电刷装置

电刷装置一般有电刷、刷握、刷杆和刷杆座等零件构成。如图1所示。电刷为具有良好的导电性能、又有较好耐磨性的石墨制成，置于刷握中，其上压一弹簧，使电枢转动时电刷与换向器表面保持一定的接触压力。刷握固定在刷杆上，刷杆装在刷杆座上，彼此之间绝缘，刷杆座装在端盖上，可是移动调整电刷位置。电刷借铜辫线与刷杆连接，再用导线引出。刷杆座的作用是把电刷装置(刷架)固定到电动机上的连接件，刷杆是刷握与刷架之间的连接件，刷握是由刷盒、弹簧和压指等零件组成。

刷握按弹簧结构不同可分以下四种：

1．可调式压簧刷握 当电刷磨短时，可将压板4调低，恢复电刷上所需的压力(图2中a)。

2．恒压弹簧刷握在电刷运行磨损过程中，电刷所承受的压力基本保持恒定(图2中b)。

3．涡形弹簧刷握(盘形弹簧)，电刷上的压力可以自动调整到所需的压力(图2中c)。

4．杠杆式拉簧刷握在电刷磨损的范围内，靠杠杆的作用，使拉簧的长度变化不大，电刷上压力处于所需范围内(图2中d)。

电刷固定在有刷电机的电刷盒内，如图4所示。为通过大电流，电刷可用低电阻值的铜石墨制成。有刷电机上的电刷有1对或2对，其中1对的较多。电刷有正极和负极之分，正极电刷与控制器驱动线正极相连，·般为黄色线；负极电刷与控制器驱动线负极相连，一般为绿色线。电刷在电刷弹簧的作用下贴靠在换向器上。

电刷架在电机上的位置如图4所示。电刷架上有电刷盒，其外形如图4所示。其作用是将电刷固定在应有位置上，但又要保证电刷在刷盒中能自由活动，配合间隙既不能太大又不能太小。若配合间隙太大，电机运转时电刷可能在换向器表面产生倾斜和跳动，从而影响换向。若配合间隙太小，当电刷在负载下发热膨胀时可能卡死。

电刷弹簧的作用是施予电刷一定的压力，以保证电刷与换向器在电机运转时始终有良好的接触。屯刷弹簧在电机上的位置如图4所示。施予电刷的单位面积压力增大，电刷与换向器的接触电阻就减小，则电损耗减小，但摩擦损耗增大。总损耗呈马鞍形变化，而在总损耗最小时的单位压力下，电刷的磨损率瞧最小。所以，选择施予电刷的压力时，应考察电机运转中总损耗和电刷磨损最小时相应的单位压力，对于金属石墨电刷，这个压力一般为1.5～2.5N/cm²。在确定初始压力时，应考虑电刷在磨损过程中缩短时弹簧因伸长其压力会减小的因素。施予电刷的单位压力减小到低于某一极限时，电刷与换向器之间的接触就开始不稳定，容易出现机械性火花，这时就应该更换电刷了。

(1)在使用过程中，电刷会逐渐磨损，当电刷的长度小于规定的磨损极限(新电刷长度的2/3)时，应更换电刷。

(2)沿电刷的中心线方向，电刷弹簧对电刷的压紧力称为电刷弹簧的弹力。弹力过小会影响电刷与换向器的紧密接触，弹力过大会加速电刷与换向器的磨损。电刷弹簧的弹力应符合电机制造厂的规定(一般为5～10N)。

(3)引起电刷弹簧弹力改变的主要因素是电刷弹簧变形、折断及电刷磨损等。当电刷弹簧变形时，应予以矫正。电刷严重磨损，即长度小于规定的磨损极限时应予以更换。

(4)电刷装在刷盒中应能自由滑动，无卡滞现象。新研磨的电刷应在电机轻负荷下磨合1h后再转人大负荷工作。

电刷装置是把电机转动的导电部分。如整流子、滑环等的电路和固定部分连接起来的装置。在直流电机中，电刷把转动的电枢与外电路相连，使电流经电刷输入电枢或从电枢输出。同步电机中经过电刷和滑环向转子线圈输入励磁电流。绕线式感应电动机也利用电刷在转子回路中接入电阻。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座、汇流条等组成。电刷放在刷握的刷盒中，用弹簧压紧在换向器上，保持一定的压力。电刷常用石墨制品，所以也叫炭刷。

电刷装置电刷装置的安装

(1)安装上两个螺栓后，将定位螺母调整到预定位置，依次套入绝缘环和导电板(电刷架)。调整定位螺母在螺栓上的位置，使电刷盒中心与集电环轴向中心重合。旋紧最外面的螺母后，再次检查所有电刷盒中心与集电环轴向中心是否重合。若不重合，则重新调整定位螺母，如图3所示。

(2)放入电刷，轴线应与集电环外圆工作面垂直(包括径向和轴向)，同一相的各电刷应处在一条圆周线上，若有轴向偏离，则调整定位螺母在刷架安装螺杆上的前后位置。

(3)各部分紧固螺钉不应有松动现象，电刷应在电刷盒内活动自由但不晃动，与集电环接触良好。

电刷装置电刷装置的调整

(1)电刷在电刷盒内不能过松或过紧，电刷盒离集电环表面距离应适当，所受压力应符合规定。差距较大时，在运行中会造成集电环上火花大、电刷或集电环过快磨损等不正常现象。

