新型汽车电动燃油泵电机换向器结构设计

1、产品介绍I新型汽车电动燃油泵电机换向器结构设计新型汽车电动燃油泵电机换向器结构设计The Structure Design of New Car Electric Fuel Pump Motor Commutator.亠安县安达1«材料厂注安文史文浩與文 上湾理工大学汽车工胃研究所杨停强张朋本文对金属换向器与碳换向器进行了对比，对当前碳换向器的结构进行了对比分析，并设计了新型碳换向 器的结构，加工工艺性好、成本低廉、工作性能稳定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.店车用电喷装矍后，燃油泵由 于体积限制，不能够采用无 刷电机，直流电机以其特有的生产 成本低、体积小、功率大，竟新被 得到重视。换向器是驱动电机的关 金部件.其技术性能指标和产品质 量直接影

3、响到电机的整体性能°传 统电动燃油泵直流电机换向踊大都 采用无氧铜或银铜合金等金厲材料 制成一金属换向器大大降低了电机 的使用寿命。本文设计了新型碳换向器结构. 并应用于新生产的电动燃油泵新型碳換向器与金厲换向器性能 对比分析传统电动燃油泵广泛采用铜合 金换向器，具有电阻小、机械强 度高、加工简单、结构便于电根 绕线的挂接等特点。但杲.铜的 化学属性较活跃.易跟有腐蚀介 质发生化学反应。电机在旋转时 电刷在换向器表面换向，频繁摩 療而产生热，衰面温度升高. 使得换向器相邻片间变形量增 大.易产生火花，对换向器铜工 作面产生灼蚀。此外.汽油中的 硫成分也会腐蚀换向器。而如果 在汽油中涕

4、加乙酵.对铜换向器 的铜工作面造成腐蚀将会加剧， 使燃油泵的使用寿命大大降低。新型碳换向器中，碳的化学性 能稳定，不易与其他物质发生化 学反应，且在电动燃油泵中能够 抵抗硫、乙醇等化学成分的膺蚀。 同时.具有自润滑作用，摩擦阻力 极小.高温承受能力强.能够抵御 电火花腐蚀.也不易产生电火花。 但是，碳易碎、不易焊接、无法弯 曲.无法与电枢绕线直接挂接.生 产技术难度较高，电阻大，机械强 度差。国外已开发成功并广泛采用 衽汽车电动燃油泵中，国内尚无生 产开发。目前国内外有关踐换向器结构的 生产研制开发、生产碳换向器.需要解 决三个难題：1必须生产出电阴小、机械强 度较高、耐磨损的碳片，否则驱动

5、燃油泵的电能将消耗在碳的电阻 上.降低燃油泵流及压力的输岀 值，这是最更妾和最关键的，2要防止换向器工作面的侧向 及纵向松动，必须重新设计换向器 的整体结构，使其工作更加穩定、 可靠。3.由于碳与电枢绕线无法直接 挂接.故须在中间插入铜片，进行 弯钩与电枢绕线的挂接，这样就必 须解决碳片与铜片的焊接问题°目前国际采用的方法及其结构 是将碳片直接焊接在铜骨架上，我 国也有采用混合强力胶通过粘接 方式来解决该片与铜骨架的结合。 如：瑞安市长城换向器有限公司申 请的发明及实用新型专利公开的一 种电机用的平面碳换向器（见图1）, 包括换向片1、模塑料2、碳块5, 换向片1的本体6与该换向器的

6、旋转 轴线相垂直.换向片1设在模塑料 2内并躍出换向片的本体6的外表 面.在换向片的本体6的外表面上51-換向片2-横8B料合金厲 4混合强胶粘展5-碳块6本体平面磧換向d结构图42技术与应用APA(No 2) 2010-5ProductsThe Structure Design of New Car Electric Fuel Pump Motor Commutator |该/石需BB2 Kobman式平面磧换向图3 Stobl式平面该換向莽嵌入铜脊架片絶缘电阴腔底部禺4 6斯粳布尔平面磧換向b结构图EB5本文设计的碼換向II结构图镀有银铜合金层3.并涂有混合强 胶粘层4,碳块5设在混合强胶

7、粘层 4上。该结构解决了现有的平面碳换 向器结构复杂的问题.具有结构简 单、制作方便的优点.节省了劳动 时间.降低了生产成本，能完全符 合电机火花、噪声.寿命等各种使 用性能方面的要求。但这种结构采用平面焊接或粘 接.从碳工作面来讲.稳定性都不 太理想。虽拔因为碳刷紧压着碳工 作面.碳工作面的上下即纵向跳动 不大.但随电枢的高速旋转，侧向 扭动力矩较大，采用平面焊接或粘 接.不能够确保每一个电极平面衽 工作时不存在脱落的危险。而一旦 发生脱落会卡死电机.或堵塞出油 口，使泵无法进行泵油。如果为了 采用平面焊接或粘接方式进行.又 要保证其焊接或粘接强度.势必采 用特殊工艺，就要增加产品成本。以下

8、两种结构（见图2、图3）, 在理论上比平面焊接或粘接要牢 靠.但加工难度很大。碳的厲性硬 而且脆.很难采用机械加工完成。 如果采用嵌入铜骨架进行烧结，铜 的溶点在1082T,而碳的烧结温度 在22009以上.难于实施°而且碳 的加工.还需进行石墨化处理.无 法实际完成CG.斯特罗布尔在中国申请的专 利.采用每个电极制一个铜骨架， 在铜骨架上也留有23个与碳片锚 固的孔，把它安II在绝缘酚酵塑料 的基座上.如图4所示。这样的结构.制作工艺相当复 杂.不利于批生产.而且对碳片 的加工要求也相当高。碳（石星准能 很脆.要頰通过机械加工到如此小 的锚固柱脚，难度很大，只能够采 用茨具压注的方

9、法才能够达到.但 采用模具压注的方法.又回到烧结 问:因为有23个错固孔，所以对 加工精度要求也较高。如果发生碳 片锚固柱脚与铜骨架的留孔对不上 的情况，就会造成报废C本文所设计的碳换向器的结构如图5所示，是本文所设计的 碳换向器。其结构特点是将碳片制 成带有锚固柱脚的形状，将铜片通 过机械加H,使其留有与碳片凸出 柱脚相配合的孔，在铜骨來的边沿 冲成带契形的向内弯钩，目的是将 碳片与铜骨架进行锚固.并在灌注 绝缘酚醛塑料后.使铜骨架契形的 向内弯钩，伸入绝缘酚醛塑料基座 之中。这种结构使得碳片、铜骨架、 厘三者浑为一体。碳片除了将锚固脚柱插入铜骨 架外.还徐入到绝缘酚醛塑料基座 之中.碳片还应进行电镀（镀铜）并 与铜骨架进行焊接“其目的是让导 电的锡焊料，填补在硃片与铜