电刷

电刷或碳刷是一种电触点，可在固定电线和运动部件之间传导电流，最常见的是在旋转轴中。 典型应用包括电动机、交流发电机和发电机。 碳刷的使用寿命取决于电机的使用量以及通过电机的功率。

为了使某些类型的电动机或发电机发挥作用，必须连接转子线圈以完成电路。 最初这是通过将铜或黄铜换向器或“滑环”固定到轴上，用弹簧将编织铜线“电刷”压到传导电流的滑环或换向器上来实现的。 当换向器旋转时，此类电刷会起弧甚至熔焊，因为电刷会使相邻的段短路。

解决方法是引入由石墨（有时添加铜）制成的“高电阻刷”。 虽然电阻大约为几十毫欧，但它们的电阻足以提供电流从一个换向器片逐渐转移到下一个换向器片的能力。

碳刷有四个主要等级类别：碳石墨、静电石墨、石墨和金属石墨。 刷子一词仍在使用。 由于刷子会磨损，因此可以在旨在允许维护的产品中更换它们。

二战期间，高空飞机发电机的电刷磨损非常快，需要重新配制电刷化合物才能达到可接受的使用寿命。

目前正在开发金属纤维刷。 它们可能比当前的刷技术具有优势，但尚未得到广泛实施。

刷子的确切组成取决于应用程序。 通常使用石墨/碳粉。 铜用于更好的电导（很少用于交流应用）。 为了xxx限度地提高导电性和生坯强度，使用高度树枝状（电解）铜粉。 混合粘合剂，主要是苯酚或其他树脂或沥青，以便粉末在压实时保持其形状。 其他添加剂包括金属粉末和固体润滑剂，如 MoS2、WS2。 需要大量的专业知识和研究才能为每种应用或电机定义电刷等级混合物。

在机械或液压机上，用由上、下冲头和模具组成的工具压实刷料。 在此步骤中，根据后期加工，铜线（称为分流线）可自动穿过上冲头的孔，并通过压在周围的粉末固定在压紧的刷块中。 这种称为捣固的操作通常使用电解铜粉进行，对于某些高性能应用可能带有银涂层。 在这个过程之后，刷子仍然非常脆弱，在专业术语中称为“绿色刷子”。

接下来是在人造气氛（通常是氢气和氮气）下对生刷进行热处理。 温度范围高达 1200 °C。 这个过程称为烧结或烘烤。 在烧结过程中，粘合剂会烧掉或碳化，并在碳、铜和其他添加剂之间形成晶体结构。 烘烤之后进行石墨化（热处理）。 热处理通过为每种材料混合物精确定义的温度曲线进行转换。 除了混合物成分外，使用温度曲线是每个刷子制造商的第二大“秘密”。 热处理后，电刷结构被修改，使得竞争公司几乎不可能复制电刷。

烧结导致电刷收缩和弯曲。 它们必须被研磨成最终形状。 一些公司使用额外的处理方法，例如用特殊的油、树脂和油脂浸渍运行表面，使电刷更耐用。

碳刷的制造需要对材料的深入了解和混合物成分方面的经验。 仅按重量计成分的百分之几的刷子内容的非常小的变化可以显着改变刷子在其应用中的特性。 世界上只有少数几家刷子开发公司，它们大多专注于某些类型的刷子。

碳刷是电动机中成本最低的部件之一。 另一方面，它们通常是为使用它们的电机提供耐用性（“使用寿命”）和性能的关键部件。它们的生产需要高度重视质量控制和生产过程控制，贯穿整个生产过程的所有步骤 生产过程。

有时会研究使用液态金属进行接触。 这种方法的缺点包括需要容纳液态金属（因为它通常有毒或腐蚀性）和功率损失。