一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺，包括碳基体、主支撑体、中填充体和钩形换向条，所述的碳基体嵌入固定在主支撑体的下端内侧，所述的主支撑体的中间布置有中填充体，所述的主支撑体的上端沿着圆周均匀嵌入安装有若干块铜片，每块铜片上架设有钩形换向条，所述的钩形换向条的下端嵌入到碳基体中，所述的中填充体与铜片以及主支撑体之间的间隙中填充有电木粉层，碳基体为石墨粉加入到主支撑体中后再进行压制成型，同时将钩形换向条包裹在内。本发明所述换向器结构精巧，工艺上去掉了焊接步骤，降低了成本，利用铜片和换向片的装配解决了相应的电机转子点焊时温度过高的问题。
【专利说明】一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及换向器领域，特别是涉及一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺。
【背景技术】
[0002]碳换向器以其优异的耐腐蚀和耐磨性能，广泛应用于普通换向器无法适应的电机中，其结构主要包括由绝缘支撑体、导体部件以及碳片构成。目前，碳换向器的碳片和导电部件的固定连接一般采用导电胶粘接，焊接工艺或镶嵌工艺，其中采用导电胶粘接比较多。
[0003]但是导电胶价格非常昂贵，导致碳换向器的生产成本居高不下，另外，导电胶水结合力相对较差，且易受热脱胶，耐热温度低，使用寿命短，操作困难使得碳换向器的质量稳定性存在隐患。
[0004]而焊接工艺需要专用焊接设备和焊接气氛下才能进行焊接，而且工艺过程比较困难，不可靠，另外其焊料采用的贵重金属，价格非常昂贵，焊料保存麻烦，不适合碳换向器的规模化生产。
[0005]如果使用将已经成型的碳片无间隙的压入换向器组件中，要做到把制成品的碳片与导体部件配合精密在工艺上是很困难的，无法应用在规模生产中。
[0006]目前已知的制造方法是先制成碳片和换向器组件，
[0007]再寻求相连接，由于碳片的性质，使用粘接和焊接工艺难以规模生产，而且获得的产品并不理想，因此，必须寻求其他工艺方法。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺，工艺简单，去掉了焊接步骤，降低了成本，利用铜片和换向片的装配解决了相应的电机转子点焊时温度过高的问题。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种粉末成型碳面换向器，包括碳基体、主支撑体、中填充体和钩形换向条，所述的碳基体嵌入固定在主支撑体的下端内侦U，所述的主支撑体的中间布置有中填充体，所述的主支撑体的上端沿着圆周均匀嵌入安装有若干块铜片，每块铜片上架设有钩形换向条，所述的钩形换向条的下端嵌入到碳基体中，所述的中填充体与铜片以及主支撑体之间的间隙中填充有电木粉层。
[0010]所述的主支撑体的上部为沿着圆周均匀竖直布置的T形柱，相邻的T形柱之间内侧连接有定位台阶，该定位台阶的内侧面居中开有换向条定位槽。
[0011 ] 所述的T形柱之间竖向插嵌有铜片，该铜片的外侧面与T形柱的外侧面齐平，所述的铜片的上端面居中开有定位缺口，该铜片的两侧竖边布置有与T形柱相配的折边。
[0012]所述的钩形换向条的上半部呈“η”形，下半部呈“L”形，该η形上半部与L形下半部整体成型并通过竖直布置的过渡杆连接，所述的η形上半部的顶部为水平部，该水平部嵌入到铜片上端的定位缺口中，所述的过渡杆嵌入到换向条定位槽中，所述的L形下半部的底部伸出部嵌入到碳基体中，所述的水平部的外侧伸出端与斜向下布置的外侧伸出部上端相连。
[0013]所述的碳基体由若干条通过其圆心的绝缘通槽均匀的分割成与钩形换向条相同数量的扇形部，所述的主支撑体上与绝缘通槽的相对应的位置也开有缺口。
[0014]—种粉末成型碳面换向器的制造工艺,其具体的制造工艺为:
[0015]a:将铜原料块加工成型为铜片和钩形换向条；
[0016]b:铜片和钩形换向条表面进行超声波清洗并进行镀锌；
[0017]c:用电木粉压制成型主支撑体和中填充体；
[0018]d:将铜片和钩形换向条排列在王支撑体中；
