负离子发射头装置、发生器和成型工艺.pdf

本发明公开了一种负离子发射头装置、发生器和成型工艺，区别于已有的负离子发射头装置将发射头另行焊接集束或者使用碳刷，并另行配线的结构，依据本发明的实施例，采用在基片上成型出发射头的结构，其中基片与发射头材质相同，自身具有导电性，不需要另行配线，且相对而言，基片的电阻比配线的电阻小。由于不必考虑焊接，因而发射头的长度不再受焊接的限制。并且冲制出的发射头硬度相对较大，不容易钝化，发射头之间相互分散，而不至于聚集较多的微尘。

1.  一种负离子发射头装置，其特征在于，包括：
基片（1），为具有塑性的导电片材件；以及
发射头（3），为在基片（1）上预定位置冲裁出的尖角，从基片（1）所在的片面翻起而与所述片面成预定角度。

2.  根据权利要求1所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述发射头（3）成组成型，而构成为发射头单元（4）。

3.  根据权利要求2所述的负离子发射头装置，其特征在于，发射头单元（4）间的间距大于等于3cm，且不大于10cm。

4.  根据权利要求1至3任一所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述发射头（3）成型在基片（1）的边缘。

5.  根据权利要求1至3任一所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述发射头（3）成型在基片（1）的面上。

6.  根据权利要求1至3任一所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述发射头（3）成型在基片（1）的边缘和基片（1）的面上。

7.  根据权利要求1所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述基片（1）采用厚度为0.15~0.50mm的不锈钢片。

8.  根据权利要求1或7所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述尖角小于等于60度，且大于等于2度。

9.  根据权利要求1或7所述的负离子发射头装置，其特征在于，所述预定角度为90度。

10.  一种负离子发生器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的负离子发射头装置。

11.  一种负离子发射头装置的成型工艺，其特征在于，包括：
在给定的具有塑性的导电片材的预定位置冲裁出尖角，其中导电片材构成基片（1），尖角构成发射头（3）；
将所述尖角向预定的方向翻起，使该尖角与所述导电片材的片面成预定角度。

12.  根据权利要求11所述的成型工艺，其特征在于，所述尖角分组，每组尖角为偶数个，且翻起后构成一个圆形阵列；从而具有圆形阵列的尖角组的成型方法是：
采用上下冲头的对冲，相应的两冲头相同，一个冲头相对于另一个冲头周向偏转一个匹配尖角的成型头；从而对冲后形成相互间隔的尖角；
然后转移工位，在转移到的工位，使用与圆形阵列同轴线的锥头圆柱冲头将尖角翻起。

