CN102684025A

CN102684025A - 一种双金属换向片及其加工工艺

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Publication number: CN102684025A
Application number: CN2011100563703A
Authority: CN
Inventors: 张云峰
Original assignee: ANGU ELECTRICAL APPLIANCES Co Ltd SUZHOU
Current assignee: ANGU ELECTRICAL APPLIANCES Co Ltd SUZHOU
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种双金属换向片及其加工工艺，双金属换向片包括换向片本体，在换向片本体上与电刷接触的部分设置有金属铜，换向片本体包括与电刷直接接触的工作段和固定在电木主体上的固定脚；采用本发明提供的双金属换向片，在换向片本体上设置有金属铜层，提高了导电性能；换向片本体由与膨胀系数和铜相接近的铝材料制成，使得换向片质量更轻了，成本较小，同时由于离心力与质量成正比的关系，使换向器负荷变小，换向器机械性能得到改善，可设计更高的转速来满足高速电机的要求；采用所述的加工工艺，可以使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体，拉拔过程中铜与铝同比例变径，铜层体积比则保持相对恒定不变，节省了铜资源，降低了成本。

Description

一种双金属换向片及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种换向器上的换向片及其加工工艺，具体涉及一种双金属换向片及其加工工艺。

背景技术

换向器，是电机中的主要部件，它主要由内衬套、内衬套外围的电木主体和排列在电木主体外围的铜排换向片组成。换向片通常都是由铜材加工而成的，材料浪费比较多，成本较大。

近年来也有采用双金属的换向片，即与铜材膨胀系数相近的材料，可以降低成本，但是换向片的质量比较重，由于离心力与铜排的质量成正比的关系，运用铜材较多的换向片组成的换向器，机械强度较大，对换向器的损坏较大，如专利号为200620070423.1的发明专利，提供一种双金属换向片包括露出在电木主体外的工作段(1)和伸入电木主体内的固定脚(2)，所述换向片有上下两个部分(3，4)形成，下半部分(4)至少包括固定脚(2)，所述双金属换向片的下半部分采用了与铜膨胀系数相近且价格更低的金属材料。采用上述结构的换向片，由于换向片与电刷的工作面仍为纯铜，换向片的质量仍较重，成本较高。

因此，一种导电性能较好，质量较轻，成本较低的双金属换向片亟待提出。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种导电性能较好，质量较轻，成本较低的双金属换向片。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种双金属换向片，包括换向片本体，在所述换向片本体上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体包括与电刷直接接触的工作段和固定在电木主体上的固定脚。

优选的，所述换向片本体上包覆有一层金属铜层。

优选的，在所述换向片本体的所述工作段的顶端设置有第一燕尾槽，在所述金属铜层顶端设置有与所述第一燕尾槽位置相对应且与之相匹配的第一凸块。

优选的，在所述换向片本体的所述固定脚的底端设置有第二燕尾槽，在所述金属铜层底端设置有与所述第二燕尾槽位置相对应且与之相匹配的第二凸块。

优选的，在所述换向片本体的所述工作段的两侧设置有第三燕尾槽和第四燕尾槽；在所述铜层上与所述第三燕尾槽相对应的位置处设置有与之相匹配的第三凸块，在所述铜层上与所述第四燕尾槽相对应的位置处设置有与之相匹配的第四凸块。

优选的，所述换向片本体顶端呈弧形，与所述弧形本体位置相对应的所述铜层设置为弧形。

优选的，所述换向片本体的所述工作段呈梯形。

优选的，在所述换向片的所述固定脚底端设置有凸台。

一种双金属换向片的加工工艺，所述工艺包括如下步骤：

(1)选用相对应的铝芯和铜管；

(2)清除铝芯外表面和铜管内表面的氧化膜；

(3)将铝芯用压力通过模具压入铜管内，拉伸或轧制；通过挤压成型形成所需要的外形尺寸；

(4)将生产出的换向片进行拉拔处理；

(5)使用冲床机构对上述换向片冲压成型。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：一种双金属换向片，包括换向片本体，在所述换向片本体上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体包括与电刷直接接触的工作段和固定在电木主体上的固定脚；采用本发明所提供的双金属换向片，在所述换向片本体上设置有金属铜层，提高了导电性能；所述换向片本体由与膨胀系数和铜相接近的铝材料制成，使得换向片质量更轻了，成本较小，同时由于离心力与质量成正比的关系，使得换向器的负荷变小，这样换向器的机械性能得到改善，可以设计更高的转速来满足高速电机的要求；

