四. 電機用碳刷4.1. 對碳刷的基本要求: (Technical request of carbon brush)碳刷是通過與換向器表面的動態摩擦接觸給電機轉子提供電能的傳導元件. 因此, 我們對碳刷有以下基本要求:a). 在換向器的表面能形成適宜的氧化亞銅,石墨和水份等組成的表面薄膜.b). 使用壽命長、對換向器的磨損要小.c). 電功率損耗和機械損耗要小.d). 碳刷下不出現對馬達有害的火花.e). 噪聲小.f). 不易破碎.g). 在一些應用器件中,要求馬達具備低的電磁干扰水准.當然, 能否滿足上述要求, 除碳刷本身外, 還與馬達的結構, 碳刷裝置的安裝以及運行條件等有關.4.2.碳刷的材料: (Material of carbon brush)1.石墨、樹脂粘結的碳刷: (Resin-bonded graphite)這種碳刷含有天然石墨或人造石墨和少量礦物質, 礦物質含量的不同, 使得碳刷在運行時對換向器表面有不同程度的磨蝕. 這種碳刷因含有天然石墨或人造石墨, 硬度較低, 但其阻尼性和潤滑性較好, 表現出明顯的抗磨性, 可以在較小的電負荷下工作. 這種碳刷材料有較高的比電阻, 而且橫向電阻與縱向電阻的比值較大, 在具有相同碳刷接觸壓降下, 碳刷與換向片間的短路電流較小.2. 硬碳碳刷: (Hard carbon brush)這種碳刷混料時, 加入了適量的摩擦物質, 因而對換向器表面有較強的研磨作用, 特別適用于具有云母絕緣片的換向器, 即使換向片遭到電火花嚴重燒蚀或磨损, 也能保证碳刷与换向器保持良好接触, 但较强的研磨作用也加速了换向器的磨损. 这种碳刷材料也具有较高的比电阻.3.碳−石墨碳刷: (Carbon graphite)这种碳刷硬度较低, 对换向器表面的研磨较轻, 使用这种碳刷应力求避免换向器表面因机械加工造成的斑痕. 通过树脂浸渍的碳−石墨材料可以明显降低摩擦系数, 減小電火花的影響, 适用于串励电机. 这种碳刷材料的比电阻值高. 可以获得较好的换向状态和降低电磁干扰.4.金属−石墨碳刷: (Metal graphite)这种碳刷中混有不同含量的金属粉未, 主要是铜粉, 有時也用銀粉. 这种碳刷材料体电阻很小, 碳刷与换向片的接触电阻也很小, 接触电压降亦小, 可以承载较大的电负荷. 220V交流电压下工作的串励电机不宜采用此种碳刷.4.3. 各種影響因素: (Some affect element)4.3.1. 电刷的损耗: (Loss of brush)1. 电刷接触损耗: (Contact loss of brush)电刷与换向器接触压降与电流无关, 而与电刷的材料及种类有关. 因此,每极电刷接触损耗:I U P b cb ∆=式中: b U ∆ − 电刷的接触电压降(国标 GB755-81 规定, 每一极性电刷的接触电压为:碳 − 石墨, 石墨电刷 1V; 金属石墨电刷 0.3V)2. 电刷的摩擦损耗: (Friction loss of brush)对电刷的摩擦损耗, 可按下式计算:b b b fb A P P μ= 式中: fb P − 电刷的摩擦损耗 (W) b μ − 摩擦系数. (对换向器取 3.02.0-.)b P − 电刷压力, Pa P b 31020⨯≈. b A − 电刷总工作面积 (2m )V − 换向器的圆周速度 (s m /)4.3.2. 无线电干扰: (Radio interfere)无线电干扰是指无用的高频信号对接收有用的信号造成的扰乱, 所涉及的 频率范围为 150KHz - 300MHz. 连续干扰由脉冲或杂乱的噪声或两者的重叠噪 声产生. 一般持续时间在 200ms 以上. 有换向器的电动机产生的干扰是这个 类型.电动机驱动的电动工具, 家用电器和类似器具无线电干扰的大小, 用干扰 电压和干扰功率来度量.- 干扰电压单位为 V μ(微伏), 用分贝表示时, 1 V μ 为 0dB .- 干扰功率单位为 )(1012pW W -, 用分贝表示时, 1pW 为 0dB .