电动工具之碳刷技术
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目录
炭刷的种类及用途 炭刷的基本知识 换向皮膜 安全炭刷 炭刷的主要制造过程 主要生产、检测设备 炭刷与EMC 电动工具电机用主要炭刷材料物理参数一览表 电动工具试验结果
炭刷的种类及用途
一般产业用
炭
刷
电气石墨质
电装用
触点用
树脂系
吸尘器 其他家电产品
炭素石墨系
石墨质
银石墨质
铜石墨质
电动工具
金属石墨炭刷
换向器热处理：200℃-12小时。
炭刷的基本知识
5.3、弹簧压强的配合
种 类 材质名 351A 105S X系列 MF-401 起始压强 KPa 电气石墨质 炭素石墨质 树脂系 金属石墨 40~50 50~70 50~60 50~60 终了压强 KPa 20~30 30~40 25~35 25~35
电动工具试验结果——炭刷寿命实验
石材切割机：
电机参数：AC220v 1200w n0=12000rpm(输出) 试验方式：NL(5s) - 960w(20s) - NL(5s) - 1200w(10s) - OFF(15s) 炭刷尺寸：5*11*15 mm
140 120 100 80 60 40 20 0 原装 105S T-103 T-101 T-102 T-201 54 104 121 117
炭刷的基本知识
3、炭的性质 a）轻； b）良好的电传导性； c）良好的热传导性； d）自润滑性。 4、炭刷的主要物理参数对性能的影响 电阻率——电阻率越高，对火花压制越有利；电压降会增加，电机 的效率会下降；同时，炭刷的温升会增加，有可能会导致炭刷胀死在刷 架中。 抗折强度——抗折强度越高，炭刷越耐磨。 硬度——硬度越高，炭刷越耐磨，噪音会增大；同时对换向器的磨 损也会增加。
EMI和炭刷后处理的关系
浸渍处理: 通常情况下我们可以通过对炭刷进行浸渍的方式来改善EMI性能；但 是，含浸受到基础材料的开口方式的影响会产生很大的偏差，同时，浸 渍油在实际使用过程中会有挥发的情况，会对实际使用过程产生影响。
双层炭刷： ①.炭刷中间加入绝缘的粘结胶带，可以提高炭刷的换向性能（如三 明治式炭刷）； ②.炭刷是由两部分组成，其中初期的接触部分使用天然石墨等光滑 的材料，剩余部分使用其他材质。现实意义不大。
炭刷的基本知识
弹簧弹力与炭刷的机械磨损和电气 磨损关系如下：
Brush Wear rate mm/100hour
5 4 3 2 1 0 0
Mecanical
弹簧弹力↑→机械磨损↑→电气磨损↓ 弹簧弹力↓→机械磨损↓→电气磨损↑ 关系图如右图所示。 5.2、炭刷对换向器的要求 在电机的整个运行过程中，炭刷始 终和换向器接触着，不停地对电流进行 换向。 在电机的高速运行过程中，对换向 器的硬度、片间高度差、真圆度和稳定 性有很高的要求。
EMI和电机结构的关系
磁场线圈： 在定子上，如果磁场线圈的绕线从定子的槽角处露出来的话，磁力 线就会混乱，会对EMI产生非常恶劣的影响。
定子的分割中心： 有的电机在制造定子时为了提高工作效率，将定子分成两半，每半 边绕好线圈后再焊接到一起。在这种情况下，如果压板无法绝缘的话， 共同焊接部分的磁力线就会混乱，也会对整流和EMI特性产生恶劣的影 响。
炭刷的基本知识
涡
簧
压
簧
扭
簧
扭
簧
炭刷的基本知识
5.4、炭刷和刷架的配合间隙