采用所述双金属换向片的加工工艺，可以使两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体，拉拔过程中铜与铝同比例变径，铜层体积比则保持相对恒定不变，节省了铜资源，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明一种双金属换向片实施例1的剖面图；

图2为本发明一种双金属换向片实施例1的结构示意图；

图3为本发明一种双金属换向片实施例2的剖面图；

图4为由本发明一种双金属换向片实施例2构成的换向器的结构示意图；

图5为本发明一种双金属换向片实施例3的剖面图。

图中数字所表示的相应部件名称：

1.换向片本体 2.金属铜层 3.第一燕尾槽 4.第一凸块5.第二燕尾槽 6.第二凸块 7.第三燕尾槽 8.第三凸块9.第四燕尾槽 10.第四凸块 11.凸台

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。

本发明提供了一种导电性能较好，质量较轻，成本较低的双金属换向片。

实施例1，

如图1和如图2所示，一种双金属换向片，包括换向片本体1，所述换向片本体1包括与电刷直接接触的工作段(未示出)和固定在电木主体上的固定脚(未示出)；在所述换向片本体1上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体1是采用膨胀系数与铜相接近的铝材料制成，所述换向片本体1上包覆有一层金属铜层2。

在保证换向片与电刷接触的部分仍采用铜材料，与电刷之间的磨合仍和原纯铜换向片相同的情况下，换向片本体采用铝材料，可以节省铜资源，节省成本；同时，由于铝的密度是铜密度的30％，在同体积的换向片中，换向片本体1采用铝材料，可以大大降低铜排重量；另外，换向器在电机中属于高速运转的物体，转速可达每分钟35000转以上，离心力与换向片的质量成正比，所述双金属换向片由于在同等体积下减轻了换向片的质量，换向器的机械性能得到改善，因此可以设计更高的转速来满足高速电机的要求。

所述换向片本体1顶端呈弧形，与所述弧形本体1位置相对应的所述铜层2设置为弧形，所述换向片本体1的所述工作段呈梯形，在所述换向片1的所述固定脚底端设置有凸台11。

在本实施例中，所述换向片本体1与金属铜结合采用了包覆焊接制造技术，将高品质银铜同心地包覆在铝芯的外表面，并使铜层和铝芯之间形成牢固的原子间的冶金结合，使得两种不同的金属材料结合成为不可分割的整体，可以像加工单一金属丝那样作拉拔和退火处理，拉拔过程中铜与铝同比例地变径，铜层体积比则保持相对恒定不变，节省了铜资源，降低了成本。

上述双金属换向片的加工工艺，具体包括以下步骤：

(1)选用相对应的铝芯和铜管；

(2)清除铝芯外表面和铜管内表面的氧化膜，使铜管与铝芯较好结合；

(3)将铝芯用压力通过模具压入铜管内，拉伸或轧制，使铜管与铝芯间固相结合；通过挤压成型形成所需要的外形尺寸，横截面拉挤呈T形，拉伸或轧制后铜表面硬度在HB60，使之形成永久性原子间冶金结合的双金属；此处，拉挤成形后的横截面还可以为扇形，或者可以是两腰边为阶梯形式的扇形，对此，本发明不做限定，视具体情况而定。

(4)将生产出的换向片进行拉拔处理，使其外形尺寸达到最终尺寸，硬度达到HV110，使其能够与电机碳刷匹配使用；

(5)使用冲床机构对上述换向片冲压成型。

上述实施例中，在双金属换向片的加工工艺步骤3中，硬度可以在HB55-HB65之间，步骤4中的硬度可以在HV100-HV120之间，具体的实施方式视具体情况而定，在此，本发明不做任何限定，以能够实现本发明为主。

采用上述技术方案，本实施例的有益效果是：一种双金属换向片，包括换向片本体1，在所述换向片本体1上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体包括与电刷直接接触的工作段和固定在电木主体上的固定脚；采用本发明所提供的双金属换向片，在所述换向片本体上设置有金属铜层2，提高了导电性能；所述换向片本体1由与膨胀系数和铜相接近的铝材料制成，使得换向片质量更轻了，成本较小，同时由于离心力与质量成正比的关系，使得换向器的负荷变小，这样换向器的机械性能得到改善，可以设计更高的转速来满足高速电机的要求。

实施例2，

如图3和如图4所示，其余与实施例1相同，不同之处在于，在所述换向片本体1的所述工作段的顶端设置有第一燕尾槽3，在所述金属铜层2顶端设置有与第一燕尾槽3位置相对应且与之相匹配的第一凸块4，在所述换向片本体1的所述固定脚的底端设置有第二燕尾槽5，在所述金属铜层2底端设置有与第二燕尾槽5位置相对应且与之相匹配的第二凸块6。