即: 0lg 20)(U U V dB =μ 或 0lg 20)(P P pW dB = 換向器極距. 式中, U 和 P 分别为干扰电压和干扰功率, V U μ10=, pW P 10=.4.3.3. 电气性能对碳刷的要求: (Electric request of carbon brush)串励电机所使用的碳刷应能承受较高的电负荷.下述几种因素对碳刷的使用有明显的影响.1. 换向状况. (Reversing)由线圈绕制匝数的不对称和磁极几何位置的不对称造成的磁场不对称, 会使碳刷受到一个附加的电负荷. 为了克服它的影响, 就要使换向器与电枢绕组 有一个合适的接法, 其主要内容是换向器相对电枢绕组的角度 − 接觸角的选 择. 然而串励电机经常在不同负载下工作, 为了有个较好的换向状态, 只能通 过试验寻找一个合适的接觸角, 使其在这种情况下换向状况最理想. 为了改善换向, 对可以移动电刷位置的电动机, 可将碳刷位置从磁极间几何中心轴线逆 转方向移动一个角度. 在小功率的单相串励电动机. 多数己将碳刷位置固定, 因此常见到的措施是将换向元件与换向片的接线位置顺电机旋转方向作了移 动. 其道理与逆转向移动碳刷位置一样. 应注意的是, 这种移动换向元件与换 向片的接线位置的方法, 仅适用于单一方向运转的单相串励电动机, 对于作正 反转运行的这类电机一般是不采用的. 移动电刷位置或移动换向元件与换向片 的接线位置, 还应注意移动的距离必须恰当, 过大或不足都会增大换向火花.2. 换向時變壓器電動勢的影响 (Affect of reversing transformer voltage)被電刷短路的換向元件中, 存在著三種電動勢, 即自感電動勢 r e , 電樞反 應電動勢 a e 和變壓器電動勢 t e (在 DC 馬達中不存在變壓器電動勢) r e , a e 均正比于 n 和 I , 可用逆轉向移電刷或順轉向移銲點抑制, 但 t e 與 n 和 I 無關, 只能在設計中加以控制, 通常取 V e t 8<, 为了限制变压器电 势的偏大以改善换向, 在设计上绕组总匝数不变时, 还可以减少电枢绕组每 个元件的匝数, 采用较多的换向片数. 这对于电枢槽数较少的情况是适宜的. 在产品中, 常见的换向片数是电枢槽数的 2 或 3 倍. 近來的經驗告訴我們, 既使是有 10-12V 的換向電壓, 如果正確的選擇了碳刷, 一樣可以達到令人 滿意的運行效果.3. 电子调速电路的影响. (Affect of electric control circuit)当采用可控硅调速电路来调节电机转速时, 畸变的电压波形造成主磁场波形畸变和不对称, 这往往使两个碳刷的磨损不一致. 为了克服这一问题. 可以 采用 “混合配置” 碳刷的方法来弥补.4. 碳刷材料的影响 (Affect of carbon brush)碳刷的电阻率可以是 0.01 - 2000 μΩm, 其值差达 105 倍. 含金属材料的金属碳刷电阻率最低, 而碳 − 石墨材料可高达 2000 μΩm. 碳刷与换向器间 的接触电压降比刷体压降大的多, 这主要是因为碳刷与换向器表面的接触点较 少, 碳刷有效横截面积缩小, 导致电阻值增大. 另外, 换向器表面形成的氧化 膜增大了接触电阻. 对于 110/220V 电压下工作的电机多采用碳 − 石墨树脂 浸渍碳刷或树脂粘结石墨碳刷. 这样, 可以保证换向电流较小.5. 额定电负荷的取值. (The value of specified electric load)碳刷的各種情況決定了其所承受的電負荷. 對于用可控硅調速的電機, 畸變的電流峰值可達額定值的 500%, 所以碳刷的電流密度應選擇偏低一些. 一 般來說, 較高的電負荷會破壞換向器表面的氧化膜, 導致換向器磨損; 而太低 的電負荷, 也會導致摩擦的不穩定.4.3.4. 機械因素對碳刷的影響. (Mechanical affect of carbon brush)近年來, 為了提高電機的經濟性, 電機的重量/功率比不斷減小, 電機的轉速 不斷提高, 機械性能不斷的改善. 但由於機械負載過大, 影響了碳刷的使用壽命. 