[0019]e:将排列好的主支撑体转入到专用模具中，将石墨粉倒入到主支撑体的下端中压制成饼状，压制在常温下进行，压制压力为21±3Mpa，保压5到10秒，将碳基体与钩形换向条压制在一起；
[0020]f:碳基体压制完成后，装入中填充体，并在中填充体与主支撑体之间的间隙中填充满电木粉组成电木粉层，然后在155~165 °C的温度对电木粉层施加23 土 3Mpa的压力，保压5到10秒成型，电木粉层将相邻的钩形换向条完全分隔开；
[0021]g:将压制完成的换向器基体放置在烘箱中，烧结温度为38~241°C，烧结时间为12~13小时，使碳基体和电木粉层分子之间的粘结更加牢固；
[0022]h:在中填充体和碳基体的中心位置镗出一个贯通上下的通孔；
`[0023]1:铣绝缘通槽；
[0024]j:检验合格。
[0025]进一步的步骤e中的石墨粉的组份比例为，以质量份数计:
[0026]基材粉:60%
[0027]锡青铜粉:40%
[0028]其中基材粉配方如下
[0029]人造石墨粉 88%
[0030]酚醛树脂12%
[0031]需要说明的是酚醛树脂为耐热性、耐燃性、耐水性和绝缘性优良的合成塑料，在高温下其机械和电气性能良好，与电木粉的组成相类似，可以在高温下与电木粉进行扩散，使得碳基体更加坚固，可以牢牢将钩形换向条固定住。
[0032]进一步的设置是步骤e中的石墨粉加入到主支撑体中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作为分散剂，在步骤f和g过程中丙酮会全部挥发。
[0033]进一步的设置是步骤e中的石墨粉加入到主支撑体中以后，还加入有0.1份的硬脂酸锌作为脱模剂。
[0034]有益.效果
[0035]本发明涉及一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺，换向器结构简单，铜片和钩形换向条一一配对装配，并在缝隙中填满了电木粉，保证了相邻的铜片或钩形换向条之间的绝缘性；利用铜片和换向片的装配解决了相应的电机转子点焊时温度过高的问题；钩形换向条在碳片成型时嵌入到碳片中，省去了焊接或者粘接工艺步骤；通过本法获得的碳换向器成品，碳片与导电部件及支承体连接紧密，没有间隙，碳片抗拉强度可达ION以上，而且整体工艺简单，成本低，通用性好，可推广应用和规模化加工，并避免了以往粘接和焊接工艺的质量稳定差的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是本发明的立体结构示意图；
[0037]图2是本发明的半剖结构示意图；
[0038]图3是本发明所述的主支撑体的立体示意图；
[0039]图4是本发明所述的铜片的立体示意图；
[0040]图5是本发明所述的钩形换向条的立体示意图；
[0041]图6是本发明的步骤e的结构示意图；
[0042]图7是本发明的步骤g的烧结温度-时间曲线图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0044]如图1-7所示，本发明的实施方式涉及一种粉末成型碳面换向器及其制造工艺，其结构包括碳基体6、主支撑体1、中填充体4和钩形换向条3，所述的碳基体6嵌入固定在主支撑体I的下端内侧，所述的主支撑体I的中间布置有中填充体4，所述的主支撑体I的上端沿着圆周均匀嵌入安装有若干块铜片2，每块铜片2上架设有钩形换向条3，所述的钩形换向条3的下端嵌入到碳基体6中，所述的中填充体4与铜片2以及主支撑体I之间的间隙中填充有电木粉层7。
[0045]所述的主支撑体I的上部为沿着圆周均匀竖直布置的T形柱11，相邻的T形柱11之间内侧连接有定位台阶12,该定位台阶12的内侧面居中开有换向条定位槽13。
[0046]所述的T形柱11之间竖向插嵌有铜片2，该铜片2的外侧面与T形柱11的外侧面齐平，所述的铜片2的上端面居中开有定位缺口 22，该铜片2的两侧竖边布置有与T形柱11相配的折边21。
