新型汽車電動(dòng)燃油泵電機(jī)換向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、產(chǎn)品介紹I新型汽車電動(dòng)燃油泵電機(jī)換向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新型汽車電動(dòng)燃油泵電機(jī)換向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)The Structure Design of New Car Electric Fuel Pump Motor Commutator.亠安縣安達(dá)1«材料廠注安文史文浩與文 上灣理工大學(xué)汽車工胃研究所楊停強(qiáng)張朋本文對(duì)金屬換向器與碳換向器進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)當(dāng)前碳換向器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析，并設(shè)計(jì)了新型碳換向 器的結(jié)構(gòu)，加工工藝性好、成本低廉、工作性能穩(wěn)定In this paper, metal commutator and carbon commutator were compared, and carrie

2、d on the contrastive analysis to the current structure of the carbon commutator, finally, designed a new type of carbon commutator structure, processing technology is good, low cost and stable performance.店車用電噴裝矍后，燃油泵由 于體積限制，不能夠采用無 刷電機(jī)，直流電機(jī)以其特有的生產(chǎn) 成本低、體積小、功率大，竟新被 得到重視。換向器是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān) 金部件.其技術(shù)性能指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì) 量直接影

3、響到電機(jī)的整體性能°傳 統(tǒng)電動(dòng)燃油泵直流電機(jī)換向踴大都 采用無氧銅或銀銅合金等金厲材料 制成一金屬換向器大大降低了電機(jī) 的使用壽命。本文設(shè)計(jì)了新型碳換向器結(jié)構(gòu). 并應(yīng)用于新生產(chǎn)的電動(dòng)燃油泵新型碳換向器與金厲換向器性能 對(duì)比分析傳統(tǒng)電動(dòng)燃油泵廣泛采用銅合 金換向器，具有電阻小、機(jī)械強(qiáng) 度高、加工簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)便于電根 繞線的掛接等特點(diǎn)。但杲.銅的 化學(xué)屬性較活躍.易跟有腐蝕介 質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí) 電刷在換向器表面換向，頻繁摩 療而產(chǎn)生熱，衰面溫度升高. 使得換向器相鄰片間變形量增 大.易產(chǎn)生火花，對(duì)換向器銅工 作面產(chǎn)生灼蝕。此外.汽油中的 硫成分也會(huì)腐蝕換向器。而如果 在汽油中涕

4、加乙酵.對(duì)銅換向器 的銅工作面造成腐蝕將會(huì)加劇， 使燃油泵的使用壽命大大降低。新型碳換向器中，碳的化學(xué)性 能穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)，且在電動(dòng)燃油泵中能夠 抵抗硫、乙醇等化學(xué)成分的膺蝕。 同時(shí).具有自潤(rùn)滑作用，摩擦阻力 極小.高溫承受能力強(qiáng).能夠抵御 電火花腐蝕.也不易產(chǎn)生電火花。 但是，碳易碎、不易焊接、無法彎 曲.無法與電樞繞線直接掛接.生 產(chǎn)技術(shù)難度較高，電阻大，機(jī)械強(qiáng) 度差。國(guó)外已開發(fā)成功并廣泛采用 衽汽車電動(dòng)燃油泵中，國(guó)內(nèi)尚無生 產(chǎn)開發(fā)。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)踐換向器結(jié)構(gòu)的 生產(chǎn)研制開發(fā)、生產(chǎn)碳換向器.需要解 決三個(gè)難題：1必須生產(chǎn)出電陰小、機(jī)械強(qiáng) 度較高、耐磨損的碳片，否則驅(qū)動(dòng)

5、燃油泵的電能將消耗在碳的電阻 上.降低燃油泵流及壓力的輸岀 值，這是最更妾和最關(guān)鍵的，2要防止換向器工作面的側(cè)向 及縱向松動(dòng)，必須重新設(shè)計(jì)換向器 的整體結(jié)構(gòu)，使其工作更加穩(wěn)定、 可靠。3.由于碳與電樞繞線無法直接 掛接.故須在中間插入銅片，進(jìn)行 彎鉤與電樞繞線的掛接，這樣就必 須解決碳片與銅片的焊接問題°目前國(guó)際采用的方法及其結(jié)構(gòu) 是將碳片直接焊接在銅骨架上，我 國(guó)也有采用混合強(qiáng)力膠通過粘接 方式來解決該片與銅骨架的結(jié)合。 如：瑞安市長(zhǎng)城換向器有限公司申 請(qǐng)的發(fā)明及實(shí)用新型專利公開的一 種電機(jī)用的平面碳換向器（見圖1）, 包括換向片1、模塑料2、碳?jí)K5, 換向片1的本體6與該換向器的

