CN113054506A - 汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车用碳刷技术领域，具体涉及汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷，包括碳刷导线、导电耐磨层和电阻层，所述导电耐磨层设于电阻层上部，所述导电耐磨层下表面与电阻层上表面固定连接，所述导电耐磨层上部设有碳刷导线，所述碳刷导线与导电耐磨层上部固定连接，所述导电耐磨层和电阻层一端设置有弧面。本发明通过将高导电高耐磨层和高润滑高电阻层复合材料，经压制、烧结、加工工艺,制造出低压降、超耐磨的碳刷,达到抑制电火花的产生,提高电刷使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明属于汽车用碳刷技术领域，具体涉及汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷及制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的日益提升，汽车在现代社会的每一个家庭逐渐普及,人们对汽车的各个部件要求也越来越高。汽车发动机散热冷凝风机为大多数汽车必不可少的组成单元，是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作，是汽车的核心部件之一。因此，汽车冷凝风机的寿命就成为了汽车散热系统优劣的关键，而汽车冷凝风机用碳刷寿命则是衡量冷凝风机寿命最为关键的因素，此类电机一般采用低压直流有刷电机，使用电压为9-27V。
目前汽车冷凝风机用碳刷普遍采用电解铜粉、树脂粘结剂、鳞片石墨粉以及纯铜电刷线经过模压、烧结、磨削处理而成,一般刷体大多采用一种材质组成，该类碳刷在目前基本能满足汽车冷凝风机在质保期的要求,但是自2013年起，家用轿车报废年限取消，人们对车辆冷凝风机的寿命提出了更高要求,因此该类碳刷无法解决抑制电火花的产生和提升耐久性的问题。鉴于此，汽车行业对该类碳刷材料组成及其制造工艺提出了更高的要求。
公开号为CN101540466B的中国专利公开了用于电机的碳刷组件及电机，包括碳刷，包括第一末端和第二末端，所述第一末端用于与电机的换向器滑动接触；碳刷盒，用于安装碳刷于其内并导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端部和第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端而第二端部远离碳刷的第一末端；恒力弹簧，包括两卷曲部和连接两卷曲部的连接部，连接部抵顶碳刷的第二末端，卷曲部的末端形成卷筒结构，碳刷盒的第一端部的两侧分别设有挂钩，卷筒结构分别挂于相应的挂钩上，卷曲部的位于末端与连接部之间的部分被拉直。
但是，仍然存在下列问题：
1.传统冷凝风机用碳刷材料中仍然存在无法解决电火花的产生的问题，其成品在使用时其接触面会出现电火花，导致其接触面的温度升高，导致其碳刷无法长时间工作，其单次使用时间和使用寿命会受到很大限制，无法完全满足冷凝风机对电刷的使用需求；
2.现有技术在使用时耐久度不够高，无法达到冷凝风机对耐久度的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷，用于解决传统冷凝风机用碳刷材料及其制造工艺中存在无法解决抑制电火花的产生和提升耐久性的问题,本发明通过将高导电高耐磨层和高润滑高电阻层复合材料，经压制、烧结、加工工艺,制造出低压降、超耐磨的碳刷,达到抑制电火花的产生,提高电刷使用寿命的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷，包括碳刷导线、导电耐磨层和电阻层，所述导电耐磨层设于电阻层上部，所述导电耐磨层下表面与电阻层上表面固定连接，所述导电耐磨层上部设有碳刷导线，所述碳刷导线与导电耐磨层上部固定连接，所述导电耐磨层和电阻层一端设置有弧面。
上述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的使用方法，包括以下步骤：
S1,制备胶质粉A，将天然鳞片石墨、合成酚醛树脂、二硫化钼和工业酒精在混捏锅中混合搅拌均匀,蒸发干酒精，在一定料温下出锅，然后将所得粉体进行预压、破碎、筛分制得胶质粉A；
