CN103001089B - 一种碳整流子的制造方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳整流子的制造方法及利用该方法制造的整流子，其主要工艺步骤依次包括：制造一个铜壳，所述铜壳包括一个具有中轴孔的铜壳工作端；制造一个碳圆片；将所述铜壳与所述碳片相连接；对所述铜壳进行切割，形成分割槽；注塑成型绝缘基体，所述绝缘基体覆盖因切割暴露在外的铜壳；热处理后加工内孔和端面及挂钩，并对所述碳片进行切割，形成切割槽，所述切割槽的切割宽度小于所述分割槽的切割宽度。利用本发明的方法制造的整流子产品，由于铜壳分割，然后注塑，再切碳片，绝缘基体覆盖住因切割曝露在外的铜，避免了油泵马达的整流子受到酒精腐蚀的缺陷。

Description

一种碳整流子的制造方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种碳整流子的制造方法及利用该方法制造的整流子产品，尤其涉及一种用于汽车油泵马达的碳整流子的制造方法和利用该方法制造的整流子产品。

背景技术

目前，为了减少汽车排放污染，在汽油中添加乙醇。但是含乙醇的汽油却对用于汽车油泵马达中的整流子提出了更高的质量要求。由于含乙醇的汽油对铜整流子有腐蚀，减少了油泵马达的寿命，故采用碳整流子。

中国专利文献CN101369708B公开了一种碳整流子的制造方法，所述方法包括以下步骤（流程图见图8）：（1）制造一个精密铜壳；（2）在已经成型好的与所述精密铜壳的工作端匹配的环形石墨片的其中一个表面先镀镍后镀铜，使其成为所述环形石墨片的连接端；（3）将所述精密铜壳与所述环形石墨片通过焊接方式连接，其连接面分别为所述精密铜壳的工作端和所述环形石墨片的连接端，得到复合件；（4）对所述复合件进行压注成型，铣槽和弯钩即得到成品石墨整流子。利用该方法获得的整流子产品在运用到乙醇作为燃料的油泵马达中时存在以下缺陷：

由于先注塑成型然后进行铣槽，铣槽时需要把铜壳体底面切断，因此切割深度较深，导致该产品入轴装配时绝缘基体的强度受到影响，有绝缘基体开裂的风险，从而降低了产品的使用寿命和安全性；同时，由于先注塑然后进行统一切割，切割后铜壳的切割宽度与石墨片的切割宽度相同，导致槽底两侧的铜暴露，而铜在乙醇燃油中很容易被腐蚀，从而使整流子的使用寿命缩短，进而影响到整个油泵马达的使用寿命。

发明内容

 为此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中注塑后统一对铜和碳进行切割所制得的碳整流子使用寿命低的缺陷，从而提供一种制造使用寿命高的碳整流子的方法。    

本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种具有较高的使用寿命的碳整流子产品。

因此，本发明提供一种碳整流子的制造方法，包括以下步骤：

a．制造一个铜壳，所述铜壳包括一个具有中轴孔的铜壳工作端，所述铜壳工作端还具有一个圆形端板和沿着所述圆形端板的边缘向一侧凸起的侧壁，环绕所述侧壁有若干均匀分布的片爪，所述铜壳工作端的圆形端板的内端面与所述侧壁包围一个半封闭的空腔，所述半封闭的空腔形成一个向外开放的铜壳开口端；

 b． 成型一个与所述铜壳工作端匹配的圆环形碳片，所述圆环形碳片包括碳片工作端和碳片连接端；

c．将所述碳片连接端与所述铜壳工作端固定连接；

d．从所述铜壳开口端方向向所述铜壳工作端方向对所述铜壳工作端进行切割，切割的厚度不小于所述铜壳工作端的厚度，形成多个径向均匀分布的分割槽；

e．向所述铜壳注塑模塑料，所述模塑料形成绝缘基体，所述绝缘基体填入所述分割槽，遮盖因所述步骤d中的切割而暴露在外的铜，得到半成品；

f．对经过所述步骤e得到的半成品先进行内孔加工、端面加工，后进行弯钩；

g．从所述碳片工作端方向向所述碳片连接端方向对所述碳片进行切割，切割的厚度不小于所述碳片的厚度，形成多个与所述分割槽径向重合的切割槽，切割后所述切割槽的宽度小于所述分割槽的宽度，得到所述碳整流子。

