直流电机用弹簧如何为碳刷提供恒定压强接触换向器？

大多数电机通过将弹簧材料紧紧地缠绕在安装轴上并将自由端连接到壳体上来工作的，并将该扭力施加到中心轴或碳刷上。弹簧的自然膨胀趋势使轴或碳刷产生动量，从而产生可用的扭矩。弹簧紧紧缠绕时总扭矩增加，而弹簧松开则减小，弹簧所产生的扭矩与所存储的能量或弹簧的缠绕程度成正比。弹簧的使用为电机带来了灵活性，并允许以较长的行程进入更深的位置。弹簧能在定子和弹簧之间提供适当的预压，以提高电机输出。利用弹簧在碳刷上提供恒定力，从而延长了电机的使用寿命并提高了可靠性和整体质量。

弹簧施加在电刷上以使其保持与换向器或滑环接触的力是电刷性能中最关键的变量之一，人们可能会认为，如果将弹簧压力故意设置为较低的压力，则可以延长电刷寿命。实际上，情况恰恰相反。如果压力太小，可能会导致接触和换向器螺纹连接不良。由于弹簧会随着时间的增长而减弱（如果过热则会迅速消失），低弹簧压力是一个普遍的问题。当被不规则撞击时，碳刷可能会瞬间从旋转表面上脱落，这种“电刷弹跳”会中断电流，从而导致火花并损坏电刷架和换向器。当压力降至建议的下限以下时，电刷的磨损会增加，这种磨损比高压造成的磨损更为严重。不应容忍压力过高或过低，弹簧压力过大也会导致更高的摩擦损失和不必要的磨损。

电刷弹簧主要起着提供弹力的作用，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。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。弹簧参数通常是自由长度，线圈直径，弹簧刚度和弹簧材料，其他参数，例如线圈数，应力系数，线径等由材料特性决定，不能作为设计变量供设计人员使用。

一些较高寿命的电机利用双弹簧在碳刷上提供恒定力，从而延长了电机的使用寿命并提高了可靠性和整体质量，也称为电机电刷弹簧。两个线圈之间的区域称为鞍形区域，该区域形成为可装在被推动的零件或组件上。可将鞍座切开以提供对零件的接触，并且在分配尺寸以适合特定零件时，它可以位于线圈之间的不同高度，以便于组装或作为方向指示。这只是一种选择，可以设计和生产更高生命周期，每个侧面线圈中包含的材料长度必须足够长，以涵盖最大延伸量。

今天电机弹簧研究包括开发新材料、改进当前使用的基本材料以及使用全新的材料， 尝试制造更坚固，更小的弹簧。一些进步弹簧材料技术用来控制冷却弹簧钢丝质量，包括开发微合金（如SiCr）采用更好的质量控制流程，以使弹簧线涂层表面更好。一种新材料的例子是使用碳纤维弹簧，新的材料利用了不同的材料特性和不同类型弹簧的特性来实现相同的存储和吸收能量的目的。纳米科学的出现可以实现一个分子大小的弹簧。

结论

电机制造商需要高质量和长效的电机电刷弹簧，以使其应用正常且始终如一地工作，这些恒定的压力的弹簧用于将电刷推向电机中的换向器，是圆线形弹簧的替代方案，使电机可以运转更长的时间，并使设计在电机的整个使用寿命中具有准确的压力。