种 铜 类 套 材质名 黄 铜 351A
105S BX-388
厚度公差 0~+0.2 -0.05~-0.15 -0.05~-0.15 -0.10~-0.20 -0.10~-0.20
宽度公差 0~+0.1 -0.02~-0.07 -0.02~-0.07 -0.07~-0.12 -0.05~-0.15
压 机
隧道炉
埋线机
刷架的主要生产设备
炭刷的主要检测设备
密 度 C型肖氏硬度计 电阻率测试仪
材料试验机
影像仪
弹簧试验机
EMC性能相关
EMC----Electromagnetic Compatibility(电磁兼容） 是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰（EMI）和电磁敏感（EMS） 的问题：即怎样使在同一电磁环境下工作的各种电子电气设备、器件或系统， 都能够正常工作。 随着社会的日益进步，人们使用各种电器的机会也越来越多，这些电子设 备在给我们带来生活便利的同时，也给我们带来了电磁污染。而这些电磁污染 则又反过来影响我们使用的电子设备，对我们的电子讯号产生影响，影响我们 对电子设备的使用。 总之，有电流通过就会存在EMC问题。 对于常规的电机来说仅存在EMI问题，如果有自动化控制系统的电机，则 可能还存在EMS问题。
铜 套
炭 刷
电气石墨质 炭素石墨质 树脂系 金属石墨
X系列 MF-401
间隙
上述内容仅作参考
换向皮膜
换向器皮膜 =导电性＋润滑性皮膜 换向器皮膜必须保持适当的厚度。
磨削作用过剩材质，或低 温、低湿度的状态下使用
皮膜太薄
增加换向器和炭刷的机械磨 损
换向器皮膜的厚度控制较 好。磨削作用和皮膜形成 作用的平衡。并且火花小。 炭刷材质的皮膜形成 作用强，缺乏研磨性。 或者温度高，火花 大。
20
40
Electrical
60
Total
80
Spring Pressure KPa
炭刷的基本知识
根据STI的经验，除了片间绝缘性能，换向器的性能还要包括以下 几个方面： 材 结 料：CuAg合金中，银的含量（P/T： 0.1%，V/C：0.3% ） 构：具有环状耐高温加固条结构。
真圆度： 在高温、高速、连续运行一段时间后的条件下检测 试验前： Max-Min ≤5μm；试验后：Max-Min ≤20μm； 相邻巴片间的高度差：≤0.5μm 表面粗糙度：Ra为0.8~1.2μm 硬 度：维氏105~115（HV）；布氏100~110（HB）
炭刷的基本知识
密度——密度对炭刷性能的影响最小。定性地讲，密度越高，炭刷 越耐磨。 综合来讲，电阻率和抗折强度对炭刷的性能起着决定性作用。这四 个参数是相互作用的。它们的影响作用如下： 密度↑→硬度↑→电阻率↓→抗折强度↑ 密度↓→硬度↓→电阻率↑→抗折强度↓ 5、炭刷与弹簧和换向器的关系 炭刷、弹簧和换向器是电机整流（换向）系统的三大核心部件。它 们三者的配合对电机的性能起着至关重要的作用。 5.1、炭刷对弹簧的要求 炭刷与换向器的接触是靠弹簧的压力决定的。炭刷的磨损简单地分 为：机械磨损和电气磨损两种。
直流工业电机、大电流密度 电动工具 电动工具、园林工具、小家 电 吸尘器、小家电 直流电机
用
途
