如何设计碳刷弹簧能够在电机的整个使用寿命内获得精确的压力

螺旋缠绕的硬化金属条组成了一个弹簧，用来储存机械能，一旦被卷绕并充满了势能，动力弹簧就可以释放出能量，以便在释放的情况下快速或缓慢地工作。大多数弹簧都是通过将弹簧材料紧紧缠绕在芯轴上并将自由端连接到壳体上而生产的。弹簧自然膨胀的趋势给主轴或壳体带来了动力，产生了可用的扭矩。所产生的总扭矩随着弹簧的绕紧而增加，随着弹簧的松开而减小，弹簧在电机壳体内部工作，并对中心轴（心轴）或壳体以及碳刷施加该扭转力。

最简单的弹簧提供的扭矩与储存的能量或弹簧缠绕的紧密程度成正比，恒定扭矩的动力弹簧将弹簧的自由端连接到更大的基准块上，弹簧以相同的方向或相反的方向绕在基准块上，这种结构允许弹簧放松，产生与弹簧线圈相切的稳定力。

电机弹簧选用原则

当电机的寿命要求较长时，电刷的厚度值一般设计较大，且将其置于固定在胶盖上的电刷桶內，此时，为了给电刷提供足够压力，保证其以一定压强接触换向器表面，并起到弹性补偿的作用，常用弹簧来代替电刷片提供弹力.其与电刷片主要有以下两点不同：

电刷弹簧仅对电刷提供弹力，而电刷片是与插头相连接，兼有传导電流的功能。电刷弹簧与电刷之间是分体式的，其位置是在电刷尾部，通过对电刷尾部的顶压来实现对电刷的弹性补偿及提供弹力作用；而在电刷片的结构中，电刷是通过电刷片翻边反扣在电刷片之上的，两者通过装配形成独立的整体。

由于受到位置的限制，电刷弹簧一般采用的是外臂扭转式结构，在电刷筒空间位置许可的情況下，也有采用压缩式弹簧结构。

电机弹簧的材料

由于电刷弹簧主要起提供弹力的作用，故其材料首先应具有较高的弹性极限，疲劳极限，足够的冲击韧性和良好的热处理性能，同时，由于电机工作环境的影响，常对材料的耐热性及耐腐蚀性有一定要求。

铍青铜：具有一定的力学性能，物理化学性能和抗蚀性良好结合的唯一合金，其含Be量为 1.60-1.79%， 经过淬火后，具有很高的强度、弹性、 屈服极限和疲劳极限，高的导电、导热、耐磨性能、硬度及蠕变抗力，但成本較高。硬度：HV 145-220 (热处理前)，延伸率：10 % min，抗拉强度：510-620 N/MM2，电导率：16 % min。

磷青铜：性能略次于铍青铜，也具有良好的抗疲劳性，耐腐蚀性及耐热性能，硬度：HV200-255，抗拉强度：833-980 N/mm2。

不锈钢丝：其性能仅次于铍青铜，考虑经济性原则，采用不锈钢材料最为实用，故使用最为广泛。

结论

弹簧由各种不同的材料制成，具体取决于它们的用途，较小的弹簧可以由铍铜或类似的合金制成，较大的弹簧是由高碳钢制成的，弹簧的储能能力（ESC）由弹簧中的材料弯曲（变形）决定。