碳刷
碳刷（Carbon brush）也称电刷（行业标准名称），是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，由于其材料的主要成分是碳，也就称为碳刷。作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。
碳刷产品的应用材质主要有石墨、浸脂石墨、金属（含铜，银）石墨。它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架上，在弹簧的作用下把它紧压在转轴上，电机转动时，将电能通过换相器输送给线圈。它是易磨损件，应定期维护更换，并清理积碳。
碳刷的样子有点像擦铅笔的橡皮条那样，顶上有导线引出。体积有大有小。
简史
国际
19世纪70年代以后，依靠蒸汽机带动发电机发电，电力供应日益增加，电动机也逐步推广使用。1883年法国人法尔博(Farbe)制造了炭质电刷，使发电机和电动机容量和转速的提高成为可能，1895~1900年英、法等国建立了炭刷生产厂。1877年托马斯·爱迪生发明了电话，采用炭质振动膜和炭粒作为话机结构材料，不久电工用炭素制品和机械工业用耐磨炭素制品结合在一起发展成专门的电炭制品工厂。
国内
电碳制品制造业在世界上已有100余年历史，而在中国仅有30多年的时间。1949年以前，仅有日本占领东北地区时期的满洲炭素株式会社生产乾电池用碳素棒、板、上海市有手工作坊加工的电刷等小工厂和作坊。中华人民共和国成立后开始建立和陆续发展成为电碳制造行业。
由于电碳制品具有良导电性、耐热性、抗腐蚀性、自润滑性、比重小、热膨胀系数小等特点，被广泛应用于电工、机械、冶金、煤炭、化工、交通、电子、航空、原子能、家用电器及生物工程等领域，在国民经济许多部门和国际尖端技术领域起着重要作用。
行业发展
(一)1949~1958年摸索研制和引进苏联技术时期
新中国成立后，为解决东北地区电机用电刷的急需，在抚顺铝业有限公司(301厂)利用日伪留下的设备，成立了30人的电刷试制工段。利用抚顺矿务局提供的样品和能搜集到的资料，经过一年努力，研制出第一代电力机车用电刷，经试验可代替外国电刷。1952年这个电刷试制工段迁至哈尔滨市电池厂内成立电刷车间，生产天然石墨电刷、铜石墨电刷等品种。
1958年6月，苏联援建的重点工程之一哈尔滨电碳厂建成投产，能生产6个系列、21个品种电刷，从而结束了“洋碳”占统治地位的历史。
1958年后，上海电碳厂(原上海电刷厂)、北京电碳厂(原北京碳棒厂)等相继建立，开始形成了电碳行业的雏形。
(二)1958一1970年从仿造到自行设计时期
哈尔滨电碳厂仿照苏联古基诺瓦电碳厂设计，其工艺技术及主要设备均采用该厂标准，但品种单一不能满足需要。经努力研制生产了200MW以下汽轮发电机集电环和励磁机用的D172电刷、轧钢电机用的D104及D308电刷、牵引电机用的D374电刷等。并在积累经验的基础上自行设计生产了汞弧整流器用石墨矿阳极及石墨栅极、抗磨石墨密封材料、无轨电车滑块、电力机车滑板、加热器用石墨等等。品种扩大到近百种,产量增加到800吨。同时，自行设计了铅锡粉喷吹机、铜粉磨粉联动线、移动式石墨化炉、连续式电炉等专用设备。
北京电碳厂生产的B108-60电影放映碳棒自1958年开始出口，陆续扩大到东南亚等十几个国家和地区。阜新市、株洲市两家电碳厂在60年代建立投产，从加工电刷过渡到自行生产各类电刷毛坯，加强了行业电刷毛坯供应和生产能力。
最突出的发展是由哈尔滨市电碳厂设计包建的四川东新电碳厂的建成投产。它与哈尔滨厂苏联援建的第一期工程相比，机械化、自动化程度均有提高，劳动条件也大有改善。
(三)1971~1985年稳步发展时期
