一种石墨换向器铜壳及石墨换向器的制造方法与流程

本发明涉及一种石墨换向器，特别是一种石墨换向器铜壳及石墨换向器的制造方法。

背景技术：

由于乙醇汽油可有效地降低汽车尾气排放，改善能源结构。国内研究表明，e15乙醇汽油比纯车用无铅汽油碳烃排量下降16.2％，一氧化碳排量下降30％。推广乙醇汽油的使用是我国及全球的一项重要能源替代战略。但是，电子喷油泵电机在工作时，换向器表面的铜材和汽油中的乙醇发生电化学腐蚀现象，导致铜材异常磨损，电机寿命受此影响提前结束，仅达到设计寿命的60％。

为解决这一问题，现在已开始用石墨替代铜来制造换向器，使马达寿命提升，石墨换向器是以石墨和铜为主要原料制备的复合产品，主要用于乙醇汽油燃油泵电机中。与目前汽车燃油泵电机普遍使用的铜质换向器相比，石墨换向器有着良好的抗腐蚀能力和高温承受能力，大大提高了使用乙醇汽油的燃油泵的使用寿命，解决了乙醇汽油带来的腐蚀问题。另外石墨换向器还可有效降低车辆运行过程中马达对汽车电子系统的电磁干扰，也可极大减弱燃油品质的差异对汽车使用造成的影响。

石墨换向器主要由铜壳基体、电木粉、碳片组成，铜壳表面镀锡，以隔离酒精对铜的腐蚀。碳片按要求切割成多个相互隔离的片体，装入转子后与碳刷进行磨合。由于碳片在进行切割分片时，也需要将整个铜壳都割断，以保证每片换向片间是相互绝缘的，这样铜壳在切割缝处就有铜露出，在装成油泵后会与酒精进行接触，从而发生腐蚀。为了解决上述问题，在公告号为cn201408901y的专利文献中，公开了一种平面碳换向器的铜壳。但从实际情况来看，由于这种铜壳采用冷挤压工艺，外侧需要用铜筒壁进行连接，因此铜材投料比较多，后续工序需要将铜筒壁车削掉，工序比较复杂，车削余量多且浪费铜材料。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种石墨换向器铜壳及石墨换向器的制造方法。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨换向器铜壳，包括具有中心孔的圆形底盘、沿所述圆形底盘外圆周方向均匀垂直分布有多根竖筋条，所述竖筋条之间相互隔离，所述竖筋条底部与所述圆形底盘相连，竖筋条顶部朝向圆形底盘的同一侧。

本发明相较于现有技术，将底部铜片连接成圆形底盘代替现有技术中铜桶壁，节省了大量铜材，节省原料成本；铜壳的竖筋条直接冷冲压成型，减少了车削铜壳外圆、逐条铣削筋条的工序；换向器的铜片与碳片的间隔槽都是后续铣削而成，提高铜片与碳片的位置精度，释放了焊接时的应力，提升了产品质量。

进一步地，与所述竖筋条相对一侧的圆形底盘表面上开有多条沿径向设置的凹槽，所述凹槽对应于所述竖筋条之间的间隙区域。

采用上述优选的方案，减少铜材的铣削量，对圆形底盘铣削时不会铣削到碳片部。

进一步地，所述凹槽底面为内凹的弧面。

采用上述优选的方案，换向器制造过程中，在铜壳的圆形底盘沿凹槽切割为多块铜片后，保留了凹槽边部的弧度部分，在电木粉绝缘层充填时，凹槽边部的弧度起到导向作用，便于电木粉填充满整个凹槽，提高了绝缘层与铜壳间的结合力。

进一步地，所述圆形底盘上设有数量与所述竖筋条相同的排气孔。

采用上述优选的方案，可以保证铜壳与碳片焊接时气泡的排出，提高碳片与铜壳的焊接结合力，提高成品良率。

进一步地，与所述竖筋条同侧的圆形底盘表面上设有组数与竖筋条相同的第一斜钩、第二斜钩，所述第一斜钩设于各竖筋条根部，所述第二斜钩设于靠近圆形底盘中心孔的位置，所述第一斜钩、第二斜钩配合形成相向的“八”字形结构。

采用上述优选的方案，提高了绝缘层与铜壳间的结合力。

一种石墨换向器的制造方法，包括如下步骤：

步骤1，通过冷冲压制作上述的石墨换向器铜壳；

步骤2，将石墨换向器铜壳与碳片贴合焊接，结合为一体；

步骤3，采用专用夹紧工装固定住碳片部分，从铜壳竖筋条所在的一侧对圆形底盘进行铣削，深度至碳片部，在圆形底盘上铣削出多道沿径向的铜壳分隔槽，将铜壳的圆形底盘分隔为数量与竖筋条相同的铜片，每片铜片与一个竖筋条相连接；

