专利名称：圆筒式碳换向器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种圆筒式碳换向器及其制造方法，特别是一种纯碳换向器的制造方法。
背景技术：
目前，用于电机的换向器都以铜换向器为主。电机在旋转时，电刷在换向器表面频繁换向，摩擦而产生热量，转速越高，表面温度也越高，这时换向器径向和相邻片间，变形量较大，火花等级也变大，对换向器的铜工作面产生灼蚀；还有，用于电喷汽车的燃油泵，由于电机是浸在燃油中工作，而我国目前生产的汽油，含硫量普遍比较高，所以铜换向器的工作面，会因硫的化学腐蚀而加速磨损，当前世界各国对可再生能源的利用，在汽油中合成添加乙醇，形成弱酸的侵蚀，这严重的缩短了铜换向器的使用寿命。这种纯碳制成的换向器，特别适合于在有腐蚀介质的工作环境之中使用。美国54th Annual Conference 2003会议及第二十一届国际制冷大会均提出在冰箱和空调的压缩机内的电机上采用碳换向器《Carbon Commutator Motors for Compressors-Long Life，Low Cost，Variable Speed》(论文集目录419)。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足，而提供一种结构简单合理、耐高温、耐腐蚀、寿命长，成本较低。制造工艺简单、可靠的圆筒式碳换向器及制造方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的，一种圆筒式碳换向器，它主要由塑料基体和多极的金属骨架，纯碳圆形桶体及紧固螺丝组成，所述的塑料基体通过注塑方式与金属骨架形成一体，在塑料基体上面复合有相应多极的、用碳制成的圆形桶体。它是利用碳、电镀层、焊接层、连接螺丝、铜骨架进行导电。
所述的纯碳制成的圆形桶体和金属骨架上有至少六条电极槽，并分成至少六极，所述的金属骨架的每一极上均加工有至少一个预留孔，紧固螺丝旋入碳制圆形桶体中并相互固连。
所述的纯碳制成的圆形桶体和金属骨架上的电极小于12个，每一极上设置有二个预留孔，采用镀银或锡的紧固螺丝连接于每个纯碳条电极。
所述纯碳制成的圆形桶体一头端面为焊接平面，表面镀铜，它与金属骨架焊接连接；另一头端面加工有被塑料基体注塑后锁止的槽沟。
所述的塑料基体采用电木粉或绝缘工程塑料注塑连接。
一种如上圆筒式碳换向器的制造方法，它首先机械加工所述的金属骨架和纯碳制成的圆形桶体；其次在纯碳制的圆形桶体上镀上可焊金属层，其一头端面与复合金属骨架焊接并采用镀银的紧固螺丝进行连接；另一头端面则采用注塑时利用塑料基体与碳制成的圆形桶体上的槽沟锁止连接；最后，将整体的换向器通过换向器铣槽机，经铣槽工艺分割成多个电极，即所需要的多极。
所述的换向器铣槽分级后，采用整体电镀，以防止裸露金属骨架的氧化及腐蚀。
所述的焊接工艺，采用在金属骨架和圆形桶体一头端面的焊接处，涂敷锡浆，进行压熔焊接，并控制在400度以下的温度。
所述的金属骨架采用冲床加工，所述纯碳制成的圆形桶体采用车床加工，所述的焊接工艺则采用压熔焊接的方式。
所述的纯碳制的圆形桶体上镀上一层不小于6μm厚度的铜层，并在铜层上还镀上有一层银层，利用碳桶体内孔的镀层、即电极与塑料基体间的镀层进行导电。
本发明由于碳的化学属性稳定、耐高温性及导电性好，又具有自润滑功能，因而采用纯碳进行简单的机械加工，与铜片骨架插接，使得桶式碳换向器在工作时，更加牢固、可靠、寿命长，且本发明换向器结构简单，制造方法简易便于加工，生产成本大大降低。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的另一正面结构示意图。