常用电机电刷与电刷盒之间的合理间隙见图3，过大则会造成电刷较大的摆动，使其与集电环表面接触不稳定而产生火花；若过小，则电刷上下移动不灵活，同样也会因接触不稳定而产生火花。

(2)单个电刷电流密度较大。对一个集电环上放置多个电刷的，若其中某些电刷与集电环接触不实，则其他接触较好的电刷就会因分担较多的电流而发热。

(3)电刷与集电环接触面积小于电刷截面的75%。此时除会产生火花外，还会造成电刷过热。可用00号砂布来回拉动，如图3所示，将电刷磨成需要的接触面。更好更快的方法是用砂布将集电环包裹一周(对头处有一些重叠)后，用一个自制的摇把摇动转轴，带动集电环转动，研磨电刷与集电环接触面。

石墨电刷装置按电刷在换向器或集电环上的安装方向分为：径向式、后倾式和前倾式三种，如图3中（a）、（b）、（c）所示。

径向式电刷对单向和双向旋转的电机都适用。对要求能两个方向旋转的电机，则必须采用径向安装结构。单方向旋转的电机采用径向电刷时，还可以采用上端面倾斜式。

电刷对刷盒前壁有一个适当的靠紧分力，可以提高电刷工作的稳定性。

对只允许一个方向旋转的电机，如电源电机、电机扩大机及部分转速较高的直流电动机等，常采用后倾式结构， 如图3中（b）所示。后倾角度

前倾式电刷在工作中被紧压在刷盒侧壁上，减振效果好，电刷工作稳定性好，有利于减小火花。因压力

在较大功率的同步发电机集电环上，前倾与后倾式电刷可成对使用，形成爪式刷握结构。

这种结构在直流力矩电机中也被采用，只是其弹簧一般采用金属片。这种结构也适用于要求两个方向旋转的情况。

在常用的径向式结构中，弹簧加压方式也有不同。如图4所示，（a）为蜗线弹簧，（b）为螺旋弹簧，（c）为拉簧。这三种弹簧加压方式都是使弹簧压力直接作用在电刷上。（d）为杠杆压板式，其结构特点是弹簧压力不直接压到电刷上。

直接加压的电刷装置中，随着电刷的磨损，弹簧压力将随之减小。而间接作用的电刷装置中（如图4中（d）所示），弹簧压力在电刷上的分量可基本保持不变，因为弹簧拉力

式中

电刷磨损后，

如图5所示为蜗线弹簧电刷装置结构。（a）为径向式，（b）为后倾式。用两个专用的螺栓，由专用工具定位，把刷盒固定在塑料压制的电刷架上。蜗线弹簧可以用铍青铜或弹簧钢片制成。刷盒可用黄铜、也可用铝合金精密铸造。

盒式螺旋弹簧电刷装置结构如图6所示，（a）为径向式，（b）为倾斜式。径向式结构也可用在端面换向器上，这时他成为轴向式。

这种电刷装置结构多用于小功率直流电机，其特点是结构紧凑，它一般由铜刷盒1和拧在刷盒上的刷盖8组成。弹簧2通过刷盖8给电刷加压，刷盒材料多为黄铜。端盖与刷盒之间为塑压的绝缘衬套7。电刷引线焊在铜刷盒一端。

拉簧式电刷装置用于小机座号直流电机。特点是结构比较简单，便于安装刷盒。刷盒可用黄铜或紫铜板冲压而成，弹簧用不锈钢丝或琴弦钢丝卷制。

（1）使电刷在换向器或集电环上的位置和尺寸有足够的精度，并使电刷与刷盒内壁有合适的间隙，这样，既保证电刷在换向器上位置正确，也使电刷在刷盒内活动自如，不滞住，不偏斜。为此，刷盒下面与换向器表面间距离不宜过大。一般情况下距离可取0.8~2.0毫米，距离过大，将使电刷偏斜。

此外，刷盒也应该有一定的刚度、精确的尺寸和光滑的内表面，电刷与刷盒内壁间隙一般为每边0.02~0.2毫米。

（2）电刷工作时，弹簧加在电刷上的压力应变化较小或基本不变，这要求电刷和换向器耐磨损，单位面积电刷压力合适，通常在150~400克/平方厘米范围以内选取。

（3）刷盒的固定部位时有足够的刚度，以免使刷盒和刷架随电刷产生振动。

（4）电刷研磨（磨合）

电刷安装后，需进行电机通电空载磨合。可以先在专用的砂轮机上预磨，使电刷与换向器表面之间的磨合面不少于电刷载面积的80%。

（5）电刷装置的调整与检查

电刷装置安装后，通过专用样板等量具，检验刷盒间的距离、刷盒内圆至端盖小心线间的距离。用测力计检查电刷压力并调整到要求数值。

发电机电刷装置，是将发电机励磁电流引入转子励磁绕组的重要部件。电刷装置主要由电刷、导电环、固定架及绝缘件等主要部件组成。电刷固定在导电环上，与发电机转动部件集电环接触，将发电机的励磁电流引入发电机励磁绕组中，为发电机提供持续的励磁电流。机组运转时，电刷与集电环之间相互摩擦，产生石墨小颗粒，给机组造成污染。有些水电站出现电刷磨损严重问题，有的水电站甚至2-3个月即需要更换一次电刷。以下主要针对影响电刷磨损的主要因素和水电站常出现的电刷磨损的具体情况进行分析 。