优选地，在所述步骤f中，对所述半成品先进行热处理，然后再进行内孔加工、端面加工以及弯钩。

优选地，所述碳片连接端与所述铜壳工作端采用焊接的方式固定连接。

优选地，焊接之前在所述碳片连接端上镀有镍铜锡的复合层。

优选地，在所述步骤d中切割出8个分割槽。

利用本发明提供的制造碳整流子的方法制造得到的碳整流子产品。

本发明提供的碳整流子的制造方法具有以下优点：

1.本发明的碳整流子的制造方法依次包括以下步骤：制造铜壳，制造碳片，将所述铜壳与所述碳片连接起来，对所述铜壳进行切割，形成分割槽，注塑成型模塑料，热处理后加工内孔和端面并挂钩，并对所述碳片进行切割，形成切割槽，所述切割槽的切割宽度小于所述分割槽的宽度。由于本发明的碳整流子的制造方法，先对铜壳进行切割，然后再注塑成型，热处理后加工内孔和端面及挂钩，并对所述碳片进行切割，形成切割槽，所述切割槽的切割宽度小于所述分割槽的切割宽度，使得注塑形成的绝缘基体覆盖住因切割暴露在外的铜，因此避免了汽车油泵马达中的整流子产品受到酒精的腐蚀而缩短使用寿命的缺陷。

2.本发明的碳整流子的制造方法中，在所述碳片连接端的其中一个表面镀有镍铜锡的复合层，通过镀镍增强了导电层（指镍镀层和铜镀层）与碳片的可粘接结合力（达到10KG以上，所述结合力使用国家标准中电镀结合力的测试方法进行测试），从而保证了所述导电层不会从所述碳片连接端上脱落，而后镀铜镀锡则保证了所述碳片和所述铜壳之间的可焊性、导电性，因此所述先镀镍后镀铜的方法提高了碳整流子的导电性和使用寿命提供。

3.本发明的碳整流子的制造方法中，所述碳片连接端和所述铜壳工作端是在密闭空间内、在控温控时条件下通过加热装置加热焊接的，使用该种焊接方法使得所述碳片和所述铜壳之间连接牢固、整个工件变形小，所生产的碳整流子使用寿命长，残次品少，质量稳定。

4.利用本发明的碳整流子的制造方法制造的碳整流子的产品，由于所述切割槽的切割宽度小于所述分割槽的切割宽度，并且所述绝缘基体嵌入所述分割槽并遮盖所述分割槽的侧壁，这样的整流子结构，在碳片分割成换向片时，没有把铜壳体底面切断，故切割深度较浅，对该产品入轴装配时，提高了产品的塑胶强度，有利于防止塑胶开裂的风险；同时由于切割后所述绝缘基体嵌入所述分割槽并遮盖所述分割槽的侧壁，没有铜暴露在外，因此使得整流子在酒精环境下不易被腐蚀，提高了整流子的使用寿命，也就间接提高了油泵马达的使用寿命。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的铜壳的示意图；

图2是本发明的碳片的示意图；

图3是本发明的铜壳与碳片焊接后的示意图；

图4是图3中的铜壳进行切割后的示意图；

图5是本发明的成品示意图；

图6图5中沿A-A方向的剖面图；

图7是本发明的碳整流子的制造方法的主要步骤的流程图；

图8是现有技术中碳整流子的制造方法主要步骤的流程图。

图中附图标记表示为：

1-绝缘基体；2-中轴孔；3-铜壳；4-铜壳工作端；5-铜壳开口端；6-片爪；7-分割槽；8-碳片；9-切割槽；10-碳片连接端；11-碳片工作端。

具体实施方式

本发明的核心目的在于提供一种运用在汽车油泵马达中的使用寿命较高的整流子。

为达到本发明的核心目的，本发明在现有技术的基础上提出了碳整流子的新的加工方法，其核心技术是通过对碳整流子的铜壳和碳片进行分别的切割并布置合理的切割顺序，避免了切割后的铜曝露在外被腐蚀的缺陷，进而提高整流子的使用寿命。

