電刷:導電部件-中文百科頻道

電刷電刷的定義

我國行業推薦标準《JB/T4003-2001電機用電刷》中把電刷分為四大類：

1.石墨電刷。

2.電化石墨電刷。

3.樹脂粘合石墨電刷。

4.金屬石墨電刷。

電刷廣泛适用于各種交直流發電機，同步電動機，電瓶直流電動機，吊車電機集電環，各型電焊機等等。随着科學技術的發展，電機的種類和使用的工況條件越來越多樣化，因而需要有各種不同品級的電刷來滿足這些要求，故電刷的種類也随着電機工業的發展而越來越多。人們為了使用和管理上的方便，對衆多的電刷進行了分類。

主要分類方法

1，按材質的軟硬可分為軟質電刷，中硬質電刷和硬質電刷。

2，按電刷的使用對象可分為汽輪發電機用電刷，軋鋼電機用電刷，牽引電機用電刷，汽車拖拉機用電刷，電動工具用電刷，飛機電機用電等。

3，按電刷的顔色分為黑色電刷(用純碳石墨材料制成)和有色電刷(用銅等金屬材料和石墨制成)。

4，按電刷材料的不同，可分為：（1）石墨電刷。（2）電化石墨電刷。（3）金屬石墨電刷。

（1）石墨電刷

它是在天然石墨中加入瀝青、煤焦油等粘合劑混合壓制而成。它質地軟，潤滑性能較好，摩擦系數低，但因含雜質較多而易使整流器受損。一般适用于整流條件正常、負載均勻的電機。

（2）電化石墨電刷

它是由石墨、焦炭等作原料，近2500℃以上高溫處理而制成。其性能優良，故使用範圍廣，可用于各類型的電機及整流條件較困難的電機上。

（3）金屬石墨碳刷

它是在石墨中滲入銅及少量錫、鉛等金屬粉末混合而制成，具有優良的導電性，載流量大，特别适合交流繞線失異步電動機和電電流直流電機。

（4）純金屬電刷

它是用薄的金屬片制成。有時為了改善性能，會的金屬片表面鍍一層其它貴金屬。比如銀钯合金。這種電刷的導電性極好。電刷上損耗不大，但耐磨性差，導緻電機壽命低。由于刷片薄，也不能承受大電流。常用于微型小電機。

電刷電刷的選用

1、從直觀來看，電刷應當倒角得體、規格适當、結構規範、導線的截面和長度符合要求，沒有松動、脫落、破損、掉邊、掉角、卡箍等現象。

2、從使用來看，電刷使用性能良好的标志主要有以下幾種情況：

（1）使用壽命長并且不磨損換向器或集電環，不使換向器出現劃痕、不平、燒蝕、拉絲等。

（2）具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的範圍内，并且能量損耗小。

（3）電刷運行時，不過熱，噪音小，不破損，刷辮不變色，不燒蝕。

（4）運行過程中，能夠在換向器或集電環表面較快地形成一層均勻、适度和穩定的氧化薄膜。

3、通過儀器對電刷進行檢測。從技術層面看，電刷應當符合國家部頒标準。通過儀器可對電刷按照《電刷技術性能表》所要求的性能進行檢測。如電刷的電阻率、洛氏硬度、體積密度、電流密度、接觸電壓降、摩擦系數、50小時磨損、允許圓周速度、單位壓力，甚至金屬含量的大小等等。現在我唯一弄不清的就是這兒。不知這些參數都是怎麼測得的。有會的專家給指點一下。并且這些參數是否為一般電機的測量數據，而對于電動工具電機電刷來說，又是怎麼測呢？

4、在同一電機上，應選擇使用同一型号、同一制造廠的電刷。由于不同制造廠生産的電刷性能差别很大，甚至同一制造廠在不同時間生産的電刷性能也有所差别。因而，針對同一電機來說，應盡量選擇同一型号同一制造廠，最好是同一時間生産的電刷，以防止由于電刷性能上的差異造成并聯電刷電流分布的不平衡，影響電機的正常運行。