1971年以后，特别是在改革开放政策实施以后，中国电碳行业进入了大规模稳步发展时期。至1985年已形成了包括哈尔滨电碳厂、东新电碳厂、北京电碳厂、上海电碳厂、上海电影碳棒厂、阜新电碳厂、株洲电碳厂、北京第二电碳厂等8家重点骨干企业和100多家电碳制品加工厂点的比较完整的多品种的电碳制造行业。全行业职工总数为6500人(其中:工程技术人员800人);工业总产值为6424万元;产量为3800t。从1971年开始，行业产品产值增长速度，平均每年递增5%左右。电碳产品满足了国内经济建设飞速发展的需求。同时，还出口美国、泰国、新加坡、巴基斯坦、孟加拉国等地。
功能特点
碳刷是一种电机零部件，通常由碳和其它材料制成，用于传导电流和提供电刷式接触。它们广泛应用于各种工业设备中的电动机中，如发电机、风力涡轮机和电动工具等。
碳刷主要具有传导电流和提供碳刷接触的作用。因此，它具有以下一些功能特点：
良好的导电性：碳是一种优良的导电材料，碳刷可以在无线传电机构中产生稳定的电接触和传输。
不会弥漫性引火：由于在电机运行时会出现刷火现象，碳刷需要保证不引起火花弥漫。
高温稳定性或低寒稳定性：碳刷材料需要耐受高温或低寒，确保电机正常运转。
耐磨性和耐久性：普遍情况下碳刷故障率低，可以使用很长时间。
结构
结构形式
石墨电刷装置按电刷在换向器或集电环上的安装方向为：径向式，后倾式和前倾式三种。
径向电刷弹簧加压方式
在常用的径向结构中，弹簧的加压方式也有不同。如图所示，（a）为窝线盘簧，（b）为螺旋压簧，（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，其结构特点式弹簧压力不直接压到电刷上。
分类
中国现行行业推荐标准《JB/T4003-2001电机用电刷》中把电刷分为四大类：1.石墨矿电刷；2.电化石墨电刷；3.没药树粘合石墨电刷；4.金属石墨电刷。
碳刷一般按其胚料材质组成、形状、使用场合、使用方式等进行分类。
按材料分
碳-石墨电刷类
天然石墨电刷：此类电刷接触电压降较高，整流性能好，集流性能低于电化石墨电刷，润滑性能好，用于线速度较高的同步机滑环及交流绕线式电动机；
树脂粘结剂石墨电刷：此类电刷的特点是电阻大，接触电压降高，换向性能好，抗氧化，抗磨性能均较理想，但电耗大，多用于交流整流子电机。
电化石墨电刷类
石墨基电刷（软质电刷）：其特点是摩擦系数低，润滑性能好，集流性能、热稳定性和抗氧化性能都好；用于线速度较高的大型同步电机和瞬间冲击负荷大的轧钢电机，及中小型直流电机；
焦炭基电刷（中硬质电刷）：其特点是接触电压降较大，形成氧化膜能力较好，换向性能好，有一定的集流性能，用于冲击负荷较大的轧钢电机等及电压高于220V的一般直流电机；
碳墨基电刷（硬质电刷）：此类电刷属于电化石墨电刷类的高阻电刷。其特点是电刷接触电阻大，换向性能好，用于换向困难的直流电机，但结构疏松，摩擦系数大，此种电刷出厂前最好经过浸泽处理。
金属石墨电刷类
由金属和石墨组成，利用金属导电性好、石墨润滑性好的特点，调整金属及石墨的含量来改变电刷性能。特点是接触电压降、电阻系数和电损耗小，这种电刷主要用于低压大电流电机、低压交流绕线式电机。
简而言之，天然石墨电刷和电化石墨电刷电阻系数和电刷压降较大，比较耐磨，允许使用的线速度较高（可达50~70m/s）。金属石墨电刷电阻系数和电刷压降较小，耐磨性能较差，允许使用的线速度较低，约15~35m/s.电动工具用电刷的材料主要采用电化石墨。
按形状分
平刷、球形刷、蒸汽浸渍碳刷、硬质碳双面压制碳刷、片式碳刷、带硬度覆盖层碳刷等。
按使用场合
交流、直流电机用碳刷、集电环碳刷、轨道交通牵引电机用碳刷、电钻、割草机、打磨机、搅拌机等工具用碳刷等。
按使用方式
自然有力接触式碳刷、弹簧压紧式碳刷、旋转有力定向碳刷等。
应用领域
随着电机制造业的发展，电机用电刷的系列品种不断增加，已能生产石墨矿电刷、电化石墨电刷、金属石墨电刷、高阻电刷等13个系列，93个品种。