下面结合附图，对本发明的一种实施例进行说明。图7是本发明的碳整流子的制造方法的主要步骤的流程图，如图7所示，本发明提供的碳整流子的制造方法依次包括以下步骤：

a．制造一个铜壳3（所述铜壳3的示意图见图1），所述铜壳3包括一个具有中轴孔2的铜壳工作端4，所述铜壳工作端4还具有一个圆形端板和沿着所述圆形端板的边缘向一侧凸起的侧壁，环绕所述侧壁有若干均匀分布的片爪6，所述铜壳工作端4的圆形端板的内端面与所述侧壁包围一个半封闭的空腔，所述半封闭的空腔形成一个向外开放的铜壳开口端5；

b． 成型一个与所述铜壳工作端4匹配的圆环形碳片8（见图2），所述圆环形碳片8包括碳片工作端11和碳片连接端10；

c．将所述碳片连接端10与所述铜壳工作端4固定连接（见图3）；

d．从所述铜壳开口端5方向向所述铜壳工作端4方向对所述铜壳工作端4进行切割，切割的厚度等于所述铜壳工作端4的厚度（在此，所述切割厚度略大于所述铜壳工作端4的厚度也能满足要求），形成多个径向均匀分布的分割槽7（见图4）；

e．向所述铜壳3注塑模塑料，所述模塑料形成绝缘基体1，所述绝缘基体1填入所述分割槽7，遮盖因所述步骤d中的切割而暴露在外的铜，得到半成品；

f．对经过所述步骤e得到的半成品先进行内孔加工、端面加工，后进行弯钩，所述内孔加工、端面加工使得所述半成品满足了尺寸要求，而所述弯钩是对如图1所示的平直的片爪6进行弯钩处理，从而得到如图5所示的具有弯钩的片爪6；

g．从所述碳片工作端11的方向向所述碳片连接端10的方向对所述碳片8进行切割，切割的厚度等于所述碳片8的厚度（当然，所述切割的厚度略大于所述碳片8的厚度时也能够满足要求），形成8个与所述分割槽7径向重合的切割槽9，切割后所述切割槽9的宽度小于所述分割槽7的宽度，得到碳整流子。

在本实施例中，为了增大注塑时所述绝缘基体1与所述铜壳3的结合力，避免使用过程中跳片和飞片现象的产生，所述圆形端板上位于每个所述片爪6的径向两侧各成型有一个弯向所述铜壳3的中轴线方向的钩片，所述片爪6相对于所述铜壳3的内侧成型有一个弯向远离所述铜壳3的中轴线方向的钩片（见图3和图4）。

在本实施例中，为了提高整流子产品的综合力学性能，在所述步骤f中，首先对所述半成品进行热处理，然后对其进行内孔加工、端面加工和弯钩。

值得说明的是，上述实施例中的所述步骤c中将所述碳片连接端10与所述铜壳工作端4连接起来的方法不受限制，在本实施例中提供一种优选的连接方式，为焊接，所述焊接优选在密闭空间进行的钎焊。

所述钎焊中所用的焊接装置包括一个密封箱体，设于密封箱体顶部的至少一个加压机构，设于密封箱体上的一个加热装置和至少一个排风口，密封箱体内部的用于固定所述精密铜壳的至少一个固定机构，以及用于控所述密封箱体内的温度和时间的控制装置。所述加热装置位于所述密封箱体的下部，所述排风口位于所述密封箱体的上部。

所述钎焊的具体工艺依次包括的步骤为：在所述铜壳工作端4和所述碳片连接端10之间设置钎料，并用所述固定机构固定在所述密封箱体中；通过所述加热装置对碳片8和铜壳3加热，废气通过排风口赶走，同时通过所述控温装置调节温度，并操作所述加压机构对工件加压，冷却后即得到步骤c所述的复合件。所述加压的压力为10-300牛顿。

为了提高整流子的导电性和使用寿命，在焊接之前在所述碳片连接端10镀有镍铜锡的复合层，其中镀镍和镀铜及镀锡所用的方法为电刷镀，电刷镀技术为现有技术，其采用专用的直流电源设备，电源的正极叫刷镀笔，作为刷镀的阳极，电源的负极接工件，作为刷镀时的阴极，刷镀时使浸满镀液的刷镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，刷镀电源串接于两极之间，并保持适当的压力，在刷镀笔与工件接触的部位，镀液中的金属离子在工件表面与阳极相接触的各点上发生放电结晶，随着时间的增长，金属渡层形成。电刷镀的设备主要包括电源装置、刷镀笔以及各种辅助材料。本发明中镀镍时所用的镀液为六水合硫酸镍、氨基乙酸和冰醋酸，镀铜时所用的镀液为碱性铜，其溶液成分为硫酸铜，乙二胺，氨三乙酸，硝酸铵和硫酸钠。   