5、對于個别換向特别困難的大中型電機，可選擇采用分辮電刷。目的是以增加電刷内短路電流的方式來改善換向性能。對于單向旋轉換向困難的電機，可選擇采用組合電刷。即滑入邊選擇使用潤滑性能好、成膜能力強的低電阻值石墨基電化石墨電刷，滑出邊選擇使用換向性能好的高電阻率的炭黑基電化石墨電刷。這樣既易形成氧化膜，又對換向性能起到極大的改善作用。在滑出邊也可采用碳纖維複合電刷，突出利用其滅弧能力強的特點，從而使電機的運行取得最佳效果。

小功率電機電刷在設計時的選用

電刷的選擇對電動機換向時抑制火花有重要的作用，應按功率、電壓、負載特性及換向器圓周速度等條件選用。一般常用電化石墨電刷，因其電阻系數和接觸電壓較高，對抑制火花有利。但對于低壓電動機而言，過大的接觸電壓使它在總電壓降落中所占比例太大，因此采用金屬石墨電刷。

1．電刷的寬度

電刷所覆蓋的換向片數至少應保證能與m重繞組的支路相聯。

2．電刷的長度

電刷的電流密度可查相應的電刷規範。電刷長度lb.

Lb=2I/pbbJb

式中Jb----電刷電流密度，一般取12A/cm2.

如果電流很大，且lb>>bb，則應增加刷杆上的電刷并聯數，使每隻電刷的面積不緻太大，使接觸更為可靠。

3．電刷與刷架的配合

電刷裝入刷架後，應以電刷能夠上下自由移動為宜，隻有這樣，才能确保電刷在彈簧的壓力下随着不斷的磨損，而與整流子或集電環持續保持緊密接觸。因此，電刷的四個側面與刷架内壁之間必須留有一定的間隙。實踐證明，這個間隙一般在0.1~0.3毫米之間。既不宜過大，也不宜過小。間隙過小，可能造成電刷卡在刷架中，彈簧無法壓緊電刷，電機工作失去意義；間隙過大，電刷則會在架内産生擺動，不僅出現噪音，更重要的是出現火花，對整流子或集電環産生破壞性影響。

4．刷架的下端邊緣

距整流子或集電環表面的距離應保持在2~4毫米範圍内。其距離過小，刷架易擦損整流子或集電環；過大，電刷易颠動而造成損壞。

電刷是電機（除鼠籠式電動機外）傳導電流的滑動接觸體。在直流電機中，它還擔負着對電樞繞組中感應的交變電動勢，進行換向（整流）的任務。實踐證明：電機運行的可靠性，在很大程度上決定于電刷的性能。

根據電刷的生産方法，分為兩類。一類是有色電刷，即金屬石墨電刷。一類是黑色電刷。有色電刷中，含有色金屬，主要是銅粉、銀粉、其次是鉛粉、錫粉、氧化鉛粉等，餘量為鱗片石墨粉。各種金屬粉末含量多少随電刷的技術要求而定。當金屬含量達到!"#以上時，可不加粘結劑，将粉末混勻後直接壓制成型。否則要加入粘結劑（煤瀝青、煤焦油或樹脂等）。黑色電刷選用石油焦、瀝青焦、炭黑、木炭以及天然石墨粉等，加入部分粘結劑（如煤瀝青、煤焦油和人造樹脂等）制造的。

采用樹脂粘結劑經固化制造的電刷為高電阻電刷，而焙燒後的産品稱炭刷和石墨刷（以天然石墨為主要原料）經石墨化後的産品稱電化石墨刷制造電刷所使用的原料分三類，一是金屬粉末；二是炭和石墨粉末；三是粘結劑。由于電機的使用工況條件不同，所以電刷的種類繁多。不同牌号的電刷，其技術性能上有較大的差異。所以需要在配方和工藝中進行調整。配方組成包括：!）選用不同的原料和所占比例；"）幹粉的粒度組成；#）粘結劑的種類、性質和所占比例。

制造電刷所使用的原料較多，它們具有不同的物質結構和性能，将這些不同性質的原料按一定比例配合混勻，則得到與單一原始原料性能完全不同的綜合效果。幹粉粒度組成，影響它的堆積密度，由于顆粒間的相互搭接的差異，産生不同程度的孔隙（氣孔）。顆粒越細，表面積也越大，需粘結劑多。顆粒的長寬比不同，成型後電刷具有各向異性。

