一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝，包括碳基體、主支撐體、中填充體和鉤形換向條，所述的碳基體嵌入固定在主支撐體的下端內(nèi)側(cè)，所述的主支撐體的中間布置有中填充體，所述的主支撐體的上端沿著圓周均勻嵌入安裝有若干塊銅片，每塊銅片上架設(shè)有鉤形換向條，所述的鉤形換向條的下端嵌入到碳基體中，所述的中填充體與銅片以及主支撐體之間的間隙中填充有電木粉層，碳基體為石墨粉加入到主支撐體中后再進(jìn)行壓制成型，同時將鉤形換向條包裹在內(nèi)。本發(fā)明所述換向器結(jié)構(gòu)精巧，工藝上去掉了焊接步驟，降低了成本，利用銅片和換向片的裝配解決了相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊時溫度過高的問題。
【專利說明】一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及換向器領(lǐng)域，特別是涉及一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]碳換向器以其優(yōu)異的耐腐蝕和耐磨性能，廣泛應(yīng)用于普通換向器無法適應(yīng)的電機(jī)中，其結(jié)構(gòu)主要包括由絕緣支撐體、導(dǎo)體部件以及碳片構(gòu)成。目前，碳換向器的碳片和導(dǎo)電部件的固定連接一般采用導(dǎo)電膠粘接，焊接工藝或鑲嵌工藝，其中采用導(dǎo)電膠粘接比較多。
[0003]但是導(dǎo)電膠價格非常昂貴，導(dǎo)致碳換向器的生產(chǎn)成本居高不下，另外，導(dǎo)電膠水結(jié)合力相對較差，且易受熱脫膠，耐熱溫度低，使用壽命短，操作困難使得碳換向器的質(zhì)量穩(wěn)定性存在隱患。
[0004]而焊接工藝需要專用焊接設(shè)備和焊接氣氛下才能進(jìn)行焊接，而且工藝過程比較困難，不可靠，另外其焊料采用的貴重金屬，價格非常昂貴，焊料保存麻煩，不適合碳換向器的規(guī)?；a(chǎn)。
[0005]如果使用將已經(jīng)成型的碳片無間隙的壓入換向器組件中，要做到把制成品的碳片與導(dǎo)體部件配合精密在工藝上是很困難的，無法應(yīng)用在規(guī)模生產(chǎn)中。
[0006]目前已知的制造方法是先制成碳片和換向器組件，
[0007]再尋求相連接，由于碳片的性質(zhì)，使用粘接和焊接工藝難以規(guī)模生產(chǎn)，而且獲得的產(chǎn)品并不理想，因此，必須尋求其他工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝，工藝簡單，去掉了焊接步驟，降低了成本，利用銅片和換向片的裝配解決了相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊時溫度過高的問題。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種粉末成型碳面換向器，包括碳基體、主支撐體、中填充體和鉤形換向條，所述的碳基體嵌入固定在主支撐體的下端內(nèi)偵U，所述的主支撐體的中間布置有中填充體，所述的主支撐體的上端沿著圓周均勻嵌入安裝有若干塊銅片，每塊銅片上架設(shè)有鉤形換向條，所述的鉤形換向條的下端嵌入到碳基體中，所述的中填充體與銅片以及主支撐體之間的間隙中填充有電木粉層。
[0010]所述的主支撐體的上部為沿著圓周均勻豎直布置的T形柱，相鄰的T形柱之間內(nèi)側(cè)連接有定位臺階，該定位臺階的內(nèi)側(cè)面居中開有換向條定位槽。
