1、電刷組件的結構和裝配微電機制造工藝學概述電刷組件的結構和裝配 電刷與換向器或電刷與集電環(huán)構成滑動接觸。電刷的主要作用是引入或輸出電流、電壓。電刷和電刷組件間的滑動接觸應穩(wěn)定可靠，有良好的潤滑和耐磨損性能，并具有良好的導電性、較小的電阻系數(shù)，還要求有良好的導熱性以及抑制火花的產生和耐火花燒灼的性能。電刷組件的結構和裝配 微電機使用的電刷及其壓緊彈簧有多種型式。主要有石墨類電刷，配以各種壓緊彈簧組件，以及絲片狀彈簧電刷等。 由于石墨類電刷有一定截面積和高度，所以多數(shù)需要設置刷盒、彈簧、刷握等，并將它們固定在端蓋上。常把電刷和固定電刷的刷盒、彈簧、刷握等部件的總體叫電刷組件。 電刷組件既要準確保證電

2、刷在換向器或集電環(huán)上的位置，又要保證電刷與換向器或集電環(huán)的滑動接觸穩(wěn)定可拿靠。因此，結構上常需精心設計和加工，安裝要求也較高。 對金屬彈簧電刷，主要依靠金屬電刷片或電刷絲自己的彈力，將其壓在換向器或集電環(huán)上一般只需將絲、片狀金屬電刷一端固定，而不需另設刷盒和刷握等，故結構和加工都比較簡單，適用于尺寸小、電流小、電壓低的情況。 一、石墨電刷組件一、石墨電刷組件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見表8-11。從表8-11著到，天然石墨電刷和電化石墨電刷電阻系數(shù)和電刷壓降較大，比較耐磨，允許使用的線速度較高（可達507

3、0米秒）。金屬石墨電刷電阻系數(shù)和電刷壓降較小，耐磨性能較差允許使用的線速度較低，約1535米秒。這些電刷都有系列產品，其尺寸和公差都有標準。標準尺寸按t(厚）Xa（寬)Xr(高)。尺寸t、a、r的組合見表8-12。尺寸t、a、r的公差見表8-13。 電刷牌號的確定應根據(jù)電機種類、容量、電壓、轉速和環(huán)境條件，以及表8-11所列各項性能進行選擇。2.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(huán)上的安裝方向分為：徑向式、后傾式和前傾式三種，如圖8-34(a)、(b),、(c)所示。 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，則必須采用徑向安裝結構。單方向旋轉的電機采

4、用徑向電刷時，還可以采用上端面傾斜式，如圖835。電刷對刷盒前壁有一個適當?shù)目烤o分力，可以提高電刷工作的穩(wěn)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，常采用后傾式結構，如圖8-34(b)。后傾角度大約在300左右，這時電刷上的壓力F在切向的分量。FtFsinFt與電刷摩擦Fm方向相反，一般取FtFm，這可使電刷與刷璧之間的滑動摩擦減輕，提高電刷與換向器滑動接觸的靈活性，改新善換向性能。當FtFm時，電刷基本不與刷盒璧接觸電刷在刷盒中最靈活，但電刷工作穩(wěn)定性較差。 前傾式電刷在工作中被緊壓在刷盒側璧上，減振效果好，電刷工作穩(wěn)定性好，有利于減小火花因壓力

5、F的切向分量F.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150左右。在較大功率的同步發(fā)電機集電環(huán)上，前傾與后傾式電刷可成對使用，形成爪式刷握結構，如圖8-36。這種結構在直流力矩電機中也被采用，只是其彈黃一般采用金屬片。這種結構也適用于要求兩個方向旋轉的情況。在常用的徑向式結構中，彈簧加壓方式也有不同。如圖8-37(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。圖8-37 (d)為杠桿壓板式，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（