其主要影響因素如下:1.碳刷在刷握內的運動. (The movement of the carbon brush in the brushholder)處于額定工作狀態下工作的電機, 換向器的轉動會使碳刷在刷握內不停地擺動和滑動, 必須把擺動的振幅控制在最小的範圍內. 一般間隙應在 0.065-0.213 mm 之內. 除非碳刷是按照 IEC 標准 136/1, 或者 DIN 標准 43000 和43008 制作而成的. 這種方法制成的碳刷主要按標準的規格. 同樣的道理可以運用在碳刷座的生產中, 當然, 按照 IEC 和DIN 標準生產的碳刷座, 可以保證一定程度的碳刷與碳刷座之間的間隙. 這種按標準的生產適用于普通管狀的碳刷座. 也適用于用精密工具生產出來的壓力碳刷座, 但不適用于等級較差的產品. 平滑的碳刷運動, 相對的可以達到較長的碳刷壽命, 但在可以反轉的情況下, 必須特別注意切向尺寸, 碳刷與碳刷座之間的間隙越小越好.為了在碳刷磨損情況下, 也不會有過大的搖擺, 刷握邊緣距換向器表面的距離不应超過 2mm, 一般應取 1mm 左右. 碳刷與碳刷座之間的間隙必須小于0.8 mm, 以免因碳刷粉塵和高離子空間引起電弧放電. 為了提高電機運轉的平穩性, 可以在碳刷端部采用一種傾斜角的安裝方式, 作用在碳刷的彈簧壓緊力在垂直碳刷滑動方向上產生一個分力, 以便使碳刷始終保持在一個確定的位置上, 碳刷的擺動產生一個阻滯效應.2.碳刷對的換向器的壓強. (The pressure of carbon brush to commutator)碳刷對換向器表面的壓強很重要, 因為這個壓強是用來保證碳刷與旋轉的換向器始終處于良好的接觸狀態. 如果壓強過小, 會引起碳刷的振動加劇, 特別是當換向器工作面的圓柱度值較大時, 碳刷的往复運動跟不上其徑向變化量的變化, 造成碳刷脫離換向器表面, 此時, 碳刷與換向器只能以電弧形式傳遞電流, 造成換向片和碳刷嚴重燒蝕. 如果碳刷對換向器表面的壓強過大, 機械摩擦損耗就會明顯增大, 換向器表面溫升增高, 銅氧化膜電阻減小, 造成換向惡化. 因此, 碳刷彈力是一個非常重要的因素, 碳刷彈力正確值是在碳刷與換向器接觸的機械損耗和電損耗最小的情況下獲得的. 如果碳刷彈力不正確, 則會導致機械損耗與電損耗其中之一過大.3.碳刷的工作面. (Touch surface of carbon brush)為了提高工作效率, 縮短初始磨合週期, 使電機盡快地進入額定工作狀態和穩定的電磁干擾水平(此時電機方可出廠), 應力求碳刷與換向器的实际接觸80以上. 為此, 我們可以把碳刷工作面預先制成各種面積達到整個刷面的%形狀圓柱弧面和斜面, 圓柱弧面的半徑 R 應比換向器工作面半徑 r 值大 1mm 左右. 帶有鋸齒波紋狀槽的工作面是預先將工作面和換向器切線速度方向開有固定形狀的槽, 磨合時接觸處由點至線至面的增大, 直至達到理想狀態. 此時 , 即使碳刷與換向器的接觸面積還沒有達到期望值, 電機也已能進入額定工作狀態. 而且這些溝槽還有利于排出換向火花, 減少對刷面和換向器的燒蝕. 采用上述處理的碳刷極大地縮短了磨合周期, 有明顯的效益.4.對換向器表面的要求. (Requirement to commutator)(1) 正確的表面粗糙度. (Surface roughness)為了盡快使碳刷與換向器磨合, 換向器表面必須具有合適的粗糙度 (峰谷高值).(2) 換向器的不圓度. (The T.I.R. of commutator)不圓度是指換向器的外圓柱表面相對幾何圓柱相關的各種偏離. 這種偏離可能是局部的小平面, 也可能是成組的或單個的換向片的突起, 也可能是由于 強度低在運行時產生的相關變形, 或精密切削時由于各種因素所造成的表面不 規則變化. 換向器的不圓度嚴重地降低了碳刷的使用壽命. 甚至有可能在極短 時間內造成工作故障. 為了克服不圓度的影響, 應在生產中對下列環節着重加 以控制:a. 換向片的材料不能太軟, 或碰銲接時對換向片的壓力要合適, 以免換向片翹起或銲接不牢. 