负离子发射头装置、发生器和成型工艺
技术领域
本发明涉及一种负离子发射头装置、发生器和成型工艺。
背景技术
当今世界空气污染状况每况愈下，工业废气、汽车尾气等各种各样的污染源导致的雾霾天气越来越多，在中国北方地区，PM2.5爆表的现象屡见不鲜，可吸入颗粒物给广大民众的健康造成严重危害，从一些先进国家的历史经验来看，雾霾一旦生成，就可能历经二三十年也不会消失，治理的难度很大。今后很长的一段时间，雾霾将是个越来越沉重的话题。
在这种大环境下，防霾、空气净化类产品层出不穷，在这些产品中，通过负离子吸附微尘以达到净化目的相关产品因为其独特的保健功能也获得了消费者的青睐。
科学家、医学工作者长期的研究实践证实，高浓度的负离子对于消除可吸入颗粒物有着强大的功能，越是细小的颗粒，负离子的净化作用越强，同时负氧离子对人体有极强的保健功能也早已被科学界所证实。
遗憾的是，用途广泛的负离子发生器其发射头多年来还是一直沿用着碳刷和金属针尖（一般称为针式）的传统方式。
关于负离子发生器的基本原理，当前主要采用电晕放电法，例如，利用针状电极（针式负离子发射头的电极）与平板电极间在给定高压作用下产生的不均匀电场（不同于平行的两平板电极间的均匀电场），借以产生电晕，能够释放出大量的电子，电子自身无法长久存在于空气中，主要是其会被空气中的氧分子所捕捉，从而形成负氧离子。基于此原理，通过强制送风，将负氧离子从极板间吹出（根据电荷平衡产生的正电荷一般直接为极板所吸附）。
进而，关于碳刷发射头的制作方法，一般是将高压导线中的金属线插进12K的碳纤维束中，然后用金属铆件将两者固定衔接，接着在衔接部位套上热缩管，加热收缩成一体，这种碳刷发射头的制作方法工艺繁琐，优点是比较耐用，缺点是发射头容易吸附油烟和灰尘，清洁比较困难。
针式发射头出现最早，目前也较为常见，它是将圆柱形钢针焊在基座上，再连接高压导线。受限于当前的成型工艺，尚无法批量制作长度较短的钢针，并且把较短钢针焊接在基座上也非常困难。这种针式发射头不容易集聚微尘，但是寿命却较短，针尖的尖端放电，很容易导致针尖钝化，最终影响其发生的负离子浓度。
同时，碳刷发射头和针状发射头都需要相对较大的安装空间，而且线路排布繁琐，严重制约负离子产品的结构造型。
此外，为了提高发射效率，通常需要配置专用的电极电缆和对发射区域进行加热的电缆，由于需要适配所需要的高压，因而电缆线径一般较大，一定程度上提高了自身的复杂程度和走线难度，影响了发射头的分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新式的负离子发射头装置，整体结构更加简单，并兼具针式发射头不容易聚集微尘和碳刷发射头不容易钝化的优点。同时，本发明还提供了一种应用该发射头装置的发生器以及制作这种负离子发射头装置的方法。
依据本发明的一个方面，一种负离子发射头装置，包括：
基片，为具有塑性的导电片材件；以及
发射头，为在基片上预定位置冲裁出的尖角，从基片所在的片面翻起而与所述片面成预定角度。
上述负离子发射头装置，在一些实施例中，所述发射头成组成型，而构成为发射头单元。
优选地，发射头单元间的间距大于等于3cm，且不大于10cm。
在一些实施例中，所述发射头成型在基片的边缘。
在一些实施例中，所述发射头成型在基片的面上。
在一些实施例中，所述发射头成型在基片的边缘和基片的面上。
优选地，所述基片采用厚度为0.15~0.50mm的不锈钢片。
优选地，所述尖角小于等于60度，且大于等于2度。
优选地，所述预定角度为90度。
依据本发明的另一个方面，一种负离子发生器，包括本发明的上述负离子发射头装置。
依据本发明的在一个方面，一种负离子发射头装置的成型工艺，包括：
在给定的具有塑性的导电片材的预定位置冲裁出尖角，其中导电片材构成基片，尖角构成发射头；
将所述尖角向预定的方向翻起，使该尖角与所述导电片材的片面成预定角度。
上述成型工艺，所述尖角分组，每组尖角为偶数个，且翻起后构成一个圆形阵列；从而具有圆形阵列的尖角组的成型方法是：
采用上下冲头的对冲，相应的两冲头相同，一个冲头相对于另一个冲头周向偏转一个匹配尖角的成型头；从而对冲后形成相互间隔的尖角；
然后转移工位，在转移到的工位，使用与圆形阵列同轴线的锥头圆柱冲头将尖角翻起。
依据本发明，区别于已有的负离子发射头装置将发射头另行焊接集束或者使用碳刷，并另行配线的结构，依据本发明的实施例，采用在基片上成型出发射头的结构，其中基片与发射头材质相同，自身具有导电性，不需要另行配线，且相对而言，基片的电阻比配线的电阻小。由于不必考虑焊接，因而发射头的长度不再受焊接的限制。并且冲制出的发射头硬度相对较大，不容易钝化，发射头之间相互分散，而不至于聚集较多的微尘。
附图说明
图1为依据本发明一个实施例的一种负离子发射头装置的结构原理示意图。
图2为依据本发明一个实施例的一种负离子发射头装置的结构原理示意图。
图3为依据本发明再一个实施例的一种负离子发射头装置的结构原理示意图。