图3是本发明的纯碳制圆形桶体的结构示意图。
图4时本发明的金属骨架结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作详细的说明。附图所示，本发明主要由塑料基体5和多极的金属骨架1，纯碳圆形桶体4及紧固螺丝3组成，它是利用碳、电镀层、焊接层、连接螺丝、铜骨架进行导电。所述的塑料基体5通过注塑方式与金属骨架1形成一体，在塑料基体5上面复合有相应多极的、用碳制成的圆形桶体4。所述的纯碳制成的圆形桶体4和金属骨架1上有至少六条电极槽，并分成至少六极，所述的金属骨架的每一极上均加工有至少一个预留孔，紧固螺丝3旋入碳制圆形桶体4中并相互固连。
附图所示的实施例是为汽车燃油泵电枢生产的，采用12个电极。
所述的纯碳制成的圆形桶体4和金属骨架1上的电极若小于12个，每一极上则应设置有二个预留孔，采用镀银或锡的紧固螺丝3连接于每个纯碳条电极。所述纯碳制成的圆形桶体4一头端面为焊接平面，表面镀铜，它与金属骨架1焊接连接；另一头端面加工有被塑料基体5注塑后锁止的槽沟。
一种圆筒式碳换向器的制造方法，它首先机械加工所述的金属骨架和纯碳制成的圆形桶体；其次在纯碳制的圆形桶体上镀上可焊金属层，其一头端面与复合金属骨架焊接并采用镀银的紧固螺丝进行连接(先焊接，后上连接螺丝)；另一头端面则采用注塑时利用塑料基体与碳制成的圆形桶体上的槽沟锁止连接；最后，将整体的换向器通过换向器铣槽机，经铣槽工艺分割成多个电极，即所需要的多极。所述的换向器铣槽分级后，采用整体电镀，以防止裸露金属骨架的氧化及腐蚀。所述的焊接工艺，采用在金属骨架和圆形桶体一头端面的焊接处，涂敷锡浆，进行压熔焊接，并控制在400度以下的温度。
图1所示，本发明圆筒式纯碳换向器，它主要由塑料基体5和多极的金属骨架1组成，塑料基体5通过注塑方式与金属骨架1形成一体，所述的塑料基体5上面复合有相应多极的，用碳制成的圆形桶体4。所述的金属骨架1由冲床机械加工而成，见附图4所示，所述的圆形桶体4由车床加工而成，见附图3所示，其一端面加工为平面，其另一端面加工有契槽，以便在基体注塑时紧紧扣牢纯碳制成的圆形桶体4；所述的焊接2采用压熔焊接的方式及镀银连接螺丝3固定连接，在圆形桶体4和金属骨架1上有切割分极的分极槽6，如六极，八极，十极，十二极，十四极等；分级槽6是在注塑成一体后，通过换向器铣槽机完成，铣切深度即为碳形园桶体的厚度，轴向切断整体的碳制圆形桶体4，使之成为多个单体条状的呈导电连接的碳制成的部件，使每个碳极片之间不形成短路；并切断金属骨架1的连接，使之成为多个单体的金属制导体部件，仅依靠绝缘塑料基体5把多个金属导体部件和呈导电连接的碳制成的部件连接成为一个整体而不会脱落。
所述的金属骨架1的每一电极上均加工有至少一个预留孔，以便连接螺丝3旋入碳制圆形桶体4中并相互固连。金属骨架1向内(即向塑料基体)一侧采用切冲方式制成契形弯勾，注入塑料基体内以加强金属骨架1与塑料基体5的结合强度。
所述的圆形桶体1表面镀铜，其一端面与金属骨架1焊接连接2，并采用连接螺丝3固定及加固连接。另一端面车有被塑料锁止的槽，在塑料基体5注塑后被扣牢固定。
图2所示，所述的圆形桶体1和金属骨架1上设置有12条分极槽6，并分成12个电极，对应于12个电枢绕线的挂钩。
所述的金属骨架1和纯碳圆形桶体4与塑料基体5用电木粉注塑连接。
所述的纯碳为一种低电阻，高密度，高纯度，高强度的石墨材料，所述得金属骨架1为纯铜薄板制成的骨架。