煤瀝青、煤焦油粘結劑的組成十分複雜，它的生産方法、技術指标以及加入量的多少，均直接影響産品的最終性能。到目前為止，還不能根據電刷性能要求，采用理論計算的方法，設計産品配方。一般是根據理論計算和實際試驗相結合的方法确定。當生産工藝和原料質量改變時，原來的配方便不一定适用，此時應修改工藝與配方，才能達到原定的質量标準和使用要求。對于使用信譽較高的産品，應盡量維持配方和工藝的穩定。

電刷材料

1、具我所知，目前電機所用電刷大部分是碳刷，如銀石墨、銅石墨、電化石墨等；也有直接用金屬片作電刷的，比如說手機震動電機中的圓柱震動馬達的刷片大多用金屬材料。

2、電刷型号、技術性能、及試驗條件符合JB4003－85标準規定型号電阻率μΩm洛氏硬度體積密度短路換向器試驗推薦工作條件基本值載荷Vg/cm3一般電刷的接觸電壓降。

金屬石墨類

随着電力電子技術的發展，利用電子器件換向的無刷直流機也開始廣為出現，并發展成熟。其它的電機，（異步電機和同步電機）均為交流電機，沒有電刷結構。

電刷的形狀各異，在電機上使用的多為長方形，安置在電刷架上。電刷和換向器或滑環之間有一定的壓力，大型的電刷結構比較複雜，小型電刷就比較簡單。

電刷的電流導出也不一樣，大型電刷上有導線，小型的經常由彈性導電片引出。

起重天車的和地鐵，城鐵用的集電靴，也可以歸于電刷，但是材料和結構和石墨電刷就很不一樣。

碳刷運行中常見故障及處理方法

1.為保障電機的正常運行，正确選擇電刷型号是十分重要的，由于制造電刷時所選用的原材料和工藝不同，其技術性能也有差異。因此在選擇電刷時，應該綜合考慮電刷的性能和電機對電刷的要求。電刷使用性能良好标志應該為：

a、在換向器或集電環表面能較快形成一層均勻、适度和穩定的氧化薄膜。

b、電刷的使用壽命長，并不磨損換向器或集電環

c、電刷具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的範圍内，并且能量損耗小。

d、電刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。

2.電刷裝入刷握内要保證能夠上下自由移動，電刷與刷握内壁的間隙在0.1-0.3毫米之間，以避免電刷和刷握之中因間隙過大産生擺動。刷握下邊緣距整流子表面的距離應該保持在2毫米左右。如距離過小，刷握容易觸傷換向器，距離過大，電刷易顫動而導緻破損。

3.在同一台電機上，原則上應該使用同一種型号的電刷，但對于個别換向特别困難的大中型電機，可采用雙子電刷，其滑入邊采用潤滑性能好，滑出邊采用抑止火花能力強的電刷，從而使電刷的運行得到改善。

4.電刷磨損到一定程度要更換新的電刷，電刷最好一次全部更換，如果新舊混用，可能會出現電流分布不均勻的現象。對于大型機組，停機更換電刷，勢必影響生産，可以選擇不停機，我們通常建議客戶的做法是每次更換20%的電刷（即每台電機的每個刷杆的20%），每次間隔時間為1-2周，待磨合再逐步更換其餘電刷，以保證機組的正常連續運行。

5.為了使電刷與換向器接觸良好，新電刷應該進行磨弧度，磨弧度一般在電機上進行。在電刷與換向器之間放置一件細玻璃砂紙，在正常的彈簧壓力下，沿電機旋轉方向研磨電刷，砂紙應該盡量粘緊換向器，直至電刷弧面吻合，然後取下砂紙，用壓縮空氣吹淨粉塵，再用軟布擦拭幹淨。研磨電刷不宜采用金剛砂紙，以防金剛砂顆粒嵌入換向器槽内，在電機運行時，擦傷電刷和換向器表面。磨弧後，電機先20-30%以負荷運轉數小時，使電刷和換向器磨合，并建立均勻的氧化薄膜。再逐步提高電流至額定負荷。

6.施于同一台電機各電刷的單位壓力應力求均勻，以免電流分配不均，導緻個别電刷産生過熱和火花。電刷的單位壓力應按“電刷技術性能表”來選擇，對于轉速較高的電機或在振動條件下工作的電機，應适當提高單位壓力，一保證正常工作。打個比方：牽引機電機的電刷單位壓力為0.4-0.6kgf/cm2。通常電刷單位壓力過高，是電刷的磨損加劇，單位壓力過小，接觸不穩定，容易出現機械火花。