电刷

　　基本定义

　　我国行业推荐标准《JB/T4003-2001电机用电刷》中把电刷分为四大类：

　　1.石墨电刷。

　　2.电化石墨电刷。

　　3.树脂粘合石墨电刷。

　　4.金属石墨电刷。

　　电刷广泛适用于各种交直流发电机、同步电动机、电瓶直流电动机、吊车电机集电环、各型电焊机等等。随着科学技术的发展，电机的种类和使用的工况条件越来越多样化，因而需要有各种不同品级的电刷来满足这些要求，故电刷的种类也随着电机工业的发展而越来越多。人们为了使用和管理上的方便，对众多的电刷进行了分类。

　　分类方法

　　1，按材质的软硬可分为软质电刷，中硬质电刷和硬质电刷。

　　2，按电刷的使用对象可分为汽轮发电机用电刷，轧钢电机用电刷，牵引电机用电刷，汽车拖拉机用电刷，电动工具用电刷，飞机电机用电等。

　　3，按 电刷的颜色分为黑色电刷(用纯碳石墨材料制成)和有 色电刷(用铜等金属材料和石墨制成 ) 。

　　4，按电刷材料的不同，可分为：（1）石墨电刷。（2）电化石墨电刷。（3）金属石墨电刷。

　　（1）石墨电刷

　　它是在天然石墨中加入沥青、煤焦油等粘合剂混合压制而成。它质地软，润滑性能较好，摩擦系数低，但因含杂质较多而易使整流器受损。一般适用于整流条件正常、负载均匀的电机。

　　（2）电化石墨电刷

　　它是由石墨、焦炭等作原料，近2500℃以上高温处理而制成。其性能优良，故使用范围广，可用于各类型的电机及整流条件较困难的电机上。

　　（3）金属石墨碳刷

　　它是在石墨中渗入铜及少量锡、铅等金属粉末混合而制成，具有优良的导电性，载流量大，特别适合交流绕线失异步电动机和电电流直流电机。

　　(4) 纯金属电刷

　　它是用薄的金属片制成。有时为了改善性能，会的金属片表面镀一层其它贵金属。比如银钯合金。这种电刷的导电性极好。电刷上损耗不大，但耐磨性差，导致电机寿命低。由于刷片薄，也不能承受大电流。常用于微型小电机。

　　电刷选用

　　1、从直观来看，电刷应当倒角得体、规格适当、结构规范、导线的截面和长度符合要求，没有松动、脱落、破损、掉边、掉角、卡箍等现象。

　　2、从使用来看，电刷使用性能良好的标志主要有以下几种情况：

　　（1）使用寿命长并且不磨损换向器或集电环，不使换向器出现划痕、不平、烧蚀、拉丝等。

　　（2）具有良好的换向和集流性能，且能量损耗小。

　　（3）电刷运行时，不过热，噪音小，不破损，刷辫不变色，不烧蚀。

　　（4）运行过程中，能够在换向器或集电环表面较快地形成一层均匀。

　　3、通过仪器对电刷进行检测。从技术层面看，电刷应当符合国家部颁标准。通过仪器可对电刷按照《电刷技术性能表》所要求的性能进行检测。如电刷的电阻率、洛氏硬度、体积密度、电流密度、接触电压降、摩擦系数、50小时磨损、允许圆周速度、单位压力，甚至金属含量的大小等等。不知这些参数都是怎么测得的。有会的专家给指点一下。并且这些参数是否为一般电机的测量数据，而对于电动工具电机电刷来说，又是怎么测呢？

　　4、在同一电机上，应选择使用同一型号、同一制造厂的电刷。由于不同制造厂生产的电刷性能差别很大，甚至同一制造厂在不同时间生产的电刷性能也有所差别。因而，针对同一电机来说，应尽量选择同一型号同一制造厂，最好是同一时间生产的电刷，以防止由于电刷性能上的差异造成并联电刷电流分布的不平衡，影响电机的正常运行。

　　5、对于个别换向特别困难的大中型电机，可选择采用分辫电刷。目的是以增加电刷内短路电流的方式来改善换向性能。对于单向旋转换向困难的电机，可选择采用组合电刷。即滑入边选择使用润滑性能好、成膜能力强的低电阻值石墨基电化石墨电刷，滑出边选择使用换向性能好的高电阻率的炭黑基电化石墨电刷。这样既易形成氧化膜，又对换向性能起到极大的改善作用。在滑出边也可采用碳纤维复合电刷，突出利用其灭弧能力强的特点，从而使电机的运行取得最佳效果。

