文档介绍：电刷的基本知识 1、电刷的发展史 1836年,Pixii发明了带整流子(换向器)的直流电机,使用铜作为电刷,电刷由此诞生。铜电刷缺乏弹性,接触很不稳定。到1883 年,Forbs首次使用炭素材料制成了电刷。当时的电刷是用粘结剂把无定型炭固定住。它的研磨性较大,电流容量较小,缺乏均一性。直到 1896年,,具备了电刷要求的特性,用炭做的电刷——“炭刷”随之诞生。 2、电刷的作用电刷的作用是在电机的固定部件(定子)与旋转部件(转子——换向器(整流子)或集电环)之间传导电流。在直流电机和交流电机中,被电刷短路的线圈的电流方向在接触过程中改变180°。电刷的基本知识 3、炭的性质 a)、轻; b)、良好的电传导性; c)、良好的热传导性; d)、自润滑性。 4、电刷的主要物理参数对性能的影响电阻率——电阻率越高,对火花压制越有利;电压降会增加,电机的效率会下降;同时,电刷的温升会增加,有可能会导致电刷胀死在刷架中。抗折强度——抗折强度越高,电刷越耐磨。硬度——硬度越高,电刷越耐磨,噪音会增大;同时对换向器的磨损也会增加。电刷的基本知识密度——密度对电刷性能的影响最小。定性地讲,密度越高,电刷越耐磨。综合来讲,电阻率和抗折强度对电刷的性能起着决定性作用。这四个参数是相互作用的。它们的影响作用如下: 密度↑→硬度↑→电阻率↓→抗折强度↑密度↓→硬度↓→电阻率↑→抗折强度↓ 5、电刷与弹簧和换向器的关系电刷、弹簧和换向器是电机整流(换向)系统的三大核心部件。它们三者的配合对电机的性能起着至关重要的作用。 、电刷对弹簧的要求电刷与换向器的接触是靠弹簧的压力决定的。炭刷的磨损简单地分为:机械磨损和电气磨损两种。电刷的基本知识弹簧弹力与电刷的机械磨损和电气磨损关系如下: 弹簧弹力↑→机械磨损↑→电气磨损↓弹簧弹力↓→机械磨损↓→电气磨损↑关系图如右图所示。 、电刷对换向器的要求在电机的整个运行过程中,炭刷始终和换向器接触着,不停地对电流进行换向。在电机的高速运行过程中,对换向器的硬度、片间高度差、真圆度和稳定性有很高的要求。 0 1 2 3 4 5 020406080 Spring Pressure KPa Brush Wear rate mm/100hour Mecanical Electrical Total 电刷的基本知识根据STI的经验,除了片间绝缘性能,换向器的性能还要包括以下几个方面: 材 料:CuAg合金中,银的含量应≥%(~%)结 构:具有环状耐高温加固条结构。真圆度: 在高温(200℃)、高速(50m/s )、连续运行一段时间(100小时)后的条件下检测试验前:Max-Min ≤5μm;试验后:Max-Min ≤20μm; 相邻巴片间的高度差:≤ 表面粗糙度:~ 度:维氏105~115(HV);布氏100~110(HB) 换向器热处理:200 ℃-12小时。电刷的基本知识 、弹簧压强的配合种类材质名起始压强终了压强用途 KPa KPa 20~30 30~40 25~35 25~35 电气石墨质 351A 40~50 直流工业电机炭素石墨质 105S 50~70 电动工具、厨房用小家电树脂系 X 系列 50~60 吸尘器、小家电金属石墨 MF-401 50~60 直流电机弹簧压力的设计,及所需要的炭刷材料需要经过试验验证,方可实施。上表中所列数值仅作参考。由于炭刷材料的特殊性——相对弹簧、刷架和换向器而言比较脆弱,弹簧对炭刷的压力最好应为面接触(涡簧),次之为线接触(压簧),尽量避免点接触(扭簧),否则炭刷易发生开裂。若电机结构的局限性必须为扭簧,应在与炭刷接触部位增加直线段,如下页所示。电刷的基本知识涡簧压簧扭簧扭簧上述内容仅作参考铜套炭刷间隙种 类材质名厚度公差宽度公差铜 套黄铜 0~+ 0~+ 炭素石墨质 105S BX-388 -~- -~- 电气石墨质 351A -~- -~- 树脂系 X系列-~- -~- MF-401 -~- -~- 、炭刷和刷架的配合间隙电刷的基本知识换向器皮膜换向器皮膜必须保持适当的厚度。=导电性+润滑性皮膜皮膜太薄增加换向器和炭刷的机械磨损磨削作用过剩材质,或低温、低湿度的状态下使用适当皮膜换向器皮膜的厚度控制较好。磨削作用和皮膜形成作用的平衡。并且火花小。炭刷的磨损小,效率高皮膜过剩炭刷材质的皮膜形成作用强,缺乏研磨性。或者温度高,火花大。温升过高,磨损过大. 换向皮膜火花较小,皮膜的厚度适当。在换向器表面形成均匀的很薄的