6、圖8-37(d)，彈簧壓力在電刷上的分量可基本保持不變，因為彈簧拉力F與加在電刷上的壓力F之間的關系為 FlF,l,式中l(wèi)與l1分別如圖8-37(d)所示。電刷磨損后，F(xiàn)變小而L相應有所增加，兩者的綜合可保持電刷壓力基本不變。圖8-38為蝸線彈簧電刷裝置結構。(a)為徑向式，(b)為后傾式。用兩個專用的螺拴，由專用工具定位，把刷盒固定在塑料壓制的電刷架上。蝸線彈簧可以用鈹青銅或彈簧鋼片制成刷盒可用黃銅、也可用鋁合金精密鑄造。盒式螺旋彈簧電刷裝置結構如圖8-39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，見圖1-10，這時它成為軸向式。這種電刷裝置結構多用于小功率直流電

7、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。這種結構用于小機座號直流電機。特點是結構比較簡單，便于安裝刷盒。劇盒可用黃銅或紫銅板沖壓而成，彈簧用不銹鋼絲或琴弦鋼絲卷制。 圖840為拉簧式電刷裝置。這種結構用于小機座號直流電機。特點是結構比較簡單，便于安裝刷盒。劇盒可用黃銅或紫銅板沖壓而成，彈簧用不銹鋼絲或琴弦鋼絲卷制。 3.電刷裝配的主要要求(1)使電刷在換向器或集電環(huán)上的位置和尺寸有足夠的精度，并使電刷與刷盒內壁間有合適的間隙。這樣既保證電刷在換向器上位置正確，也使電刷

8、在刷盒內活動自如，不滯住不偏斜。為此，刷盒下邊與換向器表面間距離不宜過大，如圖8-41所示。一般情況下距離可取為0.82.0毫米。過大，如圖8-41(6)，將使電刷偏斜。此外，刷盒也應有一定的剛度、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0.020.2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1.5-4.0牛頓厘米2范圍以內選取，對汽車摩托車起動電機最大可達68牛頓厘米2。(3)刷盒的固定部位應有足夠的剛度，以免使刷盒和刷架隨電刷產生振動。(4)電刷安裝后，需進行電機通電空載磨合，即電刷研磨（磨合）?？?/p>

9、以先在專用的砂輪機上預磨，經最后磨合使電刷與換向器表面之間的磨合面不少于電刷截面積的7080%。(5)電刷裝置安裝后，通過專用樣板等量具，檢驗刷盒的距離、刷盒內圓至端蓋中心線間的距離。并用測力計檢查電刷壓力并調整到要求數(shù)值。二、金屬彈簧電刷 對于小型直流力矩電機、錄音機電機和有滑動接勝的交流控制用微電機等，由于尺寸小，導引的電流不大，故多采用金屬彈簧電刷。其中一類如圖842所示，用金屬石墨塊或貴重金屬（銀及其合金等）塊焊接或鉚接在金屬彈簧刷片上。圖8-42(a)常用于自整角機、旋轉變壓器；(b)常用于小型力矩電機；(c)、(d)、(e)多用于小尺寸的直流伺服電機。為了減小噪聲，增加彈性壓力，電

10、刷片上可粘有橡膠帶或硅橡膠等。另一類如圖8-43、圖8-44所示，只有金屬絲或金屬片直接壓在換向器或集電環(huán)上。這些金屬絲或金屬片由沖制打彎成型，既是電刷又是刷架。它的主要要求是硬度較高，摩擦系數(shù)小，電噪聲低。 為了保證可靠接觸和耐磨，刷絲或刷片多采用耐磨、不銹蝕、接觸電阻穩(wěn)定的銅合金、貴重金屬及其合金，還有多元合金絲或片等。常用金屬電刷材料的規(guī)格和應用見表8-14。為了節(jié)省貴重金屬，提高耐磨性，可在鈹青銅片或絲上局部與換向器接觸處）鍍金?；虿捎勉y基合金（銀銅、銀鈀等）片，或用2-3根金鎳合金絲平行地焊接在薄導電片上等。金屬電刷一般經沖裁與彎形等工序，在級進式沖模中進行。關鍵要求是尺寸精度高，無毛刺，彎形處無裂紋，表面無劃痕