[0011 ] 所述的T形柱之間豎向插嵌有銅片，該銅片的外側(cè)面與T形柱的外側(cè)面齊平，所述的銅片的上端面居中開有定位缺口，該銅片的兩側(cè)豎邊布置有與T形柱相配的折邊。
[0012]所述的鉤形換向條的上半部呈“η”形，下半部呈“L”形，該η形上半部與L形下半部整體成型并通過豎直布置的過渡桿連接，所述的η形上半部的頂部為水平部，該水平部嵌入到銅片上端的定位缺口中，所述的過渡桿嵌入到換向條定位槽中，所述的L形下半部的底部伸出部嵌入到碳基體中，所述的水平部的外側(cè)伸出端與斜向下布置的外側(cè)伸出部上端相連。
[0013]所述的碳基體由若干條通過其圓心的絕緣通槽均勻的分割成與鉤形換向條相同數(shù)量的扇形部，所述的主支撐體上與絕緣通槽的相對應(yīng)的位置也開有缺口。
[0014]—種粉末成型碳面換向器的制造工藝,其具體的制造工藝為:
[0015]a:將銅原料塊加工成型為銅片和鉤形換向條；
[0016]b:銅片和鉤形換向條表面進(jìn)行超聲波清洗并進(jìn)行鍍鋅；
[0017]c:用電木粉壓制成型主支撐體和中填充體；
[0018]d:將銅片和鉤形換向條排列在王支撐體中；
[0019]e:將排列好的主支撐體轉(zhuǎn)入到專用模具中，將石墨粉倒入到主支撐體的下端中壓制成餅狀，壓制在常溫下進(jìn)行，壓制壓力為21±3Mpa，保壓5到10秒，將碳基體與鉤形換向條壓制在一起；
[0020]f:碳基體壓制完成后，裝入中填充體，并在中填充體與主支撐體之間的間隙中填充滿電木粉組成電木粉層，然后在155~165 °C的溫度對電木粉層施加23 土 3Mpa的壓力，保壓5到10秒成型，電木粉層將相鄰的鉤形換向條完全分隔開；
[0021]g:將壓制完成的換向器基體放置在烘箱中，燒結(jié)溫度為38~241°C，燒結(jié)時間為12~13小時，使碳基體和電木粉層分子之間的粘結(jié)更加牢固；
[0022]h:在中填充體和碳基體的中心位置鏜出一個貫通上下的通孔；
`[0023]1:銑絕緣通槽；
[0024]j:檢驗(yàn)合格。
[0025]進(jìn)一步的步驟e中的石墨粉的組份比例為，以質(zhì)量份數(shù)計(jì):
[0026]基材粉:60%
[0027]錫青銅粉:40%
[0028]其中基材粉配方如下
[0029]人造石墨粉 88%
[0030]酚醛樹脂12%
[0031]需要說明的是酚醛樹脂為耐熱性、耐燃性、耐水性和絕緣性優(yōu)良的合成塑料，在高溫下其機(jī)械和電氣性能良好，與電木粉的組成相類似，可以在高溫下與電木粉進(jìn)行擴(kuò)散，使得碳基體更加堅(jiān)固，可以牢牢將鉤形換向條固定住。
[0032]進(jìn)一步的設(shè)置是步驟e中的石墨粉加入到主支撐體中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作為分散劑，在步驟f和g過程中丙酮會全部揮發(fā)。
[0033]進(jìn)一步的設(shè)置是步驟e中的石墨粉加入到主支撐體中以后，還加入有0.1份的硬脂酸鋅作為脫模劑。
[0034]有益.效果
[0035]本發(fā)明涉及一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝，換向器結(jié)構(gòu)簡單，銅片和鉤形換向條一一配對裝配，并在縫隙中填滿了電木粉，保證了相鄰的銅片或鉤形換向條之間的絕緣性；利用銅片和換向片的裝配解決了相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊時溫度過高的問題；鉤形換向條在碳片成型時嵌入到碳片中，省去了焊接或者粘接工藝步驟；通過本法獲得的碳換向器成品，碳片與導(dǎo)電部件及支承體連接緊密，沒有間隙，碳片抗拉強(qiáng)度可達(dá)ION以上，而且整體工藝簡單，成本低，通用性好，可推廣應(yīng)用和規(guī)?；庸ぃ⒈苊饬艘酝辰雍秃附庸に嚨馁|(zhì)量穩(wěn)定差的缺點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3是本發(fā)明所述的主支撐體的立體示意圖；
