石墨電刷是純用片狀天然石墨製成的電刷。
純粹石墨電刷的製造方法與碳-石墨電刷相同，是經過高溫燒結而成，製成的電刷，有各級不同的密度，密度越高，體質越硬，而額定電流密度也越高但是密度較低的石墨電刷在整流子運行時比較穩定，接觸也緊密，不致跳動。
基本介紹
- 中文名：石墨電刷
- 外文名：Graphite brush
- 定義：純用片狀天然石墨製成的電刷
- 材料：石墨
- 一般特性：能夠忍受電流衝擊及機械性震動
- 優點：具有天然的潤滑性能
概述,石墨電刷材料,石墨電刷裝置結構特點,石墨電刷裝置的主要要求,作用,
概述
電刷的材料大多由石墨製成，為了增加導電性，還有用含銅石墨製成，石墨有良好的導電性，質地軟而且耐磨。電刷不僅存在於直流電機，也在交流電機有採用。直流電機中是用來和換向器配合來實現機械換向的，即保證輸入到直流電動機或直流發電機輸出的電為直流電。交流電機中主要是電刷、滑環間傳遞電流。隨著電力電子技術的發展，利用電子器件換向的無刷直流機也開始廣為出現，並發展成熟。
石墨電刷是純用片狀天然石墨製成。無定型石墨雜質太多，除黑鉛一種外，很少採用。品形石墨磨損性太高，不合制刷之用。
片狀石墨以錫蘭產的為最佳，比重為1.8.線膨脹係數不高。導熱及導電性能高於無定型碳，為製造電刷的優良原料。
純粹石墨電刷的製造方法與碳-石墨電刷相同，是經過高溫燒結而成，製成的電刷，有各級不同的密度，密度越高，體質越硬，而額定電流密度也越高但是密度較低的石墨電刷在整流子運行時比較穩定，接觸也緊密，不致跳動。
石墨電刷的一般特性為能夠忍受電流衝擊及機械性震動。質地較軟而有韌性。壽命比較碳制電刷為長。運轉平穩無聲，不致跳動。由於具有天然的潤滑性能，摩擦係數不高，用在轉速較高的電機上，優於碳及碳-石墨電刷。惟對於整流子或滑環的磨損性，雖然比較碳-石墨電刷為優，但是仍舊較差於電化石墨電刷，額定電流密度為11至13安/平方厘米。
黑鉛亦是製造電刷材料之一。在實際上，黑鉛是無定型石墨的一種，惟兩種材料的性能並不完全相同。英國產黑鉛頗豐。故被用作制刷材料。經提煉後，甚為乾燥，雜質亦少。煤粉砂礫，清除淨盡。含有石墨在60%以上。在製作過程中不用高溫以保存其潤滑性能，導電及導熱性能頗高。製成電刷，用在高轉速電機上，由於潤滑性能優異，無摩擦雜聲，又無火花。惟受熱後，膨脹性比較碳制電刷為大，故刷握與電刷間的空隙，應留的稍微大些。額定電流密度約為7至8安/平方厘米。
石墨電刷材料
石墨電刷常用的有三種，即天然石墨電刷（簡稱石墨電刷）、電化石墨電刷和金屬石墨電刷。
國產常用的石墨電刷牌號和主要性能
國產常用的石墨電刷牌號和主要性能國產常用的石墨電刷牌號和主要性能如右圖所示。
從右圖中可以看到，天然石墨電刷和電化石墨電刷電阻係數和電刷壓降較大，比較耐磨，允許使用的線速度較高（可達50～70米/秒）。金屬石墨電刷電阻係數和電刷壓降較小，耐磨性能較差，允許使用的線速度較低，約15～35米/秒。
這些電刷都有系列生產，其尺寸和公差都有標準。
標準尺寸
標準尺寸標準尺寸按 t（厚）× a（寬）× r（高）順序書寫如右圖所示。
電刷牌號的確定碰根據電機種類、容量、電壓、轉速和環境條件，以及如右圖所示比的表格所列的各項性能進行選擇。
石墨電刷裝置結構特點
石墨電刷裝置按電刷在換向器或集電環上的安裝方向分為：徑向式、後傾式和前傾式三種，如右圖（a）、（b）、（c）所示。
電刷裝置的三種結構型式