6、旋轉(zhuǎn) 軸線相垂直.換向片1設(shè)在模塑料 2內(nèi)并躍出換向片的本體6的外表 面.在換向片的本體6的外表面上51-換向片2-橫8B料合金厲 4混合強(qiáng)膠粘展5-碳?jí)K6本體平面磧換向d結(jié)構(gòu)圖42技術(shù)與應(yīng)用APA(No 2) 2010-5ProductsThe Structure Design of New Car Electric Fuel Pump Motor Commutator |該/石需BB2 Kobman式平面磧換向圖3 Stobl式平面該換向莽嵌入銅脊架片絶緣電陰腔底部禺4 6斯粳布爾平面磧換向b結(jié)構(gòu)圖EB5本文設(shè)計(jì)的碼換向II結(jié)構(gòu)圖鍍有銀銅合金層3.并涂有混合強(qiáng) 膠粘層4,碳?jí)K5設(shè)在混合強(qiáng)膠

7、粘層 4上。該結(jié)構(gòu)解決了現(xiàn)有的平面碳換 向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題.具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、制作方便的優(yōu)點(diǎn).節(jié)省了勞動(dòng) 時(shí)間.降低了生產(chǎn)成本，能完全符 合電機(jī)火花、噪聲.壽命等各種使 用性能方面的要求。但這種結(jié)構(gòu)采用平面焊接或粘 接.從碳工作面來講.穩(wěn)定性都不 太理想。雖拔因?yàn)樘妓⒕o壓著碳工 作面.碳工作面的上下即縱向跳動(dòng) 不大.但隨電樞的高速旋轉(zhuǎn)，側(cè)向 扭動(dòng)力矩較大，采用平面焊接或粘 接.不能夠確保每一個(gè)電極平面衽 工作時(shí)不存在脫落的危險(xiǎn)。而一旦 發(fā)生脫落會(huì)卡死電機(jī).或堵塞出油 口，使泵無法進(jìn)行泵油。如果為了 采用平面焊接或粘接方式進(jìn)行.又 要保證其焊接或粘接強(qiáng)度.勢(shì)必采 用特殊工藝，就要增加產(chǎn)品成本。以下

8、兩種結(jié)構(gòu)（見圖2、圖3）, 在理論上比平面焊接或粘接要牢 靠.但加工難度很大。碳的厲性硬 而且脆.很難采用機(jī)械加工完成。 如果采用嵌入銅骨架進(jìn)行燒結(jié)，銅 的溶點(diǎn)在1082T,而碳的燒結(jié)溫度 在22009以上.難于實(shí)施°而且碳 的加工.還需進(jìn)行石墨化處理.無 法實(shí)際完成CG.斯特羅布爾在中國(guó)申請(qǐng)的專 利.采用每個(gè)電極制一個(gè)銅骨架， 在銅骨架上也留有23個(gè)與碳片錨 固的孔，把它安II在絕緣酚酵塑料 的基座上.如圖4所示。這樣的結(jié)構(gòu).制作工藝相當(dāng)復(fù) 雜.不利于批生產(chǎn).而且對(duì)碳片 的加工要求也相當(dāng)高。碳（石星準(zhǔn)能 很脆.要頰通過機(jī)械加工到如此小 的錨固柱腳，難度很大，只能夠采 用茨具壓注的方

9、法才能夠達(dá)到.但 采用模具壓注的方法.又回到燒結(jié) 問:因?yàn)橛?3個(gè)錯(cuò)固孔，所以對(duì) 加工精度要求也較高。如果發(fā)生碳 片錨固柱腳與銅骨架的留孔對(duì)不上 的情況，就會(huì)造成報(bào)廢C本文所設(shè)計(jì)的碳換向器的結(jié)構(gòu)如圖5所示，是本文所設(shè)計(jì)的 碳換向器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將碳片制 成帶有錨固柱腳的形狀，將銅片通 過機(jī)械加H,使其留有與碳片凸出 柱腳相配合的孔，在銅骨來的邊沿 沖成帶契形的向內(nèi)彎鉤，目的是將 碳片與銅骨架進(jìn)行錨固.并在灌注 絕緣酚醛塑料后.使銅骨架契形的 向內(nèi)彎鉤，伸入絕緣酚醛塑料基座 之中。這種結(jié)構(gòu)使得碳片、銅骨架、 厘三者渾為一體。碳片除了將錨固腳柱插入銅骨 架外.還徐入到絕緣酚醛塑料基座 之中.碳片還應(yīng)進(jìn)行電鍍（鍍銅）并 與銅骨架進(jìn)行焊接“其目的是讓導(dǎo) 電的錫焊料，填補(bǔ)在硃片與銅