[0039]圖4是本發(fā)明所述的銅片的立體示意圖；
[0040]圖5是本發(fā)明所述的鉤形換向條的立體示意圖；
[0041]圖6是本發(fā)明的步驟e的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖7是本發(fā)明的步驟g的燒結(jié)溫度-時間曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0044]如圖1-7所示，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種粉末成型碳面換向器及其制造工藝，其結(jié)構(gòu)包括碳基體6、主支撐體1、中填充體4和鉤形換向條3，所述的碳基體6嵌入固定在主支撐體I的下端內(nèi)側(cè)，所述的主支撐體I的中間布置有中填充體4，所述的主支撐體I的上端沿著圓周均勻嵌入安裝有若干塊銅片2，每塊銅片2上架設(shè)有鉤形換向條3，所述的鉤形換向條3的下端嵌入到碳基體6中，所述的中填充體4與銅片2以及主支撐體I之間的間隙中填充有電木粉層7。
[0045]所述的主支撐體I的上部為沿著圓周均勻豎直布置的T形柱11，相鄰的T形柱11之間內(nèi)側(cè)連接有定位臺階12,該定位臺階12的內(nèi)側(cè)面居中開有換向條定位槽13。
[0046]所述的T形柱11之間豎向插嵌有銅片2，該銅片2的外側(cè)面與T形柱11的外側(cè)面齊平，所述的銅片2的上端面居中開有定位缺口 22，該銅片2的兩側(cè)豎邊布置有與T形柱11相配的折邊21。
[0047]所述的鉤形換向條3的上半部呈“η”形，下半部呈“L”形，該η形上半部與L形下半部整體成型并通過豎直布置的過渡桿33連接，所述的η形上半部的頂部為水平部31，該水平部31嵌入到銅片2上端的定位缺口 22中，所述的過渡桿33嵌入到換向條定位槽13中，所述的L形下半部的底部伸出部34嵌入到碳基體6中，所述的水平部31的外側(cè)伸出端與斜向下布置的外側(cè)伸出部32上端相連。
[0048]所述的碳基體6由若干條通過其圓心的絕緣通槽5均勻的分割成與鉤形換向條3相同數(shù)量的扇形部，所述的主支撐體I上與絕緣通槽5相對應(yīng)的位置也開有缺口。
[0049]實(shí)施例1:
[0050]Α:取成型的8片的銅片2和8片鉤形換向條3，并對銅片2和鉤形換向條3表面進(jìn)行超聲波清洗并進(jìn)行鍍鋅；
[0051]B:用電木粉壓制成型主支撐體I和中填充體4 ；
[0052]C:將8片銅片2和8片鉤形換向條3排列在王支撐體I中；[0053]D:將排列好的主支撐體I轉(zhuǎn)入到專用模具中，將石墨粉倒入到主支撐體I的下端中壓制成餅狀，壓制在常溫下進(jìn)行，壓制壓力為18Mpa，保壓10秒，將碳基體6與鉤形換向條3壓制在一起；
[0054]E:碳基體6壓制完成后，裝入中填充體4，并在中填充體4與主支撐體I之間的間隙中填充滿電木粉組成電木粉層7，然后在155°C的溫度對電木粉層7施加20Mpa的壓力，保壓10秒成型，電木粉層7將相鄰的鉤形換向條3完全分隔開；
[0055]F:將壓制完成的換向器基體放置在烘箱中，燒結(jié)的溫度按照圖7的曲線所示在38~241°C中變化，燒結(jié)時間為12小時，使碳基體6和電木粉層7分子之間的粘結(jié)更加牢固；
[0056]G:在中填充體4和碳基體6的中心位置鏜出一個貫通上下的通孔；
[0057]H:銑絕緣通槽5 ；
[0058]1:檢驗(yàn)合格。
