[发明专利]换向器、使用该换向器的电机及换向器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换向器、使用该换向器的电机及换向器的制备方法。

背景技术

石墨换向器作为油泵电机中最重要的结构部件之一，其质量优劣成为衡量电机性能的重要指标。

现有的石墨换向器的主要组成为：石墨(炭)片；铜片；石墨片是用来导电和作为磨损件。铜片是用作导电和电机绕组的连接。石墨片和铜片的连接与装配是石墨换向器制造工艺技术的重点之一。现有的制造工艺之一是先用电镀的方法将石墨片表面金属化，然后再将铜片通过填加焊料的方法焊接在一起。此设计的缺点是电镀工艺成本高，不环保且石墨片容易脱落。现有的制造工艺之二是通过直接粉末压制的工艺将炭粉和纯金属粉(主要是铜粉)压制然后低温固化热处理工艺形成表面金属化的石墨片，后期工艺也是采用焊接的方法连接铜片。这种设计的缺点是由于不能使用高温热处理的方法(比如500度以上烧结温度)造成产品电阻高，电机效率低。产品如果高温热处理，由于石墨材料与金属材料的热膨胀系数的差异，此种结构在石墨层与金属层的连接处很容易开裂。现有的制造工艺之三是用高温钎焊的方法直接焊接石墨片和铜片，此种工艺的缺点是成本高且造成铜片软化不利于后期电机的装配。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种换向器、使用该换向器的电机以及换向器的制备方法。

本发明的实施例提供一种换向器，包括绝缘基座及设于所述绝缘基座上的若干换向片，每一换向片包括依序设置于基座上的金属层、过渡层及碳层，所述过渡层含有与碳层相同的材料及与金属层相同的材料。

作为一种优选方案，所述换向器还包括多个导电端子，所述导电端子一一对应地连接于所述换向片。

作为一种优选方案，所述碳层的材料为碳粉，所述碳粉选自天然石墨、人造石墨以及中间相炭微球的一种或多种组合。

作为一种优选方案，所述过渡层的材料选自碳粉与金属粉。

作为一种优选方案，所述过渡层中碳粉质量比为10％-30％，所述金属粉质量比为70％-90％。

作为一种优选方案，所述碳粉选自天然石墨，人造石墨，焦炭以及中间相炭微球的一种或多种组合，所述金属粉选自Al、Cu、Ag、Ni、Bi、Sb或至少含有一种这些金属的合金。

作为一种优选方案，所述金属层的材料为金属粉，所述金属粉选自Al、Cu、Ag、Ni、Bi、Sb或至少含有一种这些金属的合金。

作为一种优选方案，所述过渡层的厚度范围为100μm-500μm，所述金属层的厚度范围为100μm-500μm，所述的碳层的厚度范围为1600-2400μm。

一种电机，电机包括壳体、装设于所述壳体内的转子以及电刷，所述电机还包括上述任一项所述的用于与所述电刷滑动接触的换向器。

一种换向器的制备方法，包括：

填充碳粉与金属粉的其中一种于模具中，通过压制所述碳粉形成碳层或压制金属粉形成金属层；

在所述碳层或金属层之上，在模具中填充所述碳粉及金属粉，通过压制在所述碳层或金属层之上形成过渡层；

在所述过渡层之上，填充所述金属粉与碳粉的另一种于所述模具中，通过压制在过渡层上形成金属层或碳层；

压制所述碳层、过渡层以及金属层形成生坯；

烧结所述生坯。

作为一种优选方案，所述碳层的碳粉选自天然石墨、人造石墨以及中间相炭微球的一种或多种组合。

作为一种优选方案，所述过渡层中碳粉质量比为10％-30％，所述金属粉质量比为70％-90％。

作为一种优选方案，所述碳粉选自选自天然石墨，人造石墨，焦炭以及中间相炭微球的一种或多种组合，所述金属粉选自Al、Cu、Ag、Ni、Bi、Sb或至少含有一种这些金属的合金。

作为一种优选方案，所述过渡层的厚度范围为100μm-500μm，所述金属层的厚度范围为100μm-500μm，所述碳层的厚度范围为1600-2400μm。

相比于现有技术，本发明通过增加中间过渡层解决了现有设计的电阻高和电机效率低的问题，并且解决了在高温烧结条件下金属层与石墨层开裂的问题，另外也没有涉及电镀及钎焊的工艺，延长了该换向器的使用寿命以及提高了电机的性能；本发明提供的换向器的制备方法减少了传统技术中使用的电镀与钎焊所带来的化学污染与制作成本，并且利用了模具压制及烧结技术提高了石墨与金属表面的结合力，另外该换向器的制备方法所使用的固化以及烧结温度较低，可以满足在较高的应用温度环境中进行操作。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的电机的截面示意图；