一般硬度應為 10595HB HB -.b. 改善精車加工工藝. 對帶絕緣槽的換向器 應使用金剛石車刀切削其工作面, 切削速度為 300m/min, 最大速度不超過 350m/min, 走刀量應為 r m /6030μ-, 最後一刀進刀深度為 0.05 - 0.1mm.c. 嚴格控制不圓度, 兩相鄰換向片高度差, 圓周變化量.(3) 換向器的擺振. (Vibrate come from concentric of commutator)當換向器軸線與其回轉軸線不重合時, 就會產生換向器的擺振 (偏擺),由于換向器的擺振, 碳刷往复運動振幅增大, 碳刷與換向器表面接觸狀態呈週 期性變化. 為了保證碳刷的使用壽命和換向良好, 應嚴格控制擺振值.(4) 換向片片間絕緣. (Insulation between commutator bar to bar)換向片間絕緣的方式, 一般可分為兩種: 絕緣槽式和無槽平整式. 對高速串勵電機而言, 由于轉速較高, 線速度較大, 或采用電子調速系統, 必須使用 絕緣槽式的換向器. 為了提高工作的平穩性, 槽寬一般不應超過 0.7mm.4.3.5. 碳刷的噪聲: (Noise of carbon brush)碳刷的噪声是电机主要噪声原因之一, 主要包括有: (a) 碳刷振动噪声,由碳 刷的径向跳动和切向摆动产生, 噪声的频率 mkn f k = Hz, 其中, m 为任意正整 数, K 为换向片数, n 为电动机的转速 (r/s). (b) 碳刷的摩擦噪声. 由换向器表 面与碳刷接触表面的摩擦作用而产生. 特点是分布在一个较宽的频带上, 频率较高 且不稳定, 声级有波动. (c) 火花噪声, 由换向火花产生.降低碳刷噪声的措施可着手于: 换向器沟槽的宽度, 表面光洁度和硬度. 碳刷 与刷盒配合间隙, 碳刷与换向器硬度的匹配, 碳刷的倾斜角度等因素的调整. 限制 火花, 对转子应进行精密动平衡.4.3.6. 銅綠的形成: (Patina formation)磨合後的換向器表面被一層黑色的薄膜所覆蓋, 這層黑色的薄膜是一層薄的氧 化亞銅上定向的排布了一層微小的碳的薄片而形成的, 碳刷不是運行在換向器材料的表面上, 而是運行在這層薄膜上. 這層在碳刷和換向器之間的薄膜的厚度可達到 1000 , 但不能超過 100 . 當這個薄層形成之後, 磨損就只有換向器表面和碳刷 表面的不規則和換向器表面的氧化, 燒結的變化. 另外, 溫度, 濕气, 浮塵雜物和 電流在碳刷和換向器之間的傳遞會影響到銅氧化薄膜的形成, 如果銅氧化薄膜不穩 定就會出現換向惡劣, 火花, 碳刷的快速磨損, 鉅齒形換向器表面, 硬的碳刷材料 刮換向器表面的現象.4.4. 設計攷慮及注意事項: (Notice in design)4.4.1. 尺寸方面: (Dimension)1. 橫截面: (c S ) (Section)橫截面的大小主要取決于最大工作電流,按照碳刷所能承受的最大電流密度, 可計算出碳刷的最小橫截面面積. 以避免碳刷承受過大的電流密度. Ds I S c = 式中: Ds : 碳刷的電流密度.2. 切向寬度: (c W ) (Tangential dimension)一般直流電機是按換向片的寬度來決定碳刷的寬度的.而小容量的直流微電機,換向器的片數較少, 我們不妨擬定出一個換向器的極距.p D a c πτ= 式中: c τ: 換向器極距.a D : 換向器直徑.p : 極數.由于碳刷的寬度與換向區的寬度直接有關, 為了適當地限制換向區的寬度, 碳刷的寬度應限制在: c c W τ3.0≈ 左右.3. 軸向長度: (a L ) (Axis dimension)軸向長度的決定, 主要根據橫截面的大小和切向寬度. cc a W S L = 4. 徑向長度. (Radial dimension)徑向長度主要攷慮在馬達的壽命要求和內部空間的大小, 在條件充許的情況下, 越長越好.5. 