本发明在纯碳圆形桶体4表面上镀铜，从而保证与金属骨架1焊接牢靠，金属骨架1主要为铜骨架，焊接2可以采用压熔焊接的方式，温度控制在400度以下，因为温度过高会造成纯碳圆形桶体4表面上镀铜层起泡，影响焊接强度，所以在焊接时，在焊接处涂敷锡浆，可保证碳片与铜骨架的焊接时不出现空隙，加上本发明又增加了采用镀银连接螺丝3紧固纯碳电极4和铜骨架1之间的连接，加上碳圆形桶体4内表面上的镀铜层，密布在每个电极的背后且垂直于碳刷，可以增加强度及减小接触电阻。
本发明在镀银连接螺丝3紧固纯碳电极4和铜骨架1之间的连接时，先采用比螺丝3直径小一点的钻头通过铜骨架的预留孔在纯碳圆形桶体4上钻个小孔，其深度与螺丝3的长度相应，以便连接螺丝3的顺利旋入。连接螺丝3的长度以避免深入碳刷与碳电极接触的有效工作面的轴向长度为限。太长会影响碳刷与碳电极的正常工作。
本发明是利用碳、电镀层、焊接层、连接螺丝、铜骨架进行导电。
完成上述工序后，就可以对该圆筒式纯碳换向器进行常规工艺处理，如对精车工作面，打光、绕线挂钩的打弯等；最后，将上述整体部件进行电镀，镀以锡或银等金属，以防止裸露铜的氧化及腐蚀。
权利要求
1.一种圆筒式碳换向器，其特征在于它主要由塑料基体和多极的金属骨架，纯碳圆形桶体及紧固螺丝组成，所述的塑料基体(5)通过注塑方式与金属骨架(1)形成一体，在塑料基体(5)上面复合有相应多极的、用碳制成的圆形桶体(4)。
2.根据权利要求1所述的圆筒式碳换向器，其特征在于所述的纯碳制成的圆形桶体(4)和金属骨架(1)上有至少六条电极槽，并分成至少六极，所述的金属骨架(1)的每一极上均加工有至少一个预留孔，紧固螺丝(3)旋入碳制圆形桶体(4)中并相互固连。
3.一种如权利要求1或2所述的圆筒式碳换向器的制造方法，其特征在于首先机械加工所述的金属骨架和纯碳制成的圆形桶体；其次在纯碳制的圆形桶体上镀上可焊金属层，其一头端面与复合金属骨架焊接并采用镀银的紧固螺丝进行连接；另一头端面则采用注塑时利用塑料基体与碳制成的圆形桶体上的槽沟锁止连接；最后，将整体的换向器通过换向器铣槽机，经铣槽工艺分割成多个电极，即所需要的多极。
4.根据权利要求3所述的圆筒式碳换向器的制造方法，其特征在于所述的换向器铣槽分级后，采用整体电镀，以防止裸露金属骨架的氧化及腐蚀。
5.根据权利要求3所述的圆筒式碳换向器的制造方法，其特征在于所述的焊接工艺，采用在金属骨架和圆形桶体一头端面的焊接处，涂敷锡浆，进行压熔焊接，并控制在400度以下的温度。
6.根据权利要求3或5所述的圆筒式碳换向器的制造方法，其特征在于所述的金属骨架采用冲床加工，所述纯碳制成的圆形桶体采用车床加工，所述的焊接工艺则采用压熔焊接的方式。
7.根据权利要求6所述的圆筒式碳换向器的制造方法，其特征在于所述的纯碳制的圆形桶体上镀上一层不小于6μm厚度的铜层，并在铜层上还镀上有一层银层，利用碳桶体内孔的镀层、即电极与塑料基体间的镀层进行导电。
全文摘要
一种圆筒式碳换向器极其制造方法，所述的圆筒式碳换向器主要由塑料基体和多极的金属骨架，纯碳圆形桶体及紧固螺丝组成，所述的塑料基体通过注塑方式与金属骨架形成一体，在塑料基体上面复合有相应多极的、用碳制成的圆形桶体；所述的制造方法，它首先机械加工所述的金属骨架和纯碳制成的圆形桶体；其次在纯碳制的圆形桶体上镀上可焊金属层，其一头端面与复合金属骨架焊接并采用镀银的紧固螺丝进行连接；另一头端面则采用注塑时利用塑料基体与碳制成的圆形桶体上的槽沟锁止连接；最后，将整体的换向器通过换向器铣槽机，经铣槽工艺分割成多个电极，即所需要的多极；它具有结构简单，制造方法简易便于加工，生产成本大大降低，结构牢固、可靠、使用寿命长等特点。
文档编号H01R43/06GK101055962SQ20071006896
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者史文浩 申请人:史文浩