图中：1.基片，2.圆孔，3.发射头，4.发射头单元，5.预制部，6.装配孔，7.定位槽，A.成型角，L.发射头间距。
具体实施方式
参照说明书附图1-3，从图中可以看出，基片1与发射头3是一体结构，并且发射头3与基片1之间有成型所产生的圆角。
基片1与发射头3是同一片片材制作而成，当对基片1有形状上的要求时，例如为满足例如图3所示的装配的需要，可以根据所装配在的设备上的具体形状进行基片1的形状设计。
由于片材容易加工成各种平面形状，尤其是适合于冲压成型，因而，为适应不同的应用，其可以作为导线使用，而具备相适配的形状，而不会增加成本，甚至由于适合冲压成型，而更适合量产，整体成本相对比较低，且装配时不需要考虑例如发射头与专用线缆的连接，整体装配效率也会相对比较高。
对于片材，公知的，通常忽略其厚度，而认为它具有两个面，也就是如权利要求书所述的那样，将其认为是平面，而属于某个片面，在此条件下，可以直接认为是面结构体。
参见说明书附图1-3所示的一种负离子发射头装置，其基本结构，如前所述，并参见说明书附图1-3，可见的是，图中所示的基片1和发射头3是一体结构，为描述方便，可以将所说的发射头3包含于基片1，整体上称为基片，也可以称为片材。
其中关于基片1，出于成型和导电上的要求，需要其具有塑性和导电性，因而其基本材质应为导电材料，并且应具有比较好的塑性，以满足冲压加工的基本要求。
一般而言，所述基材最好是金属材质，应当理解，随着技术的发展，当前也存在诸多导电性能比较好且塑性比较好的其他材质，例如导电塑料。
在本实施例中，片材的厚度优选0.3mm，成型相对比较容易，同时，当片材厚度比较薄时，冲裁间隙的设计相对也比较简单。
关于片材的厚度选择，主要涉及自身电阻和成型难度的问题，在一些应用中还需要考虑例如防腐性能和防钝化性能。
其中关于自身电阻，在一些实施例中，可以采用电阻率比较小的铜质片材，并且其自身具有比较好的塑性。
在一些实施例中，可以采用塑性比较好的铝合金材质。
优选地，片材采用不锈钢，塑性相对比较好，并且自身硬度也比较高。
关于硬度，发明人经过长期的研究发现，硬度对钝化有比较直接的影响，硬度越大，防钝化性能就越好，因此，采用硬度相对比较大的不锈钢也能够有效的减缓钝化。
此外，由于冷冲压会产生加工硬化，在产生金属的形变之后，加工硬化随之产生，发射头3的表面硬度会有所加强。而例如传统的发射头焊接，恰恰起到相反的作用，焊接会影响发射头的内部组织，使发射头变脆，导电性能也会因此下降。
因此，基于以上考虑，采用0.3mm的片材为最优选择，具有非常好的可加工性，同时，整体电阻相对也比较小。
需要注意的是，本领域的技术人员在了解了本实施例的原理之后，可以通过某些工艺提高发射头3的硬度，例如对发射头3进行镀铬或者镀钛处理，也可以对包括基片1的整体进行镀铬或者镀钛处理。
此外，片材不易选择过薄，否则选材本身就会比较困难，且自身刚度太差。
也不宜过厚，不仅仅是浪费原材料，而且可加工性也太差，因而，最小不易小于0.15mm，最厚也不易厚过0.5mm。
关于发射头3，如图1-3所示，其中图1中可以清楚地看出其基本结构，由于基于冲压产生，因而自身存在一定的变形，也满足机械冷加工所产生的冷作硬化现象，表面硬度有所提高，虽然机械性能下降，但发射头3自身对机械性能没有要求，因而，在此处的机械性能下降可以不予考虑。主要利用其自身硬度，降低钝化现象。
图1中可以清楚地看出，例如发射头3的尖头由于金属在冷冲压条件下金属组织的变形，具有一定的塌角，经过验证，塌角的存在不影响发射效率。并且塌角现象的存在会使得发射头3自然形成尖端，利于产生电晕。
应当理解，由于基于冲压产生，发射头3所匹配的在基片1上预定位置冲裁出的尖角的角度A不会太小，太小很难直接冲出，一般小于8度，其直接成型难度就会非常大，因而角度A的角度选择一般不小于15度，以提高可加工型。
同时，受冲压工艺的限制，发射头3个体不会太小，因而不会产生例如碳纤维或者说碳刷结构那样因产生集束结构而容易聚集微尘的问题，且其整体相对较短，也不容易产生钝化。
如图1至3所以，基片1构成电能传输单元，同时也构成了极板座，那么为了匹配负离子发射器的原理，发射头3需要朝向另一个电极，因而发射头需要从基片1所在的片面翻起而与所述片面成预定角度，从而形成与另一电极匹配。
现有的针式发射头，一般与其座部垂直，而本实施例中，发射头3并不必然需要与其座部部分垂直，或者说需要与基片1垂直，受两个方面因素的影响。第一因素是，发明人经过实验发现，发射头3的发射效率与角度的关系，其中的角度是指发射头3与基片1夹角。在一定范围内，角度的变化对发射效率的影响并不大，例如，两者相互垂直与两者成80度时的发射效率基本差不多。
另一个因素是可加工性，由于不锈钢，要让其变形就需要克服其屈服强度，在弹性形变范围内，在外力消除后，不锈钢会恢复到原来的形状，因而，在具体的加工中，冲出垂直的角度相对比较困难，且材料的各个方向的性质未必完全一样，换言之，当位于一个方向的发射头3能够与基片1垂直时，其他的发射头3未必与基片1垂直，尽管角度差别不大，但也绝对不会相同。