利用本发明的碳整流子的制造方法制造的碳整流子产品（见图5和图6），包括一个铜壳3，所述铜壳3具有一个具有中轴孔的铜壳工作端4，所述铜壳工作端4具有一个圆形端板，所述圆形端板的边缘具有向一侧凸起的侧壁，所述侧壁的另一端形成一个铜壳开口端5，环绕所述侧壁有若干均匀分布的片爪6以及位于所述片爪6之间的分割槽7，所述铜壳工作端4的圆形端板的内端面与所述侧壁包围一个向着所述铜壳开口端5的方向开放的半封闭空腔，所述半封闭空腔的内侧贴合固定一个具有中轴孔的绝缘基体1，所述绝缘基体1嵌入所述分割槽7并遮盖所述分割槽7的侧壁，所述铜壳工作端4与一个圆环形的碳片连接端10贴合固定，所述圆环形的碳片8还具有一个与所述碳片连接端10相对的碳片工作端11，所述碳片工作端11上径向均匀分布有与所述分割槽7数量相同且具有同一个中轴线的切割槽9，所述切割槽9在深度方向上延伸至所述绝缘基1，所述切割槽9的宽度小于所述分割槽7的宽度。

   显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种碳整流子的制造方法，包括以下步骤：

a．制造一个铜壳（3），所述铜壳（3）包括一个具有中轴孔（2）的铜壳工作端（4），所述铜壳工作端（4）还具有一个圆形端板和沿着所述圆形端板的边缘向一侧凸起的侧壁，环绕所述侧壁有若干均匀分布的片爪（6），任意相邻的两个所述片爪（6）中间均设有沿所述铜壳（3）轴向穿过所述铜壳（3）的通孔，所述铜壳工作端（4）的圆形端板的内端面与所述侧壁包围一个半封闭的空腔，所述半封闭的空腔形成一个向外开放的铜壳开口端（5）；

b． 成型一个与所述铜壳工作端（4）匹配的圆环形碳片（8），所述圆环形碳片（8）包括碳片工作端（11）和碳片连接端（10）；

c．将所述碳片连接端（10）与所述铜壳工作端（4）固定连接；

d．从所述铜壳开口端（5）方向向所述铜壳工作端（4）方向对所述铜壳工作端（4）进行切割，切割的厚度不小于所述铜壳工作端（4）的厚度，形成多个径向均匀分布的分割槽（7），所述分隔槽（7）的宽度小于所述通孔的直径；

e．向所述铜壳（3）注塑模塑料，所述模塑料形成绝缘基体（1），所述绝缘基体（1）填入所述分割槽（7），遮盖因所述步骤d中的切割而暴露在外的铜，得到半成品；

f. 对经过所述步骤e得到的半成品先进行内孔加工、端面加工，后进行弯钩；

g．从所述碳片工作端（11）方向向所述碳片连接端（10）方向对所述碳片（8）进行切割，切割的厚度不小于所述碳片（8）的厚度，形成多个与所述分割槽（7）径向重合的切割槽（9），切割后所述切割槽（9）的宽度小于所述分割槽（7）的宽度，得到所述碳整流子。

2.根据权利要求1所述的碳整流子的制造方法，其特征在于：在所述步骤f中，对所述半成品先进行热处理，然后再进行内孔加工、端面加工以及弯钩。

3.根据权利要求1或2所述的碳整流子的制造方法，其特征在于：所述碳片连接端（10）与所述铜壳工作端（4）采用焊接的方式固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的碳整流子的制造方法，其特征在于：焊接之前在所述碳片连接端（10）上镀有镍铜锡的复合层。

5.根据权利要求1或2所述的碳整流子的制造方法，其特征在于：在所述步骤d中切割出8个分割槽（7）。

6.利用权利要求1-5中任一项所述的制造碳整流子的方法得到的碳整流子。