直流電機的電刷和電刷架：用途、材料、類型和裝置

在電動機和發電機中，通常需要在設備的固定部件和旋轉部件之間建立電氣連接。

在電機的定子（即靜止）主繞組的情況下，很容易從它佈置分支以連接外部固定電氣系統，但在轉子（即旋轉）主繞組的情況下，它變成必須安排滑動電觸點，否則轉子繞組不可用。

電氣滑動觸點可以以兩種方式實現：作為環形滑動觸點或作為集電器滑動觸點。在這兩種情況下，電機的運行都需要特殊的設備——電刷。

在第一台電機中，電刷是一個由銅板或細線組裝而成的組件，它們的名字也由此而來。

現代機器的電刷是由煤粉、石墨粉或銅粉壓製而成的立方體，因此名不副實，但仍保留了下來。

銅、鐵和青銅電刷在 19 世紀末的第一台直流電機中表現出色，但在摩擦方面並不是很好的材料。它們很快就會磨損，在新的機器設計中它們被煤和石墨所取代。

現在 用於直流電機 幾乎完全使用 碳刷與石墨混合物，軸承，根據石墨的百分比和刷子的製造方式，碳石墨，石墨或電圖的名稱。僅適用於高達 30 V 的低壓機器，使用金屬碳刷，在接觸（過渡）層中提供較低的電壓降 在收集器上.

碳刷 由純石墨、蒸煮炭和炭黑按不同比例製成。煤是一種自潤滑材料，不會損壞它所摩擦的表面，也不會很快磨損。

石墨刷 由純天然石墨製成。石墨被粉碎成細粉，然後在非常高的壓力下被壓成所需尺寸的棒。煤和石墨是極好的電導體。

靜電石墨刷 它們本質上是碳刷，但暴露在電爐中的高溫下並因此轉化為石墨。這些刷子具有非常好的研磨性能。

碳刷 由煤和銅粉碎成細粉製成，有時還添加另一種粉碎金屬（最常見的是錫）。

這些電刷的生產方式使得電刷在機器工作電流通過的軸向方向上具有最佳導電性，而在橫向方向上具有較差的導電性（高電阻），其中所包含部分的附加電流在換向期間關閉。

電機刷是標準化的。它們的特徵在於硬度、觸點中的瞬態電壓降和允許的電流密度。

這種已有一百多年曆史的能量傳輸技術，至今仍在廣泛使用。許多電動機中仍然可以找到碳刷。從玩具、廚房電器、電動窗、剃須刀、洗衣機、吹風機、吸塵器或電動工具（電鑽、角磨機、刳鉋機、圓鋸等）中的小型電機開始，

電刷還用於電力機車、潛艇和電站發電機以及風力渦輪機中的大型直流電機。相應地，碳刷的幾何和電氣特性也不同。

收集器上電刷組件的區域數（形成收集器的圓柱面）通常等於機器的極數。每個區域的電刷數量取決於給定類型電刷允許的電流值和電刷下的電流密度，但每個區域少於兩個電刷只能在非常小的機器中找到，因為每個電刷只有一個電刷區很難保證電刷接觸的可靠性。

留在同一區域的刷子稱為區域刷子集，給定機器的所有區域集的集合稱為完整刷子集。

電刷與集電體接觸一側的端面通常鍍銅，有時鍍錫。在電刷汲取小電流的情況下，電刷與電刷支架和壓縮彈簧的接觸面為電流消耗提供了足夠令人滿意的條件。

大電刷配有由銅片製成的蓋子，緊緊地固定在蓋子上，並附有電線，電線由適當截面的軟電纜製成，帶有用於在螺釘下固定到刷架或用於排水的部件的尖端刷電流。繩刷帽稱為刷臂。

刷子相對於收集器固定在固定位置 刷架，其設計非常多樣化。

如果電機設計用於兩個方向的旋轉，則使用徑向刷架，以確保電刷沿收集器半徑的位置。在具有一個特定旋轉方向的機器上，刷架通常與刷子的半徑有一定的傾斜度。

中小功率直流電機用刷架

直流電機大刷架

單區刷架連接到圓形或方形刷指或 刷夾… 來自不同刷子區域的刷子手指或夾子得到加強 刷子支架或刷子枕木從他們必須可靠地隔離。

反過來，枕木要么連接到軸承，要么連接到端蓋，要么連接到軛架，或者最後獨立連接到機器的底板（對於長收集器）。

電刷支架或電刷十字頭必須滿足的重要條件是絕對沒有振動、檢查和調整電刷的可及性、易於拆卸單個電刷架進行維修以及能夠同時旋轉整個電刷系統以精確安裝在正確的換向位置，同時保持刷架和收集器的完全同心。

電刷、電刷架、指狀物（或夾具）和橫梁（或支架）構成所謂的直流電機集電器。它還包括相同極性的區域刷組之間的連接。

為了排出電流，同名（即同極性，正或負）的電刷指和線夾用相應截面的絕緣線相互電連接。

這樣，就獲得了兩個完整的或部分的收集環，然後通過合適橫截面的柔性電纜將其連接到機器的外部端子。後者固定在一個特殊的夾板上，或者固定在軛架上，或者固定在機器的主板上。接線板蓋有保護蓋，形成接線盒。

正確應用和選擇刷子，再加上適當的維護，可以提高機器性能並減少停機成本。

由於旋轉設備引起的摩擦會導致磨損，因此必須定期更換電刷。是因為， 無刷電機.