　　设计选用

　　电刷的选择对电动机换向时抑制火花有重要的作用，应按功率、电压、负载特性及换向器圆周速度等条件选用。一般常用电化石墨电刷，因其电阻系数和接触电压较高，对抑制火花有利。但对于低压电动机而言，过大的接触电压使它在总电压降落中所占比例太大，因此采用金属石墨电刷。

　　电刷的宽度

　　电刷所覆盖的换向片数至少应保证能与m重绕组的支路相联，即电刷宽度bb应满足下式：

　　bb>mt 0 m----绕组的重数。

　　电刷的长度

　　电刷的电流密度可查相应的电刷规范。电刷长度lb.

　　Lb=2I/pbbJb

　　式中Jb----电刷电流密度，一般取12A/cm2.

　　如果电流很大，且lb. >>bb，则应增加刷杆上的电刷并联数，使每只电刷的面积不致太大，使接触更为可靠。

　　电刷与刷架的配合

　　电刷装入刷架后，应以电刷能够上下自由移动为宜，只有这样，才能确保电刷在弹簧的压力下随着不断的磨损，而与整流子或集电环持续保持紧密接触。因此，电刷的四个侧面与刷架内壁之间必须留有一定的间隙。实践证明，这个间隙一般在0.1~0.3毫米之间。既不宜过大，也不宜过小。间隙过小，可能造成电刷卡在刷架中，弹簧无法压紧电刷，电机工作失去意义；间隙过大，电刷则会在架内产生摆动，不仅出现噪音，更重要的是出现火花，对整流子或集电环产生破坏性影响。[1]

　　刷架的下端边缘

　　距整流子或集电环表面的距离应保持在2~4毫米范围内。其距离过小，刷架易擦损整流子或集电环；过大，电刷易颠动而造成损坏。

　　电刷是电机（除鼠笼式电动机外）传导电流的滑动接触体。在直流电机中，它还担负着对电枢绕组中感应的交变电动势，进行换向（整流）的任务。实践证明：电机运行的可靠性，在很大程度上决定于电刷的性能。

　　根据电刷的生产方法，分为两类。一类是有色电刷，即金属石墨电刷。一类是黑色电刷。有色电刷中，含有色金属，主要是铜粉、银粉、其次是铅粉、锡粉、氧化铅粉等，余量为鳞片石墨粉。各种金属粉末含量多少随电刷的技术要求而定。当金属含量达到！“#以上时，可不加粘结剂，将粉末混匀后直接压制成型。否则要加入粘结剂（煤沥青、煤焦油或树脂等）。黑色电刷选用石油焦、沥青焦、炭黑、木炭以及天然石墨粉等，加入部分粘结剂（如煤沥青、煤焦油和人造树脂等）制造的。采用树脂粘结剂经固化制造的电刷为高电阻电刷，而焙烧后的产品称炭刷和石墨刷（以天然石墨为主要原料）经石墨化后的产品称电化石墨刷

　　制造电刷所使用的原料分三类，一是金属粉末；二是炭和石墨粉末；三是粘结剂。由于电机的使用工况条件不同，所以电刷的种类繁多。不同牌号的电刷，其技术性能上有较大的差异。所以需要在配方和工艺中进行调整。配方组成包括：！）选用不同的原料和所占比例；”）干粉的粒度组成；#）粘结剂的种类、性质和所占比例。制造电刷所使用的原料较多，它们具有不同的物质结构和性能，将这些不同性质的原料按一定比例配合混匀，则得到与单一原始原料性能完全不同的综合效果。干粉粒度组成，影响它的堆积密度，由于颗粒间的相互搭接的差异，产生不同程度的孔隙（气孔）。颗粒越细，表面积也越大，需粘结剂多。颗粒的长宽比不同，成型后电刷具有各向异性。煤沥青、煤焦油粘结剂的组成十分复杂，它的生产方法、技术指标以及加入量的多少，均直接影响产品的最终性能。到目前为止，还不能根据电刷性能要求，采用理论计算的方法，设计产品配方。一般是根据理论计算和实际试验相结合的方法确定。当生产工艺和原料质量改变时，原来的配方便不一定适用，此时应修改工艺与配方，才能达到原定的质量标准和使用要求。对于使用信誉较高的产品，应尽量维持配方和工艺的稳定。