[0059]步驟D中的石墨粉的組份比例為，以質(zhì)量份數(shù)計(jì):
[0060]基材粉:60%
[0061]錫青銅粉:40%
[0062]其中基材粉配方如下
[0063]人造石墨粉 88%
[0064]酚醛樹脂12%
[0065]進(jìn)一步的設(shè)置是步驟D中的石墨粉加入到主支撐體I中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作為分散劑，在步驟f和g過程中丙酮會全部揮發(fā)。
[0066]進(jìn)一步的設(shè)置是步驟D中的石墨粉加入到主支撐體I中以后，還加入有0.1份的硬脂酸鋅作為脫模劑。
[0067]實(shí)施例2
[0068]A:取成型的12片的銅片2和12片鉤形換向條3，并對銅片2和鉤形換向條3表面進(jìn)行超聲波清洗并進(jìn)行鍍鋅；
[0069]B:用電木粉壓制成型主支撐體I和中填充體4 ；
[0070]C:將12片銅片2和12片鉤形換向條3排列在王支撐體I中；
[0071]D:將排列好的主支撐體I轉(zhuǎn)入到專用模具中，將石墨粉倒入到主支撐體I的下端中壓制成餅狀，壓制在常溫下進(jìn)行，壓制壓力為24Mpa，保壓10秒，將碳基體6與鉤形換向條3壓制在一起；
[0072]E:碳基體6壓制完成后，裝入中填充體4，并在中填充體4與主支撐體I之間的間隙中填充滿電木粉組成電木粉層7，然后在165°C的溫度對電木粉層7施加26Mpa的壓力，保壓10秒成型，電木粉層7將相鄰的鉤形換向條3完全分隔開；
[0073]F:將壓制完成的換向器基體放置在烘箱中，燒結(jié)的溫度按照圖7的曲線所示在38~241°C中變化，燒結(jié)時間為12.5小時，使碳基體6和電木粉層7分子之間的粘結(jié)更加牢固；
[0074]G:在中填充體4和碳基體6的中心位置鏜出一個貫通上下的通孔；
[0075]H:銑絕緣通槽5 ；
[0076]1:檢驗(yàn)合格。[0077]步驟D中的石墨粉的組份比例為，以質(zhì)量份數(shù)計(jì):
[0078]基材粉:60%
[0079]錫青銅粉:40%
[0080]其中基材粉配方如下[0081 ] 人造石墨粉 88%
[0082]酚醛樹脂 12%
[0083]進(jìn)一步的設(shè)置是步驟D中的石墨粉加入到主支撐體I中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作為分散劑，在步驟f和g過程中丙酮會全部揮發(fā)。
[0084]進(jìn)一步的設(shè)置是步驟D中的石墨粉加入到主支撐體I中以后，還加入有0.1份的硬脂酸鋅作為脫模劑。
【權(quán)利要求】
1.一種粉末成型碳面換向器，包括碳基體(6)、主支撐體(1)、中填充體(4)和鉤形換向條(3)，所述的碳基體(6)嵌入固定在主支撐體(1)的下端內(nèi)側(cè)，所述的主支撐體(1)的中間布置有中填充體(4)，其特征在于，所述的主支撐體(1)的上端沿著圓周均勻嵌入安裝有若干塊銅片(2)，每塊銅片(2)上架設(shè)有鉤形換向條(3)，所述的鉤形換向條(3)的下端嵌入到碳基體(6)中，所述的中填充體(4)與銅片(2)以及主支撐體(1)之間的間隙中填充有電木粉層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末成型碳面換向器，其特征在于:所述的主支撐體(1)的上部為沿著圓周均勻豎直布置的T形柱(11)，相鄰的T形柱(11)之間內(nèi)側(cè)連接有定位臺階(12)，該定位臺階(12)的內(nèi)側(cè)面居中開有換向條定位槽(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種粉末成型碳面換向器，其特征在于:所述的T形柱(11)之間豎向插嵌有銅片(2)，該銅片(2)的外側