽间距大于20mm。
[0009]优选地，所述铝或铝合金料带，其宽度Η与所述槽的宽度关系:槽宽-0.5mm < Η <槽宽+0.5mm，且所述铝或铝合金料带的厚度与所述槽的深度相同。
[0010]根据本发明第二个方面，提供一种上述铜-铝复合型材料的制备方法，所述方法步骤如下:
[0011]第一步，在铜或铜合金料带的一面进行开槽，得到开槽后料带；
[0012]第二步，将铝或铝合金料带和第一步获得的开槽后料带进行清刷，得到清刷后料带；
[0013]第三步，将清刷后料带进行镶嵌复合即铝带镶嵌入铜或铜合金料带的槽中进行复合，复合后料带即铜-铝复合型材料。
[0014]优选地，第二步中，所述的清刷速度为0.lm/min?10m/min，采用一次清刷或多次清刷，直到料带表面为全新粗糙面。
[0015]优选地，第三步中，所述的复合采用冷复合、温复合或者热复合;复合后厚度/复合前厚度在20%?80%之间。
[0016]本发明采用铜或铜合金料带开槽后，可以有效将铝料带固定于铜或铜合金料带的槽中，使得铝带复合后呈直线形。同时铝带和铜带镶嵌式复合时，铝带三个面(另一面与乳辊接触)都被铜带上的槽约束，加之铝延展性比铜要好，在铜带上的槽内发生极大变形时，保障铝带能与铜紧密结合，有效增加铝和铜接触面积，提高结合强度。
[0017]根据本发明第三个方面，提供一种采用上述铜-铝复合型材料制备的小型断路器线圈组件，所述组件包括线圈和与其连接的连接板，所述线圈为表面带有绝缘层的铝丝或铝合金丝材缠绕而成，所述连接板采用所述铜-铝复合型材料制备得到，所述连接板的一端部局部、单面覆铝，所述线圈与所述连接板的连接处位于所述连接板的覆铝区域。
[0018]现有小型断路器线圈和连接板都是采用紫铜，没有采用铝线圈的，成本太高且产品重量很大，本发明进行了改进，将紫铜线圈替换为铝线圈克服这些问题，同时因为采用铝线圈，连接板不能采用铜，因为铜、铝熔点相差较大，焊接较难。因此，本发明进一步采用铜-铝复合型材料制备连接板，且将连接板上局部、单面覆铝区域用于连接铝线圈；这样一方面进一步的降低了产品重量、降低成本，另一方面有效实现铝和铝焊接或物理连接，解决两者连接问题，保证了焊接质量。
[0019]根据本发明第四个方面，提供一种上述小型断路器线圈组件的制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0020]连接板的制备步骤:
[0021 ] S1，将铜-铝复合型材料进行热处理；
[0022]S2，将热处理后料带进行冷乳；
[0023]S3，将冷乳后料带进行分条；
[0024]S4，将分条后料带进行冲制，得到一端部局部、单面覆铝的连接板；
[0025]线圈的制备步骤:将表面带有绝缘漆的圆形或方形铝丝或铝合金丝材进行缠绕，得到线圈；
[0026]线圈与连接板的连接步骤:将获得的连接板和线圈进行连接，所述线圈与所述连接板的连接处位于所述连接板的覆铝区域。
[0027]本发明上述小型断路器线圈组件的制备方法中，连接板的制备步骤、线圈的制备步骤，没有特定的先后顺序要求，可以先进行连接板的制备、后进行线圈的制备，也可以先进行线圈的制备，后进行连接板的制备，或者两者同时进行。
[0028]优选地，所述连接板的制备步骤的S1中，所述热处理，采用连续退火或固相退火，其中:
[0029]采用连续退火:退火炉有效温区为3m?20m，温度200°C?650°C，速度为0.05m/min?5m/min;
[0030]采用固相退火:温度200°C?500°C，时间为20min?8h，气氛为H2或N2。
[0031 ]优选地，所述连接板的制备步骤的S2中，所述冷乳，其变形量控制在5%?40%。
[0032]优选地，所述连接板的制备步骤的S3中，所述的分条后料带，其总宽度为25mm?90mm，且分条单边在招面或铜-招复合界面处，招宽度为2mm?25_。
[0033]优选地，所述连接板的制备步骤的S4中，所述的连接板的形状依据要求设计获得，且招宽度不少于2mm。
[0034]进一步的，所述方法在上述所述连接板的制备步骤的S4之后、S5之前，可以增加清洗步骤，即对S4得到的连接板进行清洗。
[0035]优选地，所述线圈的制备步骤中:所述的丝材的直径、缠绕线圈的匝数、线圈的直径依据小型断路器需求计算获得。
[0036]优选地，所述线圈与连接板的连接步骤中:所述的连接方式采用加焊料电阻焊接法，或者加焊料感应焊接法，或者卡扣紧固连接。
[0037]本发明上述方法通过热处理、料带冷乳、分条后，获得在端部局部单面覆铝的铜导线板，即连接板。基于现有小型断路器设计系统，本发明采用纯铝线圈和局部覆铝导线板相连接，达到节约成本目的。同时，连接板局部覆铝，可以有效实现铝-铝焊接，解决了如果只采用铝线圈、在铜和铝的连接处无法实现焊接的问题。
[0038]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0039]本发明所提供电磁线圈及其连接板与以往传统材料纯紫铜有显著不同，本发明采用铜局部镶嵌复合铝的连接板，与铝线圈进行连接，得到铜-铝复合材料的电磁线圈及连接板，能够有效解决线圈与连接板连接问题。同时，本发明采用局部单面镶嵌铝，保持了铜原有导电性能，且单重较轻，总体成本比传统材料降低60%，并且具有优良的加工性能，成材率高。
【附图说明】
[0040]图1为传统纯紫铜、电磁线圈及其连接板结构示意图；
[0041 ]图2a、图2b分别为本发明一实施例铜-铝复合型材料俯视图和刨面图；
[0042]图3为本发明一实施例制备的线圈组件结构示意图；
[0043]图4a为本发明一实施例铝线圈和铜/铝连接板端部包裹线圈压紧法连接方式示意图；
[0044]图4b为图4a中方框标示的区域其截面放大图；
[0045]图4c为本发明一实施例铝线圈和铜/铝连接板焊接法连接方式示意图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本