有效接觸面積. (Efficiency contact area)碳刷在整個馬達的運行過程中, 碳刷的有效接觸面積會隨著碳刷的磨損不斷的變化, 有效接觸圓弧的位置也會不斷的變化,因此, 設計時要攷慮到碳刷在整個變化過程中不要引起短路.4.4.2. 碳刷導線: (Brush shunt)碳刷導線給碳刷和碳刷座之間提供了一個低電阻的電流通路(外部環路). 另 外, 它也給碳刷提供了個外部傳導熱和散熱的路徑. 碳刷導線由細的導線分幾股 扭合而成, 通常, 導線的材料是冷拔後退火的銅絲,如果電刷用在惡劣空氣環境中,通常選擇給導線鍍錫. 如果運行在高振動的條件下, 可以加幾根不銹鋼絲來提高尋線的性能, 以奐導線僵硬. 導線不可太長, 以奐新碳刷的導線碰到機器的旋轉部分或接地部分等潛在的危險性. 導線也不可太短, 以奐碳刷在快要磨完時被導線的長度限制而不能接觸到碳刷.導線截面的選擇以碳刷中通過的電流密度為基礎, 還必須注意導線的拉出力, 它確保導線不會在馬達高速運轉中碳刷因高頻振動疲勞破碎而掉出.4.4.3. 碳刷與換向器的接觸: (Carbon brush contact with commutator)1. 接觸表面的半徑: (Radii of contact surface)原則上說, 碳刷與換向器接觸面的圓弧半徑應該相吻合于換向器的接觸面圓弧半徑, 才能有好的運行特性. 但這要保證碳刷的中心線與換向器的中心完全吻合, 在實際生產中不可能做到. 因為碳刷座和碳刷之間, 一定要有某種程度的間隙. 這樣, 碳刷與換向器接觸時, 就會有輕微的偏擺.同時, 碳刷的中心線與換向器的中心也存在差異.為了確保碳刷與換向器的較好接觸, 碳刷的接觸半徑必須大于換向器的半徑. 以避免碳刷的尖角嵌入換向器槽中, 在實際設計一個新的碳刷時,最好取接觸面半徑大于換向器半徑 10-20% (經驗法則取1 mm)在上述情況下, 由於碳刷的接觸半徑大, 而換向器的接觸半徑小, 因此, 初始的碳刷與換向器的接觸實際上是線性接觸 (或點接觸), 接觸面積很小, 同時初始的彈弓彈力會很大, 則通過接觸面的電流密度就很大,這就使得初始碳刷磨損很快, 達到我們所期望的碳刷與換向器的快速磨合.這樣, 雖然不能一下子就達到碳刷的最大傳導電負載的能力, 但可以很快的達到馬達正常運行的穩定的速度、性能、甚至電磁干擾水准.值得一提的是換向器的槽, 換向器的槽在初始的磨合中也有很大的作用. 它可以切削碳刷材料. 使碳刷更快的磨合.2. 初始接觸換向器的方式: (Initial contact way)(1) 底弧切式接觸. (Undercut contact)這種接觸方式多用于安裝在碳刷片上的碳刷, 由于碳刷片是彈性彎曲的, 很難將碳刷的中心線與換向器的中心線對齊. 因此即使碳刷弧面與換向器的弧面方向一致, 也不能保證裝配後兩弧面相吻合. 選擇這種方式可以減少初始接觸面積, 使初始接觸面的電流密度加大, 使初始磨損加快, 從而使碳刷更快地渡過初始磨損, 雖不能立即到達最大的承載能力, 但可以更快地進入正常的工作狀態.(2) 底斜切式接觸. (Slant angle contact)這種接觸方式多用于外形較小的碳刷座式直流微電機,由于內部空間較小, 碳刷本身和碳刷座的幾何尺寸都較小,而碳刷和碳刷座之間必須有一定的間隙, 同時由于制造公差的存在, 與底弧切式接觸一樣, 既使碳刷弧面與換向器的弧面方向一致. 也不能保證裝配後兩弧面相吻合, 選擇這種方式同樣可以減少初始接觸面積, 使初始接觸面的電流密度加大, 從而使碳刷更快地渡過初始磨損, 更快在進入正常的工作狀態.(3) 底齒面形接觸: (Alveolus contact)這種接觸方式同前面兩種方式一樣, 都可使碳刷更快地渡過初始磨損, 更快在進入正常的工作狀態. 其優點是與換向器的接觸點更多, 這種形狀的碳刷在交流和直流馬達中都有應用.(4) 圓弧面式接觸. (Cylinder surface contact)這種接觸方式多用于幾何尺寸較大, 材料比較耐磨的碳精, 由于幾何尺寸相對較大,則制造公差相對就比較小, 碳精的中心線與換向器的中心線相差就比較小, 采用這種方式對使用這種碳刷的馬達來說, 就可以較快地進入正常的工作狀態.4.4.3. 