采用本实施例技术方案，可以达到导电性能较好，质量较轻，成本较低的优点，同时，在换向片本体1与金属铜层2结合时，可以不需通过进一步加工，通过金属铜层2上的第一凸块4和第二凸块6分别与对应的第一燕尾槽3和第二燕尾槽5相套设，直接将换向片本体1与金属铜层2组装，可以节省加工工序，进而相应的降低成本。

实施例3，

如图5所示，一种双金属换向片，包括换向片本体1，所述换向片本体1包括与电刷直接接触的工作段(未示出)和固定在电木主体上的固定脚(未示出)；在所述换向片本体1上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体1是采用膨胀系数与铜相接近的铝材料制成，在所述换向片本体1的所述工作段的两侧设置有第三燕尾槽7和第四燕尾槽9；在所述铜层2上与所述第三燕尾槽7相对应的位置处设置有与之相匹配的第三凸块8，在所述铜层2上与所述第四燕尾槽9相对应的位置处设置有与之相匹配的第四凸块10。

本实施例中，在所述工作段的外侧设置有铜层2，内部采用铝材料，同时与电木相接触的固定脚，也是采用膨胀系数与铜相接近的铝材料，相对于实施例1来讲，采用的铜层更少，与电刷之间的磨合仍和原纯铜的相同，节省了更多的铜资源，进一步降低了成本。

通过将设置于换向片本体1上的燕尾槽与设置于铜层2上的凸块相配合，使换向片本体1与铜层2连接固定，连接方式简便，操作简单；在此，本实施例中的换向片本体1与铜层2的连接方式，还可以直接采用包覆焊接的方式，不要要通过燕尾槽与凸块匹配结合而连接，具体的实施方式，视具体情况而定，本发明不做任何限定，以能够实现本发明为主。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：一种双金属换向片，包括换向片本体1，在所述换向片本体1上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体1包括与电刷直接接触的工作段和固定在电木主体上的固定脚；采用本发明所提供的双金属换向片，在所述换向片本体上设置有金属铜层2，提高了导电性能；所述换向片本体由与膨胀系数和铜相接近的铝材料制成，使得换向片质量更轻了，成本较小，同时由于离心力与质量成正比的关系，使得换向器的负荷变小，这样换向器的机械性能得到改善，可以设计更高的转速来满足高速电机的要求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种双金属换向片，其特征在于，包括换向片本体，在所述换向片本体上与电刷接触的部分设置有金属铜，所述换向片本体包括与电刷直接接触的工作段和固定在电木主体上的固定脚。

2.根据权利要求1所述的双金属换向片，其特征在于，所述换向片本体上包覆有一层金属铜层。

3.根据权利要求1或2所述的双金属换向片，其特征在于，在所述换向片本体的所述工作段的顶端设置有第一燕尾槽，在所述金属铜层顶端设置有与所述第一燕尾槽位置相对应且与之相匹配的第一凸块。

4.根据权利要求3所述的双金属换向片，其特征在于，在所述换向片本体的所述固定脚的底端设置有第二燕尾槽，在所述金属铜层底端设置有与所述第二燕尾槽位置相对应且与之相匹配的第二凸块。

5.根据权利要求3所述的双金属换向片，其特征在于，在所述换向片本体的所述工作段的两侧设置有第三燕尾槽和第四燕尾槽；在所述铜层上与所述第三燕尾槽相对应的位置处设置有与之相匹配的第三凸块，在所述铜层上与所述第四燕尾槽相对应的位置处设置有与之相匹配的第四凸块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的双金属换向片，其特征在于，所述换向片本体顶端呈弧形，与所述弧形本体位置相对应的所述铜层设置为弧形。

7.根据权利要求6所述的双金属换向片，其特征在于，所述换向片本体的所述工作段呈梯形。

8.根据权利要求7所述的双金属换向片，其特征在于，在所述换向片的所述固定脚底端设置有凸台。

9.一种双金属换向片的加工工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

(1)选用相对应的铝芯和铜管；

(2)清除铝芯外表面和铜管内表面的氧化膜；

(3)将铝芯用压力通过模具压入铜管内，拉伸或轧制；再通过挤压成型形成所需要的外形尺寸；

(4)将生产出的换向片进行拉拔处理；

(5)使用冲床机构对上述换向片冲压成型。