碳刷的应用范围较广，主要用在发电机、电动机等领域，在交流电机、直流电机上都有碳刷。例如：集电环碳刷、轨道交通牵引电机用碳刷、电钻、割草机、打磨机、搅拌机等工具。
碳棒、电刷、密封材料已出口销往香港特别行政区、美国、东南亚等10几个国家和地区。
1991年，南区电碳厂开发研制的D313电机用电刷、S78电机用电刷、D3741G/D371F机车牵引电刷等3个类型4个品牌的电碳制品通过了省级技术鉴定。其中D313电刷是为适应国内钢铁工业引进高速线材精轧电机的需要而研制的，该产品具有电阻率高、滑动性能好、使用寿命长等特点，产品性能指标接近国际同类产品水平，属国内首创，结束了从德国、英国、美国等国家进口电刷的历史。
1993年10月，从上海电机技术研究所采购动态实验机投入使用，使产品加工精度及检测手段达到国际电工产品标准。1998年，该厂确定以铁路机车电刷为支柱产品。1999年12月，该厂的机电产品扩散申请获铁道部机车产品验收部门批准，机车牵引电刷正式进军铁路市场。主要产品为D、J系列两大类，被华南、华中地区、西南、西北等60多个机务段及高性能机车使用，铁路电刷产品占工厂总产量的40%~50%。2000年，市电碳厂完成改制，成立株洲新方圆电碳有限公司。同年，该公司“ZT”牌电机用电刷广泛应用于铁路、汽车运输等领域。
性能
电刷技术性能主要项目包括有电阻系数、硬度，一对电刷上的接触电压降，摩擦系数，50h磨损等。电阻系数是衡量导电性能的一个物理量。230V时电刷电阻系数可以选大些，120V电刷电阻系数则要选小些，相同功率的电动机120V电机电流比230V大，如果选相同的电阻率的电刷，则120V电机的电刷易发热，刷握温度可能超差。
一对电刷的接触电压降就是电流流入电刷经过换向器再流到电刷的电压。当电刷与换向器互相接触，并在外力作用下发生运动时在接触面产生的切向阻力，称为摩擦力。摩擦力与弹簧压力的比值，即为电刷与换向器摩擦系数。50h磨损值：在规定的实验条件下，电刷在而定电流密度及规定单位压力下，换向器线速度为15m/s时，电刷磨50h的磨损量。
性能
碳刷使用性能良好的标志主要有以下几方面：
直接观察
碳刷应当倒角得体、规格适当、结构规范、导线的截面和长度符合要求，没有松动、脱落、破损、掉边、掉角、卡等现象。
使用情况
碳刷使用性能良好的标志主要有以下几种情况：
A.使用寿命长并且不磨损换向器或集电环，不使换向器出现划痕、不平、烧蚀、拉丝等。
B.具有良好的换向和集流性能，且能量损耗小。
C.碳刷运行时，不过热，噪音小，不破损，刷辫不变色，不烧蚀。
D.运行过程中，能够在换向器或集电环表面较快地形成一层均匀。
仪器检测
碳刷应当符合国家部颁标准。通过仪器可对碳刷按照《碳刷技术性能表》所要求的性能进行检测。如碳刷的电阻率、洛氏硬度、体积密度、电流密度、接触电压降、摩擦系数、50小时磨损、允许圆周速度、单位压力，甚至金属含量的大小等等。不知这些参数都是怎么测得的。有会的专家给指点一下。
选择
选择碳刷时需要考虑以下三个方面的因素：
碳刷型号选择
为了保障电机的正常运行，准确选择碳刷型号十分重要，因制造电刷时所选用的原材料和工艺不同，其技术机能也有差异。因此在选择电刷时，应综合考虑电刷的机能和电机对电刷的要求。碳刷使用机能良好标志应该为：
安装
安装流程
碳刷安装注意事项:碳刷安装工作务必要仔细。检查的工作是必要的。在您购买碳刷时，JINS会附上简易的安装检查表供您使用。碳刷安装流程:自然磨合方式安装流程:断电确认>卸下旧碳刷>去除旧碳化膜(更换不同材质碳刷时或碳化膜过厚时需进行此作业)>清洁电机内部>安装新碳刷>安装检查>进行自然磨合(约0.5-3小时，视大小不同情况)>完成人工磨合方式安装流程:断电确认> 卸下旧碳刷>安装新碳刷>进行磨合工作>去除旧碳化膜(更换不同材质碳刷时或碳化膜过厚时需进行此作业)>进行电机内部清洁工作>安装检查>完成工具磨合方式安装流程:断电确认>卸下旧碳刷>安装新碳刷>安装检查>进行去膜(更换不同材质碳刷时或碳化膜过厚时需进行此作业)及磨合工作>安装检查>完成。
