电机制造业：换向器和电刷的电弧及机械磨损指引

直流电机寿命取决于运行的工作点和运行时的环境条件，总的工作寿命可能差别很大，从极端条件下的几百小时到最佳条件下超过25000小时，典型的负载条件下，一台直流电机的运行寿命大约在1000到5000小时之间。总体来说 ， 一台直流电机的工作寿命受限于换向器和电刷的电弧磨损和机械磨损。

电刷磨损 (电火花)主要取决于电负载和电机速度，当工作电流和速度增大后，电机寿命通常会降低。精密合金换向的电机的电磨损效果更明显，且和绕组的额定电压密切相关，直流电机会根据情况使用抑制火花技术，将电火花对寿命的影响程度降到最低。换向系统的机械磨损取决于电机速度，并随着速度的提高而增加，总体来说，对于高于额定速度和负载的应用，带碳刷的电机的工作寿命更长一些。同样重要的是，电机轴承的受力，不要超过参数标定的持续工作受力指标，否则电机寿命也会因此而缩短。

换向器外观指引

除了换向器表面的物理外观外，外表皮或铜绿（膜）是对于碳刷的良好运行同样重要，每一个碳刷受操作和环境条件影响的特性铜绿（膜），铜绿（膜）主要由铜氧化物、石墨沉积物和被吸收的水组成，其外观作为整个换向系统运行评价的重要依据，下图可以作为辅助判断的指南。

上图为可接受的状态，轻膜：表示电刷有很好的性能，轻负荷，低湿度，低成膜率等级，薄膜颜色较浅由于较少的外来物污染。中膜：是理想的换向器，电刷子和换向器寿命最大化。重膜：由高负载、轻湿度或重成膜率等级，棕色的颜色表明外来物的污染导致高摩擦和高阻力。

条纹：电刷面的金属元素转移的结果，轻负荷或轻负荷弹簧压力是最常见的原因，也可能是外来物的污染。螺纹：是条纹状态进一步的扩展，金属条纹变硬进入换向器表面，通过增加负荷和增加弹簧压力可以避免。沟槽：可能是电刷过度研磨，这个原因常见是不好的接触导致产生电弧或表面加工较差的换向器，增加弹簧压力可以减少这种磨损。

铜阻力：换向器表面过热和软化，由于振动或研磨使铜被拉进狭缝，增加弹簧压力可以降低换向器温度。烧边：换向不良，确保电刷等级有足够的电压降，电刷是否正确安装且没有偏移，受力是否均匀。颜色加深：绕组绕线缺陷导致，每根绕组的数量与铜片一一对应。

碳刷性能评定

碳材料滑动面会呈现致密或多孔、有光泽、无光泽或无光泽，下图显示了较好的碳刷滑动面，注意碳刷滑动面的外观，没有机械或电气问题。

下图为不好的碳刷滑动面，发丝状，发丝状条纹：欠载；灰尘、油或油脂的影响，弹簧压力弱。鬼影痕迹：换向器问题，例如，不均匀的电流和极流位置。烧边：换向困难，重火花，接触中断，换向器圆度较差或电刷不足以保持架弹簧压力。侵蚀：电流过载，触点中断。层叠：滑动面的烧伤部分，由绕组故障产生的电压浪涌。双面刷：双向电机中电刷的倾斜，铜点：铜颗粒，通常是铜阻力导致。破边： 高凸不平的换向器表面，圆度严重不正常，负载和空转引起的碳刷颤抖。

结论

电动马达是如此熟悉，有时被认为是理所当然的，我们可能会忘记，他们是我们国家的工作马匹…他们应该得到应有的关注。 电刷磨损的样品刷显示产品的性能和操作条件 ，选用碳刷和换向器时需要考虑寿命 ，制造商和额定功率、伏特、安培、转速、极数、每套电刷数量接触表面的直径和材料，旋转方向。