S2,制备料粉B，将胶质粉A、碳纤维粉、高比例电解铜粉混合均匀,制得料粉B；
S3,制备料粉C，将所述胶质粉A、低比例铜粉混合均匀,制得低含铜量、高电阻的料粉C；
S4,制备生坯碳刷D，将料粉C加入到粉末成型压制模具中,然后再将高含铜量B料粉加入到压制模具中,随后进行压制处理,碳刷导线在压制成型过程中直接压入成型，制得生坯碳刷D。
S5,制备粗尺寸碳刷E,对上述生坯碳刷D在设备中进行烧结处理,制得粗尺寸碳刷E；
S6,制造成品碳刷F，对烧结后的粗尺寸碳刷首先进行磨底面处理，以保证碳刷的安装尺寸在设计公差之内，其次对碳刷顶端磨弧面加工处理,使得碳刷在使用时和换向器能够完美贴合接触，进而得到合格尺寸的碳刷成品F；
S7,碳刷成品性能和耐久性能检测：该类碳刷成品连接电阻为0.5-30mΩ，电阻率为50-1200μΩcm，肖氏硬度为10-35Hs。再将碳刷装入12V汽车冷凝风机中，在额定电压12V连续运转的测试条件下进行耐久寿命测试，磨损率0.15mm/100小时。
进一步，所述出锅料温为80℃；所述生坯碳刷D的烧结设备为隧道式连续烧结炉；所述天然鳞片石墨占比为60-90％、合成酚醛树脂占比为6-20％、二硫化钼占比为1-5％和工业酒精占比为15-40％；所述料粉B中胶质粉A占比50-80％、碳纤维粉占比0.5-5％、铜粉占比15-50％；所述料粉C中胶质粉A占比80-100％、铜粉占比0-20％；所述生坯碳刷D中C和B的厚度比例为1:5-1:3，压制成型所使用压机为机械式粉末成型机，压力为3-20吨，所述碳刷导线1为无氧碳刷专用铜编织线；所述生坯碳刷D的烧结温度为400-800℃，烧结炉采用H2和N2的混合气体对产品进行防氧化保护，所述H2和N2的比例为1:4。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷,通过将高导电高耐磨层和高润滑高电阻层复合材料，经压制、烧结、加工工艺,制造出低压降、超耐磨的碳刷,达到抑制电火花的产生,提高电刷使用寿命的目的。
附图说明
图1为本发明汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷实施例的结构示意图；
图2为本发明汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷实施例的制备流程图；
附图中涉及到的附图标记有：
碳刷导线1、导电耐磨层2、电阻层3。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷,包括碳刷导线1、导电耐磨层2和电阻层3，导电耐磨层2设于电阻层3上部，导电耐磨层2下表面与电阻层3上表面固定连接，导电耐磨层2上部设有碳刷导线1，碳刷导线1与导电耐磨层2上部固定连接，导电耐磨层2和电阻层3一端设置有弧面。
如图2所示，上述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，包括以下步骤：
S1,制备胶质粉A，将天然鳞片石墨、合成酚醛树脂、二硫化钼和工业酒精在混捏锅中混合搅拌均匀,蒸发干酒精，在一定料温下出锅，然后将所得粉体进行预压、破碎、筛分制得胶质粉A；
S2,制备料粉B，将胶质粉A、碳纤维粉、高比例电解铜粉混合均匀,制得料粉B；
S3,制备料粉C，将所述胶质粉A、低比例铜粉混合均匀,制得低含铜量、高电阻的料粉C；
S4,制备生坯碳刷D，将料粉C加入到粉末成型压制模具中,然后再将高含铜量B料粉加入到压制模具中,随后进行压制处理,碳刷导线在压制成型过程中直接压入成型，制得生坯碳刷D。
S5,制备粗尺寸碳刷E,对上述生坯碳刷D在设备中进行烧结处理,制得粗尺寸碳刷E；
S6,制造成品碳刷F，对烧结后的粗尺寸碳刷首先进行磨底面处理，以保证碳刷的安装尺寸在设计公差之内，其次对碳刷顶端磨弧面加工处理,使得碳刷在使用时和换向器能够完美贴合接触，进而得到合格尺寸的碳刷成品F；
S7,碳刷成品性能和耐久性能检测：该类碳刷成品连接电阻为0.5-30mΩ，电阻率为50-1200μΩcm，肖氏硬度为10-35Hs。再将碳刷装入12V汽车冷凝风机中，在额定电压12V连续运转的测试条件下进行耐久寿命测试，磨损率0.15mm/100小时。