工业碳刷安装注意事项
碳刷使用前事项说明:碳刷的磨合(QW):刷子摩擦面与转动件摩擦面的接触要完全，电流的传输才会均匀。若未进行磨合工作，电机运转时将会有起火的危险。磨合的方式有以下:自然磨合:在碳刷安装好后，启动电机运转于无载情况下，使其自然磨合(约0.5-3小时，视大小不同情况)，人工磨合:在电机断电情况下，以砂纸进行磨合工作。工具磨合:以磨石等维护工具在启动电机运转于无载情况下进行磨合工作，需专业人员才可执行。使用前将去除碳化膜(FW)。
禁止在同一机械内安装不同厂牌及不同材质的碳刷。特别注意安装时弹簧上压是否良好，是否妨碍碳刷的使用。注意铝线固定螺栓是否稳固及固定方式是否防碍碳刷使用。不可有水污、油渍沾到碳刷及转动件摩擦面。
检查项目
(1)碳刷与滑环接触良好，接触面无积垢，无冒火现象，无异常声音。
(2)碳刷在刷框内无颐振、摇摆、卡涩现象。
(3)碳刷无破损或过短，(不小于30mm)。
(4)压簧无脱落断裂现象，每只碳刷的压簧压力应墓本相等[用弹簧秤侧量:(2×5.88±7)牛顿]。
(5)届确完整且连接良好，压接螺丝无松动脱落，无发热及触碰机壳的现象。
(6)刷框和刷架清洁，积垢严重时应联系检修用吹风机吹扫清理。
(7)碳刷及滑环表面无过热变色现象，滑环表面温度不大于120t，滑环出风温度不大于65℃。
注意事项
在同一电机上，应选择使用同一型号、同一制造厂的碳刷。由于不同制造厂生产的碳刷性能差别很大，甚至同一制造厂在不同时间生产的碳刷性能也有所差别。因而，针对同一电机来说，应尽量选择同一型号同一制造厂，最好是同一时间生产的碳刷，以防止由于碳刷性能上的差异造成并联碳刷电流分布的不平衡，影响电机的正常运行。
对于个别换向特别困难的大中型电机，可选择采用分辫碳刷。目的是以增加碳刷内短路电流的方式来改善换向性能。对于单向旋转换向困难的电机，可选择采用组合碳刷。即滑入边选择使用润滑性能好、成膜能力强的低电阻石墨基电化石墨碳刷，滑出边选择使用换向性能好的高电阻率的碳黑基电化石墨碳刷。这样既易形成氧化膜，又对换向性能起到极大的改善作用。在滑出边也可采用碳纤维复合碳刷，突出利用其灭弧能力强的特点，从而使电机的运行取得最佳效果。
更换
碳刷磨损到一定程度要更换新的碳刷,更换时最好一次全部更换,如果新旧混用,可能会出现电流分布不均匀的现象。对于大型机组,停机更换碳刷,势必影响生产,在不停机的情况下更换电刷的常用做法是每次更换20%的电刷(即每台电机的每个刷杆的20%),每次间隔适当时间，待磨合后再逐步更换其余电刷，以保证机组的正常连续运行。
要求
当碳刷出现以下几种情况时应进行更换：1、磨损严重（不足原长的1/3）；2、损坏严重；3、碳刷与滑环接触面不足70%。
注意事项
（1）严禁两人同时工作；
（2）工作时必须将衣服和袖口扣好，以免被转动部分绞伤；
（3）工作时站在绝缘垫上；
（4）严禁同时触摸两极或一极对地；
（5）同一机组应使用同一型号碳刷；来源困难，可使用不同型号的碳刷（同一级仍然保证同一型号），但是必须事先征的领导同意；
（6）在碳刷上部低于刷握或与刷握一样平时应立即更换。
故障处理
参考资料
电机常用碳刷的性能和结构是什么?.搜狐网.2023-12-05
正文 1.碳刷分类 2.碳刷的功能特点 3.碳刷选型要点.与非网.2023-12-05
碳刷使用性能良好的标志主要有以下几种情况.碳刷.2023-12-06
准确选择碳刷型号是十分重要的，因为制造电刷时所选用的原材料和工艺不同.碳刷.2023-12-06
电机与碳刷.道客巴巴.2023-12-06
发电机碳刷、滑环的检查项目有哪些.碳刷.2023-12-06