炭刷 (carbon brush)

用在电机的换向器或集电环上，作为导入或导出电流的滑动接触体，俗称电刷。

1834年前后电机上的滑动接触体采用铜丝压制而成，其形状似一把毛刷，因而得名电刷。1885年英国才取得了用炭质材料制造电刷的专利权，1890年前后普遍使用炭刷。1900年后又开始采用铜粉和石墨粉制造金属石墨电刷，1896年艾奇逊首先采用石墨化炉生产石墨电极，l927年人们用该法生产出电化石墨电刷。炭刷和电化石墨电刷，统称为炭一石墨电刷。

中国从20世纪50年代开始规模生产电机用电刷，现已能生产包括航天、航空、潜艇电机等各种类型的电机用电刷。

电刷分类、技术特性及用途

电刷的分类电刷分类如下：

电刷的技术特性及用途见表1、2。

电刷刷体的各向异性电刷坯料一般采用模压成型，坯料结构呈层状排列，形成明显的各向异性。垂直于受压面方向的电阻率高于平行于受压面方向的电阻率，其比值可达5．7以上。硬度、线膨胀系数、抗折强度及抗压强度等性能也均呈各向异性。随着坯料中天然石墨含量的增加，其各向异性越明显。

利用坯料各向异性的特点，在将坯料切割成电刷刷体时，应注意坯料的受压面方向与非受压面方向。一般希望电刷跨接换向片排列方向(沿换向器旋转的方向)的电阻要大，有利于限制换向片之问的短路电流，因而能相应改善电刷的换向性能。切割坯料时，要按下述原则进行(图2)，即无论是用于换向器还是用于集电环的电刷以及用在换向器上的电刷，其厚度t必须是用坯料的厚度C加工的，用于集电环上的电刷则t与a可互换。

电刷刷体的外形及应用径向式电刷又称为辐射式电刷(图3)平顶径向式电刷与径向式刷握配合使用，适用于单向运转和可逆转的电机。

前倾式及后倾式电刷这类电刷安装在刷握中，电刷对换向器要倾斜一定的角度。平顶电刷(图4a、b)，前倾式的倾斜角大于后倾式的，前者约30。，后者约15。。另外，也可采用刷顶倾斜的电刷(图4c)。

前倾式电刷适用于轧钢主发电机和励磁机等单向旋转电机，而后倾式电刷则适用于可逆转类型电机及大容量单向旋转直流电机。

电刷的加工装配加工装配项目如下：

电刷的主要尺寸电刷各部分名称标注见图5。

电刷的主要尺寸包括切向尺寸f，轴向尺寸乜和径向尺寸r，见图6，并按f×aXr 的顺序书写。

电刷结构包括结构类型、刷握弹簧工作区和特殊结构形式电刷。

结构类型电刷的标准结构形式共有38种(图7)。可分为两大类，即带软接线电刷和模型电刷，而带软接线电刷又根据电机运行需要分别采用：填塞法、扩铆法、焊接法、模压法等方式安装电刷软接线。

刷握弹簧工作区电刷的顶面有一个对称于顶面中心线的区间，供刷握弹簧工作之用，其工作宽度户值小于电刷尺寸口值(见图5)。接头导线套管顶孔压板铆钉垫圈刷体图5电刷各部分名称施压区特殊结构形式电刷为改善电刷的接触稳定性，经常采用某些特殊的电刷结构形式，如二分瓣、三分瓣、四分瓣等。为吸收来自主机传递给刷体的振动，还在电刷顶部粘贴减振垫，以改善电刷的运行特性。

电刷软接线的固定方法包括以下4种方法。

填塞法将软接线装入在刷体上预先钻好的孔内，用导电粉末(特制的铜粉或镀银铜粉等)填塞，使其固定在刷体上，(图8)采用这种方法装配的电刷，其软接线与刷体问的连接电阻小，且结合牢固，适用于截面较大的电刷，但对质地松软且截面积较小的电刷则不宜采用。

扩铆法在刷体上部钻孔、铣槽，将软接线由孔内穿入刷体的容线槽并绕在铜管上，加上垫圈及压垫，然后用专用设备和工具将铜管两端扩胀，导线即被铆固在刷体上(图86)。

图7电刷结构形式

炭质电刷及含铜量在70%以下的金属石墨电刷，采用此方法装配时，为降低软接线与刷体间的连接电阻，均需在刷体的容线槽内镀铜。

焊接法在刷体上按规定位置钻好焊接孔，并在孔内镀铜，将软接线穿入焊接孔内，用焊锡焊牢(图8c)。这种装配方法适用于截面较小，不宜采用其他方法装配的电刷。

模压法在刷体成型的同时将软接线固定在刷体中(图8d)。采用此法在烧结时对软接线应采取特殊的保护措施。

电刷端子又称电刷接头或接线片。端子的材料为紫铜或软黄铜。其形式、规格及适用螺栓的尺寸应符合表3～6的规定。