弹簧压力的设计，及所需要的炭刷材料需要经过试验验证，方可实施。 上表中所列数值仅作参考。 由于炭刷材料的特殊性——相对弹簧、刷架和换向器而言比较脆弱，弹 簧对炭刷的压力最好应为面接触（涡簧），次之为线接触（压簧），尽量避 免点接触（扭簧），否则炭刷易发生开裂。若电机结构的局限性必须为扭 簧，应在与炭刷接触部位增加直线段，如下页所示。
炭刷在电机中的EMI机理
火 花 炭 刷
整 流 子 片 整 流 子 片
如图所示：电机转动时，炭刷在换向器巴片上滑动。炭刷的作 用是：相邻的两个巴片被炭刷短路，与之相连的电动机绕组上流过 很大的短路电流。当炭刷脱离前一个巴片向后一个巴片滑动时，电 机绕组瞬时开路，产生很大的反电动势，从而触发炭刷与前一个巴 片之间的放电火花，这是同利用开关断开电感负载的情况是一样的 （日常经验：拔出插头时产生放电火花）。只是在电机中由于炭刷 不停地在换向器的巴片组上滑动，放电火花将连续地周期性发生。 在这个过程中产生的放电火花在电磁波中为尖峰瞬变噪声，这 些噪声会延着电机机壳，导线向周围空间进行辐射。 从电磁兼容的角度来看脉冲的频谱带太宽是我们不希望的，因 为高频成分比低频成分是更容易通过辐射或偶合途径传播的，这样 的话非常容易对其他设备产生影响（注：随着目前电动工具的智能 化，放电火花会对电动工具里的电子线路产生影响，从而影响工具 使用）。
导 线
一轴式
压簧时使用
埋线铜粉 绝缘片 止动弹簧 止动安全子
由于安全炭刷的结构复杂，加工难度高，价格 较高，故一般与普通炭刷成对使用，且同时更 换。
二轴式
Leabharlann Baidu
涡簧时使用
炭刷的主要制造过程
TOYO K
上 压
碳 刷 生 产 工 艺 流 程 图
下 压
TOYO K 上海东洋炭素工业有限公司
炭刷的主要生产设备
炭刷的基本知识
1、炭刷的发展史 1836年，Pixii发明了带整流子（换向器）的直流电机，使用铜作 为电刷，电刷由此诞生。铜电刷缺乏弹性，接触很不稳定。到1883 年，Forbs首次使用炭素材料制成了电刷。当时的电刷是用粘结剂把无 定型炭固定住。它的研磨性较大，电流容量较小，缺乏均一性。直到 1896年，E.G.Acheson成功地生产出了人造石墨，具备了电刷要求的 特性，用炭做的电刷 ——“炭刷”随之诞生。 2、炭刷的作用 炭刷的作用是在电机的固定部件与旋转部件——整流子（换向器） 或集电环之间传导电流。在直流电机和交流电机中，被炭刷短路的线 圈的电流方向在接触过程中改变180°。
转子转动方向
图示：炭刷同换向 器巴片的放电火花
EMI和炭刷的关系
★ 炭刷的材质——炭刷的材质应该与电机的类型相匹配。一般而言，电阻率大的 炭刷的换向性能好，火花小，EMI性能好； ★ 炭刷的压制方式——相对而言，平压制品的片间阻抗大，对压制换向火花有 益，EMI性能好； ★ 炭刷同换向器的接触面的粗糙程度——如果过于粗糙，炭刷与换向器的接触会 不稳定，增大机械磨损；相反，如果过于细腻的话，换向器的表面也不容 易形成皮膜，EMI也会不好； ★ 炭刷同换向器巴片的覆盖程度——炭刷同巴片的宽度比例也会对EMI性能产生 影响。经验上讲，电动工具用炭刷的覆盖范围在1.3~1.7巴片之间； ★ 炭刷的硬度——相对而言，炭刷的硬度越小，炭刷同整流子的接触性能越好， 炭刷的跟随性越好，EMI性能越好； ★ 炭刷的弹性模量——一般认为，弹性模量小的炭刷换向性能好，整个换向系统 的运行也比较平稳，炭刷在运行过程中的弹跳能力也小，换向性能好。
适当皮膜
炭刷的磨损小，效率高
皮膜过剩
温升过高，磨损过大.