步骤4，填充电木粉注塑形成绝缘层，所述铜壳分隔槽内被填充满绝缘的电木粉；

步骤5，对绝缘层中心进行铰孔，将竖筋条弯曲成钩条；

步骤6，电镀，铜壳裸露部及钩条表面镀上均匀的防腐蚀镀层；

步骤7，车碳片端面，除去附着与碳片上的镀层；

步骤8，在碳片上铣削出多道沿径向的碳片分隔槽，深度至绝缘层处，将碳片分隔为相互隔离的小碳片，所述碳片分隔槽与所述铜壳分隔槽位置相对应。

采用上述优选的方案，将底部铜片连接成圆形底盘代替现有技术中铜桶壁，节省了大量铜材，节省原料成本；铜壳的竖筋条直接冷冲压成型，减少了车削铜壳外圆、逐条铣削筋条的工序；换向器的铜片与碳片的间隔槽都是后续铣削而成，提高铜片与碳片的位置精度，释放了焊接时的应力，提升了产品质量；铜壳分隔槽处与电木粉绝缘层相结合，排除了换向器使用时酒精对铜片的腐蚀，提高换向器使用寿命。

进一步地，步骤3中的铜壳分隔槽的宽度大于步骤8中碳片分隔槽的宽度。

采用上述优选的方案，杜绝了铣削碳片分隔槽时与铜片的碰触，有效防止露铜。

进一步地，步骤3中的铜壳分隔槽的宽度小于所述圆形底盘表面凹槽的宽度。

采用上述优选的方案，可以在电木粉绝缘层与铜片结合处形成止口，提高电木粉绝缘层与铜片的结合强度。

进一步地，所述步骤3与步骤4之间还包括：

步骤31，采用专用涂胶治具对所述铜壳分离槽进行绝缘胶涂布，所述涂胶治具包括贴合在铜壳表面的吹气部、包围在铜壳周围的吸气部，先通过涂胶治具的吹气部的中心孔对铜壳分隔槽施加0.8-1.2mp的高压吹气5-10秒；

步骤32，通过涂胶治具的吹气部的中心孔对铜壳分隔槽注入uv绝缘胶；

步骤33，通过涂胶治具的吹气部的中心孔对铜壳分隔槽施压0.05-0.1mp的低压吹气10-15秒；

步骤34，抬起涂胶治具的吹气部，开启设于涂胶治具的吹气部的紫外灯，对铜壳分隔槽照射20-25秒。

采用上述优选的方案，能有效清除铜壳分隔槽内的铜屑，并在铜片的侧端形成均匀的绝缘保护薄膜，同时能减小电木粉流入铜壳分隔槽的阻力，提高电木粉的充填度，提高各铜片间的绝缘性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明换向器一种实施方式的结构示意图；

图2是图1中a-a向剖视的结构示意图；

图3是本发明铜壳一种实施方式的结构示意图；

图4是本发明铜壳一种实施方式的结构示意图；

图5是本发明铜壳另一种实施方式的结构示意图；

图6是本发明碳片一种实施方式的结构示意图；

图7是本发明夹紧工装一种实施方式的结构示意图；

图8是本发明步骤3完成后一种实施方式的结构示意图；

图9是本发明步骤4完成后一种实施方式的结构示意图；

图10是本发明步骤8完成后一种实施方式的结构示意图；

图11是本发明涂胶治具一种实施方式的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件的名称：

1-铜壳；11-圆形底盘；111-凹槽；112-排气孔；113-第一斜钩；114-第二斜钩；115-铜片；12-竖筋条；121-钩条；2-碳片；3-铜壳分隔槽；4-绝缘层；5-碳片分隔槽；6-夹紧工装；7-涂胶治具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，石墨换向器包括多块相互隔离的铜片115、多块相互隔离的碳片2、与铜片115连为一体的钩条121、裹覆铜片115与碳片2的绝缘层4。

如图3所示，一种石墨换向器铜壳1，包括具有中心孔的圆形底盘11、沿圆形底盘11外圆周方向均匀垂直分布有多根竖筋条12，竖筋条12之间相互隔离，竖筋条12底部与圆形底盘11相连，竖筋条12顶部朝向圆形底盘11的同一侧。

采用上述技术方案的有益效果是：将底部铜片连接成圆形底盘代替现有技术中铜桶壁，节省了大量铜材，节省原料成本；铜壳的竖筋条直接冷冲压成型，减少了车削铜壳外圆、逐条铣削筋条的工序；换向器的铜片与碳片的间隔槽都是后续铣削而成，提高铜片与碳片的位置精度，释放了焊接时的应力，提升了产品质量。

如图4所示，在本发明的另一些实施方式中，为了达到减少铜材铣削量的目的，与竖筋条12相对一侧的圆形底盘11表面上开有多条沿径向设置的凹槽111，凹槽111对应于竖筋条12之间的间隙区域。采用上述技术方案的有益效果是：减少铜材的铣削量，对圆形底盘铣削时不会铣削到碳片部。

