学文网【摘要】电刷是电机的重要组成部分，对电流的导入和导出起着过渡和中转的作用。本文主要对电刷的材料、技术特性、安装、更换、维护进行了综合的概述。
【关键词】电刷；作用；材料；特性；安装；更换
一、电刷的作用
直流电机是在交流电机的基础上，通过换向器和电刷对电枢绕组电流的换向来实现的。因此电刷是直流电机的重要组成部分，是直流电机用于导入导出电流的重要的滑动接触件，起到了过渡和中转的作用。
二、电刷在工作中的要求
1.在换集电环和换向器表面，形成适宜的表面薄膜；2.对集电刷和换向器的磨损小，使用寿命长；3.电刷的电功率损耗和机械损耗小；4.在电刷下不会有危害电机的火花出现；5.产生较低的噪音。
对这些要求的满足，不仅由电刷的本身特性决定，还与电机的结构、电刷的材料、尺寸以及安装调试等有着密切的关系。
三、电刷的材料及特性
电刷主要有石墨类电刷和丝网状弹片电刷。因为石墨类电刷的使用较为普遍，本文主要对石墨类电刷进行介绍。石墨类电刷主要有三种，即石墨电刷、电化石墨电刷、金属石墨电刷。石墨电刷电阻高，电阻率在80Ω·mm2/m以上，但硬度较低，常用于换向并不困难的中小型电机。电化石墨电刷电阻率居中，常适用于换向高速换向困难的电机。金属石墨电刷电阻率较小，耐磨性较差，常用于速度不太高的低压大电流电机。
1.电刷的结构特征
①径向式电刷：亦称辐射式电刷 平顶的辐射式电刷适用于可逆运转和单向运转的电机。刷握要求加工精确；刷体不宜过长，与刷握间隙适当；刷握与换向器的间隙也不适宜过长。上端面倾斜的电刷适用于单向旋转的电机。
②前倾式及后倾式电刷 这类电刷，当安置在刷握中时，电刷对换向器倾斜一定的角度。前倾式约为30°左右，适用于单向旋转的电机。后倾式约为15°左右，适用于可逆转类型电机及大容量单向旋转直流电机。除上述两种外形的电刷外还存在分层电刷，例如两块电刷拼合而成的双子电刷，该种电刷横向电阻大，可以起到改善换向的作用，适用于振动大，高速且换向困难的电机。
2.电刷的接触特性
电刷与换向器或集电环接触运行一段时间之后，在它们之间形成一层由氧化亚铜以及吸附的石墨屑和水分组成的薄膜。电流便从电刷与换向器或集电环接触点之间的薄膜通过。而电刷与换向器或集电环接触点和面积的大小随着施与电刷单位面积上的压力的变化而变化。在电机运行条件不变的情况下，虽然接触点的位置在不断地变化，但它们之间的接触面积没有变化，这便是电机电刷的接触特性。主要参数有瞬间接触电压降和摩擦系数。瞬间接触电压降是电流通过换向器或集电环、接触点薄膜，电刷时产生的压降。每一种电刷都有不同的极限电压降，在对电刷选择时，应综合考虑电机的电流、电压、换向困难程度和瞬间接触电压相适应。如果超过了接触电压降的极限值，滑动接触点的损耗将增大，并会产生过多的热量损坏电刷。三种材料的电刷，金属石墨电刷的电压降低于石墨电刷和电化石墨电刷。摩擦是电机运行过程中产生热量的原因，是电机正常运行必须考虑的因素之一。在电机正常运行的过程中，电刷与换向器之间的薄膜对摩擦情况的影响比较显著，而薄膜的组成和性能又受到换向器、电刷、集电环的材质和接触面积影响。摩擦情况通常由电刷的摩擦系数来衡量。
电刷摩擦系数可由下面公式决定
式中p—摩擦损耗 W
p—施于电刷的单位压力
S—电刷与换向器或集电环接触的总面积
V—电机的圆周速度
剧烈的摩擦会引起运行中电机的振动，发出噪音并导致接触不稳。因此在电机正常中作过程中应尽量降低电机的摩擦情况。
影响电刷接触特性的主要因素有电机的圆周速度、电流密度、施于电刷的单位压力以及周围的介质情况。
3.电刷的理化特性
电刷的理化特性主要有硬度、电阻率和灰分杂质。
电刷的硬度是表示电刷耐磨性能的一种指标。硬度太高，容易给电动机带来磨损；硬度较小，电刷易损。所以对于不同电动机需要不同硬度的碳刷.电刷的硬度常采用肖氏硬度计来测量。
电刷的电阻率是表征电刷电阻大小的一种指标。电刷的电阻率波动要小。根据电阻率的大小便可粗略地确定电刷的适用范围。换向困难的电机常采用电阻率高的电刷；普通直流电机采用中等电阻率的电刷；低压电机采用低电阻率的电刷。电刷的电阻率和硬度可综合反映电刷的使用性能和质量的一般情况。电阻率偏高而硬度偏低，说明电刷的密度低，易产生较大的磨损。
电刷的灰分杂质是表示电刷耐磨性能的另一指标。电刷中含有少量极细微的灰分，能提高电刷的耐磨性能，然而，如果灰分杂质中含有少量硬质磨料颗粒，如碳化铁、碳化硅（即金刚砂），会把集电环表面划成沟槽，对电机危害极大。
四、电刷的安装、更换与维护
1.电刷的安装
电刷安装的好坏直接影响电刷的寿命和电机运行中火花的生成情况。安装在同一台电机上的电刷必须采用同一规格和型号的电刷。电刷安装时应应保证电刷在刷握内能自由移动，一般保持电刷侧面与刷握内壁的间隙在0.1～0.3mm之内，电刷的下边缘据换向器表面控制在2～3mm范围内，这种距离既能防止刷握触伤换向器又能防止电刷的不稳颤动。对于施加在电刷表面的弹簧压力应尽量均一，但对于不同的电机，弹簧压力也亦相同。例如对于圆周速度较高的电机，其电刷压力也应适当增大，但压力过大将增加电刷的磨损，所以对压力的选择应以电机适宜为准。
2.电刷的更换
长期使用的电刷，由于腐蚀和摩擦等原因，刷体会出现长短不一的现象，当刷体磨去原高度的1/2或2/3时，就需要及时更换新的电刷，电刷宜一次全部更新。更换的的新电刷在型号、规格上都应与原电刷保持一致，并禁止混用两种或两种以上型号的电刷。对中小型电刷，在电刷更换前应将换向器磨光研平，磨光时应用细玻璃砂纸沿电机运转方向研磨，禁止使用金刚砂纸磨研。为了避免大型电机更换电刷时影响生产，可以不停机每次更换20%。每次时间间隔1～2周。
3.电刷的维护
电刷的维护是保证电机正常运行的一项重要的工作。电机运行过程中应经常观察换向情况（火花的大小，换向的规律，发热情况）、电刷的活动情况（是否能自由移动、有无卡阻现象）、电刷的磨损情况以及观察周围的环境（包括温度、湿度），根据观察的情况，采取相应的措施保证电机的正常运行。参考文献
[1]电机工程手册编辑委员会.电机工程手册[M].北京：机械工业出版社，1983：10-3.
[2]秦虹.电机原理与维修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004：2.
作者简介
王立伟（1984-）女，河北省秦皇岛市人，秦皇岛技师学院，助理讲师。本科学历。研究方向：电气工程，职业教育。