换向皮膜
火花较小，皮膜的厚度适当。 在换向器表面形成均匀的很薄的皮膜。
火花为中到大时，换向器表面发黑。 炭刷具有一定的磨削性，但不充分。
皮膜过厚。 由于火花过大，炭刷的炭粉黏附在换向器表面。 炭刷缺乏磨削性。
安全炭刷的工作机理
无止动装置
当炭刷过度磨损时，炭刷的弹簧压力下 降，产生大火花。
由于火花过大，造成换向器的表面受损。 严重时，炭刷中的导线将换向器的表面破 坏，第二副炭刷的寿命变短。 有止动装置 当炭刷磨损至设定长度时，安全子会被 弹出，快速地将电流切断。不会伤及换 向器的表面。
由于换向器的表面未被磨损，可以确 保第二副炭刷及以后更换的炭刷也能 达到第一副炭刷同样的使用寿命。
安全炭刷的两种结构
电动工具电机用主要炭刷材料物理参数一览表
材 料 密 度 (g/cm3) 105S BX-388 RB-79 T-103 T-201 T-202 T-301 1.55 1.62 1.64 1.60 1.59 1.55 1.54 肖氏硬度 —— 36 35 34 34 40 37 39 电阻率 (μΩ·m) 390 900 390 400 650 850 1200 抗折强度 (MPa) 24 20 23 19 25 23 22
EMI和其他零部件的关系
弹簧压力——提高炭刷弹簧的压力，会改善炭刷同换向器的接触状况， EMI性能得到一定改善，但是同时机械磨损会增加，会影响炭刷的使用寿 命。 炭刷刷架——刷架的头部与换向器的安装距离要适当。太近的话会从刷架 那里通过电流；同时，刷架的材质方面：虽然金属材质的材料尺寸方面比 较准确但是比较容易吸收电机在运行时产生的热量，温度容易提高。 转子的轴承——转子的轴承的滑动性必须很好才行，否则会影响整个系统 的换向及炭刷的寿命。
EMI检测设备
结 论
由于换向产生的放电火花属于高频电磁波，所以炭 刷主要影响EMI性能中的功率项目，对电压项目的影响相 对较小。 炭刷作为整个电机中很小的一个零件，其对EMI性能 的影响是相当小的。电机的设计理念及制造工艺才对EMI 性能起决定性的作用。当存在EMI要求时，我们不能也不 可能完全寄希望于炭刷来解决所有的EMI问题。
炭刷的种类及用途 炭刷的基本知识 换向皮膜 安全炭刷 炭刷的主要制造过程 主要生产、检测设备 炭刷与EMC 电动工具电机用主要炭刷材料物理参数一览表 电动工具试验结果
炭刷的种类及用途
一般产业用
炭
刷
电气石墨质
电装用
触点用
树脂系
吸尘器 其他家电产品
炭素石墨系
石墨质
银石墨质
铜石墨质
电动工具
金属石墨炭刷
换向器热处理：200℃-12小时。
炭刷的基本知识
5.3、弹簧压强的配合
种 类 材质名 351A 105S X系列 MF-401 起始压强 KPa 电气石墨质 炭素石墨质 树脂系 金属石墨 40~50 50~70 50~60 50~60 终了压强 KPa 20~30 30~40 25~35 25~35
电动工具试验结果——炭刷寿命实验
石材切割机：
电机参数：AC220v 1200w n0=12000rpm(输出) 试验方式：NL(5s) - 960w(20s) - NL(5s) - 1200w(10s) - OFF(15s) 炭刷尺寸：5*11*15 mm
140 120 100 80 60 40 20 0 原装 105S T-103 T-101 T-102 T-201 54 104 121 117
炭刷的基本知识
