电刷详解

电刷科技名词定义电刷在电机旋转部分与静止部分之间传导电流的主要部件之一。具有良好的滑动接触特性(如摩擦系数、耐磨性等)，对电阻率和接触电阻等也有特殊要求，通常以石墨为主要原材料。电刷电刷是与运动件作滑动接触而形成电连接的一种导电部件。电刷是用于换向器或滑环上，作为导入导出电流的滑动接触体。它的导电，导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷，它是电机的重要组成部件。电刷的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。主要分类方法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)。电刷的选用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，使火花抑制在允许的范围内，并且能量损耗小。（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、适度和稳定的氧化薄膜。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。现在我唯一弄不清的就是这儿。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。小功率电机电刷在设计时的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。1．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＞mt0m----绕组的重数。2．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。3．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。4．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。编辑本段电刷材料1具我所知，目前电机所用电刷大部分是碳刷，如银石墨、铜石墨、电化石墨等；也有直接用金属片作电刷的，比如说手机震动电机中的圆柱震动马达的刷片大多用金属材料，好像是铍镉铜（不一定记得准确了哈）！2电刷型号、技术性能、及试验条件符合JB4003－85标准规定型号电阻率μΩm洛氏硬度体积密度短路换向器试验推荐工作条件基本值载荷Vg/cm3一般电刷的接触电压降天然石墨类高阻天然石墨类碳刷坯料金属石墨类此为金属石墨坯料，只是含铜量不同随着电力电子技术的发展，利用电子器件换向的无刷直流机也开始广为出现，并发展成熟。其它的电机，（异步电机和同步电机）均为交流电机，没有电刷结构。电刷的形状各异，在电机上使用的多为长方形，安置在电刷上。电刷和换向器或滑环之间有一定的压力，大型的电刷结构比较复杂，小型电刷就比较简单。电刷的电流导出也不一样，大型电刷上有导线，小型的经常由弹性导电片引出。起重天车的和地铁，城铁用的集电靴，也可以归于电刷，但是材料和结构和石墨电刷就很不一样。碳刷运行中常见故障及处理方法1.为保障电机的正常运行，正确选择电刷型号是十分重要的，由于制造电刷时所选用的原材料和工艺不同，其技术性能也有差异。因此在选择电刷时，应该综合考虑电刷的性能和电机对电刷的要求。电刷使用性能良好标志应该为：a在换向器或集电环表面能较快形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。b电刷的使用寿命长，并不磨损换向器或集电环c电刷具有良好的换向和集流性能，使火花抑制在允许的范围内，并且能量损耗小。d电刷运行时，不过热，噪音小，装配可靠，不破损。2.电刷装入刷握内要保证能够上下自由移动，电刷与刷握内壁的间隙在0.1-0.3毫米之间，以避免电刷和刷握之中因间隙过大产生摆动。刷握下边缘距整流子表面的距离应该保持在2毫米左右。如距离过小，刷握容易触伤换向器，距离过大，电刷易颤动而导致破损。3.在同一台电机上，原则上应该使用同一种型号的电刷，但对于个别换向特别困难的大中型电机，可采用双子电刷，其滑入边采用润滑性能好，滑出边采用抑止火花能力强的电刷，从而使电刷的运行得到改善。4.电刷磨损到一定程度要更换新的电刷，电刷最好一次全部更换，如果新旧混用，可能会出现电流分布不均匀的现象。对于大型机组，停机更换电刷，势必影响生产，可以选择不停机，我们通常建议客户的做法是每次更换20%的电刷（即每台电机的每个刷杆的20%），每次间隔时间为1-2周，待磨合再逐步更换其余电刷，以保证机组的正常连续运行。5.为了使电刷与换向器接触良好，新电刷应该进行磨弧度，磨弧度一般在电机上进行。在电刷与换向器之间放置一件细玻璃砂纸，在正常的弹簧压力下，沿电机旋转方向研磨电刷，砂纸应该尽量粘紧换向器，直至电刷弧面吻合，然后取下砂纸，用压缩空气吹净粉尘，再用软布擦拭干净。研磨电刷不宜采用金刚砂纸，以防金刚砂颗粒嵌入换向器槽内，在电机运行时，擦伤电刷和换向器表面。磨弧后，电机先20-30%以负荷运转数小时，使电刷和换向器磨合，并建立均匀的氧化薄膜。再逐步提高电流至额定负荷。6.施于同一台电机各电刷的单位压力应力求均匀，以免电流分配不均，导致个别电刷产生过热和火花。电刷的单位压力应按“电刷技术性能表”来选择，对于转速较高的电机或在振动条件下工作的电机，应适当提高单位压力，一保证正常工作。打个比方：牵引机电机的电刷单位压力为0.4-0.6kgf/cm2。通常电刷单位压力过高，是电刷的磨损加剧，单位压力过小，接触不稳定，容易出现机械火花。电刷的火花产生的原因和排除的方法电刷常见故障导致原因处理方法a附加极调整不良－－－－－－－－－－用分流或调整附加极气隙，或改换电刷型号。b云母突出－－－－－－－－－－－－－下刻云母或使用磨蚀性较大的电刷c换向器升高片连接处断开－－－－－－重新焊接d电刷位置不正确－－－－－－－－－－调整刷握至正确位置e刷握的间距或排列不匀－－－－－－－纠正刷握的间距和排列f换向器或集电环偏心－－－－－－－－－最好在额定转速下车削或重新研磨g换向器松动，换向片有高低－－－－－－紧固一下，车削或重新研磨h换向片有油污－－－－－－－－－－－－清扫换向片和密封轴承i电刷粘附或滞留在刷握里－－－－－－－－检查电刷尺寸是否正确，清扫电刷和刷握除去任何毛刺j电刷磨合不佳－－－－－－－－－－－－－磨合电刷k电刷型号不适合电机关于电刷的颤震原因处理方法a换向片或云母突出－－－－－－－－－－－紧固换向器，下刻云母b刷握离开换向器或离集电环太远－－－－－调整刷握至换向器的距离为2毫米c换向器或集电环椭圆－－－－－－－－－－车削或重新研磨换向器或集电环d刷握安装松动－－－－－－－－－－－－－安装紧固片e电刷在刷握内太松－－－－－－－－－－－如果刷握磨耗，需更换新的f电刷型号不合适关于电刷磨损不均匀的问题故障处理方法a.电机过载－－－－－－－－－－－－－－－降低和限制电机负荷b.换向器或集电环上有油污－－－－－－－－清扫换向器或集电环c.电刷和刷杆间的电阻不均等－－－－－－－清扫和紧固连接处e.电刷接触面有磨蚀粒子－－－－－－－－－重新磨合和清扫电刷表面f.电流分配不均匀