(cè)面與T形柱(11)的外側(cè)面齊平，所述的銅片(2)的上端面居中開有定位缺口(22)，該銅片(2)的兩側(cè)豎邊布置有與T形柱(11)相配的折邊(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末成型碳面換向器，其特征在于:所述的鉤形換向條(3)的上半部呈“η”形，下半部呈“L”形，該η形上半部與L形下半部整體成型并通過豎直布置的過渡桿(33)連接，所述的η形上半部的頂部為水平部(31)，該水平部(31)嵌入到銅片(2)上端的定位缺口(22 )中，所述的過渡桿(33)嵌入到換向條定位槽(13)中，所述的L形下半部的底部伸出部(34)嵌入到碳基體(6)中，所述的水平部(31)的外側(cè)伸出端與斜向下布置的外側(cè)伸出部(32 )上端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉末成型碳面換向器，其特征在于:所述的碳基體(6)由若干條通過其圓心的絕緣通槽(5)均勻的分割成與鉤形換向條(3)相同數(shù)量的扇形部，所述的主支撐體(1)上與絕緣通槽(5)相對應(yīng)的位置也開有缺口。
6.一種如權(quán)利要求1所述的一種粉末成型碳面換向器的制造工藝，其具體的制造工藝為: a:將銅原料塊加工成型為銅片(2)和鉤形換向條(3)； b:銅片(2)和鉤形換向條(3)表面進(jìn)行超聲波清洗并進(jìn)行鍍鋅； c:用電木粉壓制成型主支撐體(1)和中填充體(4)； d:將銅片(2)和鉤形換向條(3)排列在王支撐體(1)中； e:將排列好的主支撐體(1)轉(zhuǎn)入到模具中，將石墨粉倒入到主支撐體(1)的下端中壓制成餅狀的碳基體(6)，壓制在常溫下進(jìn)行，壓制壓力為21±3Mpa，保壓5到10秒，將碳基體(6)與鉤形換向條(3)壓制在一起； f:碳基體(6)壓制完成后，裝入中填充體(4)，并在中填充體(4)與主支撐體(1)之間的間隙中填充滿電木粉組成電木粉層(7)，然后在155~165°C的溫度對電木粉層 (7)施加23±3Mpa的壓力，保壓5到10秒成型，電木粉層(7)將相鄰的鉤形換向條(3)完全分隔開； g:將壓制完成的換向器基體放置在烘箱中，燒結(jié)溫度為38~241°C，燒結(jié)時間為12~13小時，使碳基體(6)和電木粉層(7)分子之間的粘結(jié)更加牢固； h:在中填充體(4)和碳基體(6)的中心位置鏜出一個貫通上下的通孔； 1:統(tǒng)絕緣通槽(5)；j:檢驗(yàn)合格。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種粉末成型碳面換向器的制造工藝，其特征在于，步驟e中的石墨粉的組份比例為，以質(zhì)量份數(shù)計(jì): 基材粉:60% 錫青銅粉:40% 其中基材粉配方如下 人造石墨粉 88% 酚醛樹脂 12%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種粉末成型碳面換向器的制造工藝，其特征在于，步驟e中的石墨粉加入到主支撐體(1)中以后，再向石墨粉中加入20份的丙酮作為分散劑，在步驟f和g過程中丙酮會全部揮發(fā)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種粉末成型碳面換向器的制造工藝，其特征在于，步驟e中的石墨粉加入 到主支撐體(1)中以后，還加入有0.1份的硬脂酸鋅作為脫模劑。
【文檔編號】H01R43/06GK103762473SQ201310754944
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉錦, 孫瑞良, 許剛位, 趙吉峰, 史靈虎, 羅剛, 李國法 申請人:寧波勝克換向器有限公司