3、炭的性质 a）轻； b）良好的电传导性； c）良好的热传导性； d）自润滑性。 4、炭刷的主要物理参数对性能的影响 电阻率——电阻率越高，对火花压制越有利；电压降会增加，电机 的效率会下降；同时，炭刷的温升会增加，有可能会导致炭刷胀死在刷 架中。 抗折强度——抗折强度越高，炭刷越耐磨。 硬度——硬度越高，炭刷越耐磨，噪音会增大；同时对换向器的磨 损也会增加。
EMI和炭刷后处理的关系
浸渍处理: 通常情况下我们可以通过对炭刷进行浸渍的方式来改善EMI性能；但 是，含浸受到基础材料的开口方式的影响会产生很大的偏差，同时，浸 渍油在实际使用过程中会有挥发的情况，会对实际使用过程产生影响。
双层炭刷： ①.炭刷中间加入绝缘的粘结胶带，可以提高炭刷的换向性能（如三 明治式炭刷）； ②.炭刷是由两部分组成，其中初期的接触部分使用天然石墨等光滑 的材料，剩余部分使用其他材质。现实意义不大。
炭刷的基本知识
弹簧弹力与炭刷的机械磨损和电气 磨损关系如下：
Brush Wear rate mm/100hour
5 4 3 2 1 0 0
Mecanical
弹簧弹力↑→机械磨损↑→电气磨损↓ 弹簧弹力↓→机械磨损↓→电气磨损↑ 关系图如右图所示。 5.2、炭刷对换向器的要求 在电机的整个运行过程中，炭刷始 终和换向器接触着，不停地对电流进行 换向。 在电机的高速运行过程中，对换向 器的硬度、片间高度差、真圆度和稳定 性有很高的要求。
EMI和电机结构的关系
磁场线圈： 在定子上，如果磁场线圈的绕线从定子的槽角处露出来的话，磁力 线就会混乱，会对EMI产生非常恶劣的影响。
定子的分割中心： 有的电机在制造定子时为了提高工作效率，将定子分成两半，每半 边绕好线圈后再焊接到一起。在这种情况下，如果压板无法绝缘的话， 共同焊接部分的磁力线就会混乱，也会对整流和EMI特性产生恶劣的影 响。
炭刷的基本知识
涡
簧
压
簧
扭
簧
扭
簧
炭刷的基本知识
5.4、炭刷和刷架的配合间隙
种 铜 类 套 材质名 黄 铜 351A
105S BX-388
厚度公差 0~+0.2 -0.05~-0.15 -0.05~-0.15 -0.10~-0.20 -0.10~-0.20
宽度公差 0~+0.1 -0.02~-0.07 -0.02~-0.07 -0.07~-0.12 -0.05~-0.15
压 机
隧道炉
埋线机
刷架的主要生产设备
炭刷的主要检测设备
密 度 C型肖氏硬度计 电阻率测试仪
材料试验机
影像仪
弹簧试验机
EMC性能相关
EMC----Electromagnetic Compatibility(电磁兼容） 是一门新兴的综合性学科，主要研究电磁干扰（EMI）和电磁敏感（EMS） 的问题：即怎样使在同一电磁环境下工作的各种电子电气设备、器件或系统， 都能够正常工作。 随着社会的日益进步，人们使用各种电器的机会也越来越多，这些电子设 备在给我们带来生活便利的同时，也给我们带来了电磁污染。而这些电磁污染 则又反过来影响我们使用的电子设备，对我们的电子讯号产生影响，影响我们 对电子设备的使用。 总之，有电流通过就会存在EMC问题。 对于常规的电机来说仅存在EMI问题，如果有自动化控制系统的电机，则 可能还存在EMS问题。
铜 套
炭 刷
电气石墨质 炭素石墨质 树脂系 金属石墨
X系列 MF-401
间隙
上述内容仅作参考
换向皮膜
换向器皮膜 =导电性＋润滑性皮膜 换向器皮膜必须保持适当的厚度。
磨削作用过剩材质，或低 温、低湿度的状态下使用
皮膜太薄
增加换向器和炭刷的机械磨 损
换向器皮膜的厚度控制较 好。磨削作用和皮膜形成 作用的平衡。并且火花小。 炭刷材质的皮膜形成 作用强，缺乏研磨性。 或者温度高，火花 大。