在本发明的另一些实施方式中，为了达到提高电木粉流动性的目的，凹槽111底面为内凹的弧面。采用上述技术方案的有益效果是：换向器制造过程中，在铜壳的圆形底盘沿凹槽切割为多块铜片后，保留了凹槽边部的弧度部分，在电木粉绝缘层充填时，凹槽边部的弧度起到导向作用，便于电木粉填充满整个凹槽，提高了绝缘层与铜壳间的结合力。

在本发明的另一些实施方式中，为了达到改善碳片与铜壳的焊接性的目的，圆形底盘11上设有数量与竖筋条12相同的排气孔112。采用上述技术方案的有益效果是：可以保证铜壳与碳片焊接时气泡的排出，提高碳片与铜壳的焊接结合力，提高成品良率。

如图5所示，在本发明的另一些实施方式中，为了达到提高了绝缘层与铜壳间的结合力的目的，与竖筋条12同侧的圆形底盘11表面上设有组数与竖筋条12相同的第一斜钩113、第二斜钩114，第一斜钩113设于各竖筋条12根部，第二斜钩114设于靠近圆形底盘11中心孔的位置，第一斜钩113、第二斜钩114配合形成相向的“八”字形结构。采用上述技术方案的有益效果是：提高了绝缘层与铜壳间的结合力。

一种石墨换向器的制造方法，包括如下步骤：

步骤1，通过冷冲压制作上述的石墨换向器铜壳1(图3-5所示)；

步骤2，将石墨换向器铜壳1与碳片2(图6所示)贴合焊接，结合为一体；

步骤3，如图7-8所示，采用专用夹紧工装6固定住碳片2部分，从铜壳1竖筋条所在的一侧对圆形底盘11进行铣削，深度至碳片2部，在圆形底盘11上铣削出多道沿径向的铜壳分隔槽3，将铜壳1的圆形底盘11分隔为数量与竖筋条12相同的铜片115，每片铜片115与一个竖筋条12相连接；

步骤4，如图9所示，填充电木粉注塑形成绝缘层4，铜壳分隔槽3内被填充满绝缘的电木粉；

步骤5，如图10所示，对绝缘层4中心进行铰孔，将竖筋条12弯曲成钩条121；

步骤6，电镀，铜壳裸露部及钩条表面镀上均匀的防腐蚀镀层；

步骤7，车碳片端面，除去附着与碳片上的镀层；

步骤8，在碳片2上铣削出多道沿径向的碳片分隔槽5，深度至绝缘层4处，将碳片2分隔为相互隔离的小碳片，碳片分隔槽5与铜壳分隔槽3(图10中铜壳分隔槽已经被绝缘层填充)位置相对应。

采用上述技术方案的有益效果是：将底部铜片115连接成圆形底盘11代替现有技术中铜桶壁，节省了大量铜材，节省原料成本；铜壳1的竖筋条12直接冷冲压成型，减少了车削铜壳外圆、逐条铣削筋条的工序；换向器的铜片115与碳片2的间隔槽都是后续铣削而成，提高铜片115与碳片2的位置精度，释放了焊接时的应力，提升了产品质量；铜壳分隔槽3处与电木粉绝缘层4相结合，排除了换向器使用时酒精对铜片的腐蚀，提高换向器使用寿命。

在本发明的另一些实施方式中，为了达到防止露铜的目的，步骤3中的铜壳分隔槽3的宽度大于步骤8中碳片分隔槽5的宽度。采用上述技术方案的有益效果是：杜绝了铣削碳片分隔槽5时与铜片115的碰触，有效防止露铜。

在本发明的另一些实施方式中，为了达到提高电木粉绝缘层与铜片的结合强度的目的，步骤3中的铜壳分隔槽3的宽度小于圆形底盘11表面凹槽111的宽度。采用上述技术方案的有益效果是：可以在电木粉绝缘层与铜片结合处形成止口，提高电木粉绝缘层与铜片的结合强度。

如图11所示，在本发明的另一些实施方式中，为了达到提高铜片间绝缘性的目的，所述步骤3与步骤4之间还包括：

步骤31，采用专用涂胶治具7对铜壳分离槽3进行绝缘胶涂布，涂胶治具7包括贴合在铜壳1表面的吹气部、包围在铜壳1周围的吸气部，先通过涂胶治具7的吹气部的中心孔对铜壳分隔槽3施加0.8-1.2mp的高压吹气5-10秒；

步骤32，通过涂胶治具7的吹气部的中心孔对铜壳分隔槽3注入uv绝缘胶；

步骤33，通过涂胶治具7的吹气部的中心孔对铜壳分隔槽3施压0.05-0.1mp的低压吹气10-15秒；

步骤34，抬起涂胶治具7的吹气部，开启设于涂胶治具7的吹气部的紫外灯，对铜壳分隔槽3照射20-25秒。

采用上述技术方案的有益效果是：能有效清除铜壳分隔槽内的铜屑，并在铜片的侧端形成均匀的绝缘保护薄膜，同时能减小电木粉流入铜壳分隔槽的阻力，提高电木粉的充填度，提高各铜片间的绝缘性能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。