需要说明的是，所述出锅料温为80℃；所述生坯碳刷D的烧结设备为隧道式连续烧结炉；所述天然鳞片石墨占比为60-90％、合成酚醛树脂占比为6-20％、二硫化钼占比为1-5％和工业酒精占比为15-40％；所述料粉B中胶质粉A占比50-80％、碳纤维粉占比0.5-5％、铜粉占比15-50％；所述料粉C中胶质粉A占比80-100％、铜粉占比0-20％；所述生坯碳刷D中C和B的厚度比例为1:5-1:3，压制成型所使用压机为机械式粉末成型机，压力为3-20吨，所述碳刷导线1为无氧碳刷专用铜编织线；所述生坯碳刷D的烧结温度为400-800℃，烧结炉采用H2和N2的混合气体对产品进行防氧化保护，所述H2和N2的比例为1:4。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (9)
1.汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷，其特征在于：包括碳刷导线(1)、导电耐磨层(2)和电阻层(3)，所述导电耐磨层(2)设于电阻层(3)上部，所述导电耐磨层(2)下表面与电阻层(3)上表面固定连接，所述导电耐磨层(2)上部设有碳刷导线(1)，所述碳刷导线(1)与导电耐磨层(2)上部固定连接，所述导电耐磨层(2)和电阻层(3)一端设置有弧面。
2.根据权利要求1所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1,制备胶质粉A，将天然鳞片石墨、合成酚醛树脂、二硫化钼和工业酒精在混捏锅中混合搅拌均匀,蒸发干酒精，在一定料温下出锅，然后将所得粉体进行预压、破碎、筛分制得胶质粉A；
S2,制备料粉B，将胶质粉A、碳纤维粉、高比例电解铜粉混合均匀,制得料粉B；
S3,制备料粉C，将所述胶质粉A、低比例铜粉混合均匀,制得低含铜量、高电阻的料粉C；
S4,制备生坯碳刷D，将料粉C加入到粉末成型压制模具中,然后再将高含铜量B料粉加入到压制模具中,随后进行压制处理,碳刷导线在压制成型过程中直接压入成型，制得生坯碳刷D；
S5,制备粗尺寸碳刷E,对上述生坯碳刷D在设备中进行烧结处理,制得粗尺寸碳刷E；
S6,制造成品碳刷F，对烧结后的粗尺寸碳刷首先进行磨底面处理，以保证碳刷的安装尺寸在设计公差之内，其次对碳刷顶端磨弧面加工处理,使得碳刷在使用时和换向器能够完美贴合接触，进而得到合格尺寸的碳刷成品F；
S7,碳刷成品性能和耐久性能检测：该类碳刷成品连接电阻为0.5-30mΩ，电阻率为50-1200μΩcm，肖氏硬度为10-35Hs；再将碳刷装入12V汽车冷凝风机中，在额定电压12V连续运转的测试条件下进行耐久寿命测试，磨损率0.15mm/100小时。
3.根据权利要求2所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述出锅料温为80℃。
4.根据权利要求3所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述生坯碳刷D的烧结设备为隧道式连续烧结炉。
5.根据权利要求4所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述天然鳞片石墨占比为60-90％、合成酚醛树脂占比为6-20％、二硫化钼占比为1-5％和工业酒精占比为15-40％。
6.根据权利要求5所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述料粉B中胶质粉A占比50-80％、碳纤维粉占比0.5-5％、铜粉占比15-50％。
7.根据权利要求6所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述料粉C中胶质粉A占比80-100％、铜粉占比0-20％。
8.根据权利要求7所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述生坯碳刷D中C和B的厚度比例为1:5-1:3，压制成型所使用压机为机械式粉末成型机，压力为3-20吨，所述碳刷导线(1)为无氧碳刷专用铜编织线。
9.根据权利要求8所述的汽车用碳纤维复合型多层超耐磨冷凝风机碳刷的制备方法，其特征在于：所述生坯碳刷D的烧结温度为400-800℃，烧结炉采用H2和N2的混合气体对产品进行防氧化保护，所述H2和N2的比例为1:4。
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