20
40
Electrical
60
Total
80
Spring Pressure KPa
炭刷的基本知识
根据STI的经验，除了片间绝缘性能，换向器的性能还要包括以下 几个方面： 材 结 料：CuAg合金中，银的含量（P/T： 0.1%，V/C：0.3% ） 构：具有环状耐高温加固条结构。
真圆度： 在高温、高速、连续运行一段时间后的条件下检测 试验前： Max-Min ≤5μm；试验后：Max-Min ≤20μm； 相邻巴片间的高度差：≤0.5μm 表面粗糙度：Ra为0.8~1.2μm 硬 度：维氏105~115（HV）；布氏100~110（HB）
炭刷的基本知识
密度——密度对炭刷性能的影响最小。定性地讲，密度越高，炭刷 越耐磨。 综合来讲，电阻率和抗折强度对炭刷的性能起着决定性作用。这四 个参数是相互作用的。它们的影响作用如下： 密度↑→硬度↑→电阻率↓→抗折强度↑ 密度↓→硬度↓→电阻率↑→抗折强度↓ 5、炭刷与弹簧和换向器的关系 炭刷、弹簧和换向器是电机整流（换向）系统的三大核心部件。它 们三者的配合对电机的性能起着至关重要的作用。 5.1、炭刷对弹簧的要求 炭刷与换向器的接触是靠弹簧的压力决定的。炭刷的磨损简单地分 为：机械磨损和电气磨损两种。
直流工业电机、大电流密度 电动工具 电动工具、园林工具、小家 电 吸尘器、小家电 直流电机
用
途
弹簧压力的设计，及所需要的炭刷材料需要经过试验验证，方可实施。 上表中所列数值仅作参考。 由于炭刷材料的特殊性——相对弹簧、刷架和换向器而言比较脆弱，弹 簧对炭刷的压力最好应为面接触（涡簧），次之为线接触（压簧），尽量避 免点接触（扭簧），否则炭刷易发生开裂。若电机结构的局限性必须为扭 簧，应在与炭刷接触部位增加直线段，如下页所示。
炭刷在电机中的EMI机理
火 花 炭 刷
整 流 子 片 整 流 子 片
如图所示：电机转动时，炭刷在换向器巴片上滑动。炭刷的作 用是：相邻的两个巴片被炭刷短路，与之相连的电动机绕组上流过 很大的短路电流。当炭刷脱离前一个巴片向后一个巴片滑动时，电 机绕组瞬时开路，产生很大的反电动势，从而触发炭刷与前一个巴 片之间的放电火花，这是同利用开关断开电感负载的情况是一样的 （日常经验：拔出插头时产生放电火花）。只是在电机中由于炭刷 不停地在换向器的巴片组上滑动，放电火花将连续地周期性发生。 在这个过程中产生的放电火花在电磁波中为尖峰瞬变噪声，这 些噪声会延着电机机壳，导线向周围空间进行辐射。 从电磁兼容的角度来看脉冲的频谱带太宽是我们不希望的，因 为高频成分比低频成分是更容易通过辐射或偶合途径传播的，这样 的话非常容易对其他设备产生影响（注：随着目前电动工具的智能 化，放电火花会对电动工具里的电子线路产生影响，从而影响工具 使用）。
导 线
一轴式
压簧时使用
埋线铜粉 绝缘片 止动弹簧 止动安全子
由于安全炭刷的结构复杂，加工难度高，价格 较高，故一般与普通炭刷成对使用，且同时更 换。
二轴式
Leabharlann Baidu
涡簧时使用
炭刷的主要制造过程
TOYO K
上 压
碳 刷 生 产 工 艺 流 程 图
下 压
TOYO K 上海东洋炭素工业有限公司
炭刷的主要生产设备
炭刷的基本知识
1、炭刷的发展史 1836年，Pixii发明了带整流子（换向器）的直流电机，使用铜作 为电刷，电刷由此诞生。铜电刷缺乏弹性，接触很不稳定。到1883 年，Forbs首次使用炭素材料制成了电刷。当时的电刷是用粘结剂把无 定型炭固定住。它的研磨性较大，电流容量较小，缺乏均一性。直到 1896年，E.G.Acheson成功地生产出了人造石墨，具备了电刷要求的 特性，用炭做的电刷 ——“炭刷”随之诞生。 2、炭刷的作用 炭刷的作用是在电机的固定部件与旋转部件——整流子（换向器） 或集电环之间传导电流。在直流电机和交流电机中，被炭刷短路的线 圈的电流方向在接触过程中改变180°。