综合以上两个因素和具体的试验，确定发射头3与基片1的角度控制在60度以上即可，如果工艺允许，垂直是追求的角度，但并不是必然要保证的角度，能够做到78度以上，其使用效果即可得到保证。
发射头3可以以一个为单元构成单体单元，也可以多个发射头3构成一个单元，整体上构成一个“大”的发射头，以满足“发射头”的适应性布局，例如图1-图3中各种不同的应用中，“大”的发射头为满足单头功率而具有更好的适应性。
所述发射头3成组成型时，成归属于一个单元的多个发射头3构成为发射头单元4，或者说每组发射头3称为一个发射头单元4。
在个体较小的负离子发生器中，发射头单元4可以仅配置为一个，而在功率相对比较大的负离子发生器中，显然处于发射头分布和整体发射量上的考虑，单个发射头单元4往往不能满足技术要求。
当多个发射头单元4共存时，容易伴生臭氧，发明人经过研究发现，合理分布发射头，能够有效减少臭氧的产生，经过长期的研发发现，当发射头单元4的间距大于等于3cm，所伴生的臭氧量能够保持在安全的浓度范围内。
尽管随着单个发射头单元4的功率的变化对相互间的间距需要有所调整，一般而言，大于3cm在大多数应用中所伴生的臭氧浓度是可以接受的。
本申请成组配置发射头3的方式并没有为本领域的技术人员所熟知，例如碳刷发射头，强调发射头的数量，并没有实际产生分组。对于针式发射头当前一般也只是强调个体数量。
关于发射头单元4的分布密度，需要考虑具体的应用，在如图2所示的应用中，可以应用在例如帽檐上，发射头单元4之间的间距相对比较大，但一般要控制在10cm以内，以适应对负离子整体弥散度的要求。
除此之外，例如图1所示的结构，发射头单元4可以在一个基片1上阵列分布，例如构成行列矩阵结构，从而使整体结构相对比较紧凑，发射头单元4之间的间距可以相对比较小。
在图2和图3所示的实施例中，所述发射头3成型在基片1的边缘，其可加工性在已做的实施例中最好，或者说整体的制造成本相对比较低，制作效率相对比较高。
在负离子发生器上的装配，例如图2所示的结构，可以作为发生单元，多个负离子发射头装置协同配置在一个发生器中。
在图1所示的结构中，所述发射头3成型在基片1的片面上，图中发射头1在一个发射头单元4中成圆形阵列，通过模具冲头的合理配置，可以成组成型。
对于一些大功率的应用，一个负离子发射头装置适配于一个发生器，因而，在这样的应用中，所述发射头3充分利用基片1的空间，成型在基片1的边缘和基片1的片面上。
关于所述尖角的角度，也就是图1中所标示的A，应当小于等于60度，避免角度A过钝，电晕效应降低，同时也会降低单位基片1成型出的尖角个数，或者说发射头3的个数会受到比较大的影响。
基于前述的内容可知，发射头3的尖角一般要控制在15度以上，如果工艺上可行，可以将所述角度制作的相对较小，但不易小于2度，不只是成型工艺难度过大的问题，而是其整体效率并没有因此得到提升。
经过测试，在30度到45度的区间内，以图1中所示的发射头单元4为例所产生的发射头装置，整体效率较佳，且成型难度相对也比较低，而较小的尖角角度并没有使整体效率有明显的提升。
基于前述的内容，所产生的新的负离子发射头装置具有更加广泛的应用前景，因而所产生多种新式的负离子发生器，例如匹配图3所示的结构，可以应用于具有弧度的应用中，例如圆形构件，比如防雾霾帽子，将其装配在帽舌或者帽檐上。
在该负离子发射头装置的应用中，或者说所产生的负离子发生器，其驱动电路，除了接线上的少许改变外，也就是专用线缆的舍弃外，没有改动，本领域的技术人员据此可以根据驱动功率进行相关驱动电路的选择。
一种负离子发生头装置的成型工艺，包括以下：
在给定的具有塑性的导电片材的预定位置冲裁出尖角，其中导电片材构成基片1，尖角构成发射头3；
将所述尖角向预定的方向翻起，使该尖角与所述导电片材的片面成预定角度。
在优选的实施例中，所述尖角分组，每组尖角为偶数个，且翻起后构成一个圆形阵列；从而具有圆形阵列的尖角组的成型方法是：
采用上下冲头的对冲，相应的两冲头相同，一个冲头相对于另一个冲头周向偏转一个匹配尖角的成型头；从而对冲后形成相互间隔的尖角；
然后转移工位，在转移到的工位，使用与圆形阵列同轴线的锥头圆柱冲头将尖角翻起。
其中，该优选的实施例主要应用于图1所示的负离子发射头装置，主要是所示的圆孔2比较小，或者说直径过小，如果不采用两个冲头对冲，很难精确地冲出太多的发射头。
并且一般而言，将发射头1看成是一个等腰三角形，在图1至图3所示的实施例中，一般其腰长控制在1.25mm左右，通常不大于2mm，且不小于1mm，个体非常小，单纯的一个冲头从一个方向的冲裁很难成型出如此之小的结构。采用两冲头对冲的方式可以有效的解决这个问题。
在图3所示的结构中，例如装配孔6和定位槽7可以预先冲出，以用于后续工位的定位，例如装配孔6也可以作为后续工序中的定位孔使用。