制造碳刷的壓力方向: (Press direction in manufacture process)在用粉未冶金的方法制作碳刷時, 我們對壓結的方向有要求, 壓結方向必須垂直于換向器的中心線與碳刷的中心線所形成的平面. 如下圖所示. 如果壓結面平行于與換向器的接觸面, 其一是導電性能不好, 其二是磨損快, 在馬達的運行中, 碳刷會出現掉渣等不良現象. 讓我們以石墨碳刷和銅-石墨碳刷為例來分別進行說明.1. 石墨碳刷: (Graphite)由于石墨晶體層面之間的距离 ( 3.35 ) 比層面上碳原子間的距离( 1.42 ) 大得多, 因此石墨有明顯的各向异性. 則層面方向的電阻要比垂直于層面方向的電阻小得多, 因此理想的碳刷與換向器的接觸方向應該是碳刷的微觀石墨層面方向垂直于換向器的接觸面. 這就要求我們在設計時控制壓力的方向, 以有助于形成垂直于換向器的接觸面石墨層面.2. 銅-石墨碳刷: (Copper – graphite)由于銅-石墨混合料在高壓力作用下成形時, 銅粉的微粒會在垂直于壓力的方向上延伸成片狀, 使得延伸方向的電阻很小, 而壓力方向的電阻相對的很大. 這也就要求我們在設計時控制壓力的方向, 以便形成垂直于換向器的接觸面的銅粉微粒的延伸方向, 使這個方向的電阻小, 傳導電負荷的能力增強, 熱損耗也相對的減到最小.4.5. 换向火花的划分原则与判断标准(Commutation flash classification)直流电机的火花產生的原因有二:1.惡劣換向, 過大的電流密度, 電負載過大.2.芯振, 換向器圓度差, 碳刷彈力不足, 機械摩擦力過大.嚴重的火花會加大碳刷的磨損速度, 破壞換向器, 加大電磁干扰, 火花可分为有害火花与无害火花, 主要是根据对换向器和电刷有害, 无害来区分的. 有害火花将破坏换向器表面的氧化膜, 使之出现烧焦或损坏, 使电刷无法正常工作, 甚至因电弧飞越而导致环火事故, 造成电机的破坏. 无害火花是指不对换向器和电刷造成危害的火花. 尽管它们的表面也可能出现轻微的黑痕与灼痕, 但不发展, 且黑痕可以用汽油, 酒精等擦去, 不影响电机的正常工作. 因此, 直流电机并不要求无火花, 而允许存在无害火花.我国电机根据国标 GB755-81 的规定, 火花共分 5 级, 主要是根据火花特征及对12于 2 级.4.6. 電刷的磨蝕及磨合分析. (Wear loss and bed in of carbon brush)4.6.1. 電刷的磨蝕電刷的磨蝕由機械磨蝕和電磨蝕兩部分構成. 二者產生的機理不同, 但它們之間相互影響, 使磨蝕加劇. 在使用電刷的電機中, 電刷的磨損, 往往決定了該電機的使用壽命, 因而是一個重要的問題, 但是, 電刷的磨蝕受電的、機械的、化學的、環境的等諸多因素的影響, 又是一個非常複雜的問題.1.機械影響因素. (Mechanical affect)(1)換向器表面的粗糙度不合適, 磨擦系數加大.(2)換向器表面不能形成穩定而厚度適中的氧化膜, 使動態摩擦系數大.(3)電刷壓力不合適.(4)環境中塵埃過多, 散布在換向器表同, 形成研磨作用.(5)環境中存在氯氣、酸性氣體等, 破壞了換向器表面的氧化膜.2.電因素的影響. (Electric affect)(1) 換向火花引起−在後刷邊形成的換向火花, 使該處的溫度升高, 一些電刷的微粒燒灼後伴隨火花飛出, 造成後刷邊及其相應電刷表面的凹阬, 進一步促使火花加強. 當電流過小, 即電刷的電流密度過低時, 換向器表面不能形成氧化膜, 換向來化, 火花加大, 使電刷磨損加快; 反之, 電流密度過大, 所形成的氧化膜被火花燒掉, 同樣, 使換向惡化, 隨之, 火花更大, 電刷的電磨蝕更大了.(2) 環火的引起−此時, 電刷和換向器表面溫度更高, 後刷邊被燒紅, 電刷以小塊的形式迸出, 使整個電刷的接觸面更成了不整齊的犬牙狀, 以後的磨蝕就更嚴重了, 如果發生環火時不立即斷開電源, 電刷可能被燒焦直至報廢.。