转子转动方向
图示：炭刷同换向 器巴片的放电火花
EMI和炭刷的关系
★ 炭刷的材质——炭刷的材质应该与电机的类型相匹配。一般而言，电阻率大的 炭刷的换向性能好，火花小，EMI性能好； ★ 炭刷的压制方式——相对而言，平压制品的片间阻抗大，对压制换向火花有 益，EMI性能好； ★ 炭刷同换向器的接触面的粗糙程度——如果过于粗糙，炭刷与换向器的接触会 不稳定，增大机械磨损；相反，如果过于细腻的话，换向器的表面也不容 易形成皮膜，EMI也会不好； ★ 炭刷同换向器巴片的覆盖程度——炭刷同巴片的宽度比例也会对EMI性能产生 影响。经验上讲，电动工具用炭刷的覆盖范围在1.3~1.7巴片之间； ★ 炭刷的硬度——相对而言，炭刷的硬度越小，炭刷同整流子的接触性能越好， 炭刷的跟随性越好，EMI性能越好； ★ 炭刷的弹性模量——一般认为，弹性模量小的炭刷换向性能好，整个换向系统 的运行也比较平稳，炭刷在运行过程中的弹跳能力也小，换向性能好。
适当皮膜
炭刷的磨损小，效率高
皮膜过剩
温升过高，磨损过大.
换向皮膜
火花较小，皮膜的厚度适当。 在换向器表面形成均匀的很薄的皮膜。
火花为中到大时，换向器表面发黑。 炭刷具有一定的磨削性，但不充分。
皮膜过厚。 由于火花过大，炭刷的炭粉黏附在换向器表面。 炭刷缺乏磨削性。
安全炭刷的工作机理
无止动装置
当炭刷过度磨损时，炭刷的弹簧压力下 降，产生大火花。
由于火花过大，造成换向器的表面受损。 严重时，炭刷中的导线将换向器的表面破 坏，第二副炭刷的寿命变短。 有止动装置 当炭刷磨损至设定长度时，安全子会被 弹出，快速地将电流切断。不会伤及换 向器的表面。
由于换向器的表面未被磨损，可以确 保第二副炭刷及以后更换的炭刷也能 达到第一副炭刷同样的使用寿命。
安全炭刷的两种结构
电动工具电机用主要炭刷材料物理参数一览表
材 料 密 度 (g/cm3) 105S BX-388 RB-79 T-103 T-201 T-202 T-301 1.55 1.62 1.64 1.60 1.59 1.55 1.54 肖氏硬度 —— 36 35 34 34 40 37 39 电阻率 (μΩ·m) 390 900 390 400 650 850 1200 抗折强度 (MPa) 24 20 23 19 25 23 22
EMI和其他零部件的关系
弹簧压力——提高炭刷弹簧的压力，会改善炭刷同换向器的接触状况， EMI性能得到一定改善，但是同时机械磨损会增加，会影响炭刷的使用寿 命。 炭刷刷架——刷架的头部与换向器的安装距离要适当。太近的话会从刷架 那里通过电流；同时，刷架的材质方面：虽然金属材质的材料尺寸方面比 较准确但是比较容易吸收电机在运行时产生的热量，温度容易提高。 转子的轴承——转子的轴承的滑动性必须很好才行，否则会影响整个系统 的换向及炭刷的寿命。
EMI检测设备
结 论
由于换向产生的放电火花属于高频电磁波，所以炭 刷主要影响EMI性能中的功率项目，对电压项目的影响相 对较小。 炭刷作为整个电机中很小的一个零件，其对EMI性能 的影响是相当小的。电机的设计理念及制造工艺才对EMI 性能起决定性的作用。当存在EMI要求时，我们不能也不 可能完全寄希望于炭刷来解决所有的EMI问题。