[0047]所述的钩形换向条3的上半部呈“η”形，下半部呈“L”形，该η形上半部与L形下半部整体成型并通过竖直布置的过渡杆33连接，所述的η形上半部的顶部为水平部31，该水平部31嵌入到铜片2上端的定位缺口 22中，所述的过渡杆33嵌入到换向条定位槽13中，所述的L形下半部的底部伸出部34嵌入到碳基体6中，所述的水平部31的外侧伸出端与斜向下布置的外侧伸出部32上端相连。
[0048]所述的碳基体6由若干条通过其圆心的绝缘通槽5均勻的分割成与钩形换向条3相同数量的扇形部，所述的主支撑体I上与绝缘通槽5相对应的位置也开有缺口。
[0049]实施例1:
[0050]Α:取成型的8片的铜片2和8片钩形换向条3，并对铜片2和钩形换向条3表面进行超声波清洗并进行镀锌；
[0051]B:用电木粉压制成型主支撑体I和中填充体4 ；
[0052]C:将8片铜片2和8片钩形换向条3排列在王支撑体I中；[0053]D:将排列好的主支撑体I转入到专用模具中，将石墨粉倒入到主支撑体I的下端中压制成饼状，压制在常温下进行，压制压力为18Mpa，保压10秒，将碳基体6与钩形换向条3压制在一起；
[0054]E:碳基体6压制完成后，装入中填充体4，并在中填充体4与主支撑体I之间的间隙中填充满电木粉组成电木粉层7，然后在155°C的温度对电木粉层7施加20Mpa的压力，保压10秒成型，电木粉层7将相邻的钩形换向条3完全分隔开；
[0055]F:将压制完成的换向器基体放置在烘箱中，烧结的温度按照图7的曲线所示在38~241°C中变化，烧结时间为12小时，使碳基体6和电木粉层7分子之间的粘结更加牢固；
[0056]G:在中填充体4和碳基体6的中心位置镗出一个贯通上下的通孔；
[0057]H:铣绝缘通槽5 ；
[0058]1:检验合格。
[0059]步骤D中的石墨粉的组份比例为，以质量份数计:
[0060]基材粉:60%
[0061]锡青铜粉:40%
[0062]其中基材粉配方如下
[0063]人造石墨粉 88%
[0064]酚醛树脂12%
[0065]进一步的设置是步骤D中的石墨粉加入到主支撑体I中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作为分散剂，在步骤f和g过程中丙酮会全部挥发。
[0066]进一步的设置是步骤D中的石墨粉加入到主支撑体I中以后，还加入有0.1份的硬脂酸锌作为脱模剂。
[0067]实施例2
[0068]A:取成型的12片的铜片2和12片钩形换向条3，并对铜片2和钩形换向条3表面进行超声波清洗并进行镀锌；
[0069]B:用电木粉压制成型主支撑体I和中填充体4 ；
[0070]C:将12片铜片2和12片钩形换向条3排列在王支撑体I中；
[0071]D:将排列好的主支撑体I转入到专用模具中，将石墨粉倒入到主支撑体I的下端中压制成饼状，压制在常温下进行，压制压力为24Mpa，保压10秒，将碳基体6与钩形换向条3压制在一起；
[0072]E:碳基体6压制完成后，装入中填充体4，并在中填充体4与主支撑体I之间的间隙中填充满电木粉组成电木粉层7，然后在165°C的温度对电木粉层7施加26Mpa的压力，保压10秒成型，电木粉层7将相邻的钩形换向条3完全分隔开；
[0073]F:将压制完成的换向器基体放置在烘箱中，烧结的温度按照图7的曲线所示在38~241°C中变化，烧结时间为12.5小时，使碳基体6和电木粉层7分子之间的粘结更加牢固；
[0074]G:在中填充体4和碳基体6的中心位置镗出一个贯通上下的通孔；
[0075]H:铣绝缘通槽5 ；
[0076]1:检验合格。[0077]步骤D中的石墨粉的组份比例为，以质量份数计:
[0078]基材粉:60%
[0079]锡青铜粉:40%
[0080]其中基材粉配方如下[0081 ] 人造石墨粉 88%
[0082]酚醛树脂 12%
[0083]进一步的设置是步骤D中的石墨粉加入到主支撑体I中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作为分散剂，在步骤f和g过程中丙酮会全部挥发。
[0084]进一步的设置是步骤D中的石墨粉加入到主支撑体I中以后，还加入有0.1份的硬脂酸锌作为脱模剂。
【权利要求】