電刷裝置的三種結構型式徑向式電刷對單向和雙向旋轉的電機都適用。對要求能兩個方向旋轉的電機，則必須採用徑向安裝結構。單方向旋轉的電機採用徑向電刷時，還可以採用上端面傾斜式。
電刷對刷盒前壁有一個適當的靠緊分力，可以提高電刷工作的穩定性。
對只允許一個方向旋轉的電機，如電源電機、電機擴大機及部分轉速較高的直流電動機等，常採用後傾式結構， 如右圖（b）所示。後傾角度
大約在30°左右，這時電刷上的壓力F在切向的分量
前傾式電刷在工作中被緊壓在刷盒側壁上，減振效果好，電刷工作穩定性好，有利於減小火花。因壓力
的切向分量
與電刷摩擦力方向相同，加重了電刷與刷盒壁之間的摩擦，故前傾角
應較小，可取15°左右。
在較大功率的同步發電機集電環上，前傾與後傾式電刷可成對使用，形成爪式刷握結構。
這種結構在直流力矩電機中也被採用，只是其彈簧一般採用金屬片。這種結構也適用於要求兩個方向旋轉的情況。
常用的徑向式結構
常用的徑向式結構在常用的徑向式結構中，彈簧加壓方式也有不同。如右圖所示，（a）為蝸線彈簧，（b）為螺旋彈簧，（c）為拉簧。這三種彈簧加壓方式都是使彈簧壓力直接作用在電刷上。（d）為槓桿壓板式，其結構特點是彈簧壓力不直接壓到電刷上。
直接加壓的電刷裝置中，隨著電刷的磨損，彈簧壓力將隨之減小。而間接作用的電刷裝置中（如右圖（d）所示），彈簧壓力在電刷上的分量可基本保持不變，因為彈簧拉力
與加征電刷上的壓力
之間的關係為
式中
與
分別如右圖（d）所示。
電刷磨損後，
變小，而
相應有所增加，兩者的綜合可保持電刷壓力基本不變。
蝸線彈簧電刷裝置結構
蝸線彈簧電刷裝置結構如右圖所示為蝸線彈簧電刷裝置結構。（a）為徑向式，（b）為後傾式。用兩個專用的螺栓，由專用工具定位，把刷盒固定在塑膠壓制的電刷架上。蝸線彈簧可以用鈹青銅或彈簧鋼片製成。刷盒可用黃銅、也可用鋁合金精密鑄造。
盒式螺旋彈簧電刷裝置結構如右圖所示，（a）為徑向式，（b）為傾斜式。徑向式結構也可用在端面換向器上，這時他成為軸向式。
盒式螺旋彈簧電刷裝置結構
盒式螺旋彈簧電刷裝置結構這種電刷裝置結構多用於小功率直流電機，其特點是結構緊湊，它一般由銅刷盒1和擰在刷盒上的刷蓋8組成。彈簧2通過刷蓋8給電刷加壓，刷盒材料多為黃銅。端蓋與刷盒之間為塑壓的絕緣襯套7。電刷引線焊在銅刷盒一端。
拉簧式電刷裝置用於小機座號直流電機。特點是結構比較簡單，便於安裝刷盒。刷盒可用黃銅或紫銅板衝壓而成，彈簧用不鏽鋼絲或琴弦鋼絲卷制。
石墨電刷裝置的主要要求
（1）使電刷在換向器或集電環上的位置和尺寸有足夠的精度，並使電刷與刷盒內壁有合適的間隙，這樣，既保證電刷在換向器上位置正確，也使電刷在刷盒內活動自如，不滯住，不偏斜。為此，刷盒下面與換向器表面間距離不宜過大。一般情況下距離可取0.8~2.0毫米，距離過大，將使電刷偏斜。
此外，刷盒也應該有一定的剛度、精確的尺寸和光滑的內表面，電刷與刷盒內壁間隙一般為每邊0.02~0.2毫米。
（2）電刷工作時，彈簧加在電刷上的壓力應變化較小或基本不變，這要求電刷和換向器耐磨損，單位面積電刷壓力合適，通常在150~400克/平方厘米範圍以內選取。
（3）刷盒的固定部位時有足夠的剛度，以免使刷盒和刷架隨電刷產生振動。
（4）電刷研磨（磨合）
電刷安裝後，需進行電機通電空載磨合。可以先在專用的砂輪機上預磨，使電刷與換向器表面之間的磨合面不少於電刷載面積的80%。
（5）電刷裝置的調整與檢查
電刷裝置安裝後，通過專用樣板等量具，檢驗刷盒間的距離、刷盒內圓至端蓋小心線間的距離。用測力計檢查電刷壓力並調整到要求數值。