1.一种粉末成型碳面换向器，包括碳基体(6)、主支撑体(1)、中填充体(4)和钩形换向条(3)，所述的碳基体(6)嵌入固定在主支撑体(1)的下端内侧，所述的主支撑体(1)的中间布置有中填充体(4)，其特征在于，所述的主支撑体(1)的上端沿着圆周均匀嵌入安装有若干块铜片(2)，每块铜片(2)上架设有钩形换向条(3)，所述的钩形换向条(3)的下端嵌入到碳基体(6)中，所述的中填充体(4)与铜片(2)以及主支撑体(1)之间的间隙中填充有电木粉层(7)。
2.根据权利要求1所述的一种粉末成型碳面换向器，其特征在于:所述的主支撑体(1)的上部为沿着圆周均匀竖直布置的T形柱(11)，相邻的T形柱(11)之间内侧连接有定位台阶(12)，该定位台阶(12)的内侧面居中开有换向条定位槽(13)。
3.根据权利要求2所述的一种粉末成型碳面换向器，其特征在于:所述的T形柱(11)之间竖向插嵌有铜片(2)，该铜片(2)的外侧面与T形柱(11)的外侧面齐平，所述的铜片(2)的上端面居中开有定位缺口(22)，该铜片(2)的两侧竖边布置有与T形柱(11)相配的折边(21)。
4.根据权利要求1所述的一种粉末成型碳面换向器，其特征在于:所述的钩形换向条(3)的上半部呈“η”形，下半部呈“L”形，该η形上半部与L形下半部整体成型并通过竖直布置的过渡杆(33)连接，所述的η形上半部的顶部为水平部(31)，该水平部(31)嵌入到铜片(2)上端的定位缺口(22 )中，所述的过渡杆(33)嵌入到换向条定位槽(13)中，所述的L形下半部的底部伸出部(34)嵌入到碳基体(6)中，所述的水平部(31)的外侧伸出端与斜向下布置的外侧伸出部(32 )上端相连。
5.根据权利要求1所述的一种粉末成型碳面换向器，其特征在于:所述的碳基体(6)由若干条通过其圆心的绝缘通槽(5)均匀的分割成与钩形换向条(3)相同数量的扇形部，所述的主支撑体(1)上与绝缘通槽(5)相对应的位置也开有缺口。
6.一种如权利要求1所述的一种粉末成型碳面换向器的制造工艺，其具体的制造工艺为: a:将铜原料块加工成型为铜片(2)和钩形换向条(3)； b:铜片(2)和钩形换向条(3)表面进行超声波清洗并进行镀锌； c:用电木粉压制成型主支撑体(1)和中填充体(4)； d:将铜片(2)和钩形换向条(3)排列在王支撑体(1)中； e:将排列好的主支撑体(1)转入到模具中，将石墨粉倒入到主支撑体(1)的下端中压制成饼状的碳基体(6)，压制在常温下进行，压制压力为21±3Mpa，保压5到10秒，将碳基体(6)与钩形换向条(3)压制在一起； f:碳基体(6)压制完成后，装入中填充体(4)，并在中填充体(4)与主支撑体(1)之间的间隙中填充满电木粉组成电木粉层(7)，然后在155~165°C的温度对电木粉层 (7)施加23±3Mpa的压力，保压5到10秒成型，电木粉层(7)将相邻的钩形换向条(3)完全分隔开； g:将压制完成的换向器基体放置在烘箱中，烧结温度为38~241°C，烧结时间为12~13小时，使碳基体(6)和电木粉层(7)分子之间的粘结更加牢固； h:在中填充体(4)和碳基体(6)的中心位置镗出一个贯通上下的通孔； 1:统绝缘通槽(5)；j:检验合格。
7.根据权利要求6所述的一种粉末成型碳面换向器的制造工艺，其特征在于，步骤e中的石墨粉的组份比例为，以质量份数计: 基材粉:60% 锡青铜粉:40% 其中基材粉配方如下 人造石墨粉 88% 酚醛树脂 12%。
8.根据权利要求6所述的一种粉末成型碳面换向器的制造工艺，其特征在于，步骤e中的石墨粉加入到主支撑体(1)中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作为分散剂，在步骤f和g过程中丙酮会全部挥发。
9.根据权利要求6所述的一种粉末成型碳面换向器的制造工艺，其特征在于，步骤e中的石墨粉加入 到主支撑体(1)中以后，还加入有0.1份的硬脂酸锌作为脱模剂。
【文档编号】H01R43/06GK103762473SQ201310754944
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘锦, 孙瑞良, 许刚位, 赵吉峰, 史灵虎, 罗刚, 李国法 申请人:宁波胜克换向器有限公司