姜肖軍，陸金永

（ 浙江精力工具有限公司，浙江 武義 321200；永康市金帝工貿(mào)有限公司，浙江 永康 321300 ）

0 引言

刷握或碳刷架是電動工具(僅指有刷電機，下文提及的電動工具均為有刷電機)上必不可少的零部件，其加工精度和剛性強度直接影響碳刷和電機的使用壽命。相關的內(nèi)部尺寸及技術要求必須符合JB/T 5779-2007《電機用刷握尺寸》條款規(guī)定。

1 刷握應用

1.1 管式刷握

管式結構刷握其外部呈圓管狀，由塑料或電木粉壓制，內(nèi)襯金屬導管，一般采用銅管。作為嵌入件，壓制時即固定在內(nèi)，擰開塑料或電木粉內(nèi)壁的刷握蓋，即可更換碳刷。管式刷握刷握應用較為普遍，除小規(guī)格手電鉆、沖擊電鉆及小電摩等體積小、功率小的電動工具產(chǎn)品之外，早期的電動工具基本采用管式刷握定位碳刷，并一致認為刷握結構合理、剛性好、控制火花效果好，對電動工具整機外形影響不大。見圖1。

1.2 內(nèi)裝式刷握

內(nèi)裝式刷握又稱刷盒，其結構與管式刷握相似，但外部結構呈長方形。內(nèi)裝式刷握頂部可封閉也可開啟，內(nèi)襯的金屬導管采用銅板沖制。外部往往有凸起，部分產(chǎn)品頂部及側(cè)面有凸圓，便于嵌入機殼內(nèi)的凹槽及圓孔中進行定位。與管式結構刷握相反，內(nèi)裝式刷握適用于小規(guī)格手電鉆、沖擊電鉆及小電摩等體積小、功率小的電動工具產(chǎn)品。更換碳刷時，必須拆下手柄、手柄蓋甚至機殼后取出刷盒，較為繁瑣。見圖2。

2 碳刷架應用

碳刷架即盤簧式結構刷握，結構相對簡單，見圖3。兩只碳刷的固定框(圖3a)即相連的盤簧（圖3b）被固定在環(huán)氧樹脂板(圖3b)上，環(huán)氧樹脂板固定于機殼。

早期的碳刷架結構較難保證兩碳刷中心線一致，也無法保證電機中心線重合，因此了造成火花異常不均衡，碳刷磨損程度產(chǎn)生較大差異等現(xiàn)象。經(jīng)過對碳刷架結構以及對碳刷架固定方式的改進，逐步使之適用于現(xiàn)代電動工具設計理念，目前在電動工具上使用碳刷架的機型越快越多，尤其是在將使用碳刷架視為禁區(qū)的電錘、電鎬等產(chǎn)品上獲得了合理應用，取得較好效果。

一種改進型碳刷架，見圖4。銅件固定于塑料板或環(huán)氧板，安裝時塑料板或環(huán)氧板連同銅件一起裝入機殼。雖然制作成本較高，但是由于塑料板或環(huán)氧板要嵌入機殼內(nèi)并實現(xiàn)緊配，加入定位螺釘可有效固定在機殼上，基本保證了與碳刷架中心線一致，且與電機中心線也基本重合。

3 特性分析

3.1 刷握

優(yōu)點:

1）裝配相對簡單。只需一個簡單夾具就能裝配到機殼中，能夠保證兩只刷握的中心在同一條線上并與電機的中心線一致；

2）剛性好，不易變形。雖然要求與機殼緊配且不能松脫，也不會導致刷握內(nèi)孔變形將碳刷卡死；

3）更換碳刷簡便快捷。由于刷握是外露式，只要旋出刷握蓋取出舊碳刷，替換新碳刷后重新擰緊刷握蓋即可，另外在做耐久測試時還允許更換一副碳刷；

4）保證電機火花。電機火花不因振動而產(chǎn)生變化，相對比較穩(wěn)定。

缺點:

1）制作成本高。由于刷握用銅量較多，加工工序也較多，價格相對較貴；

2）內(nèi)置式刷握更換碳刷繁瑣。做測試時僅能使用一副碳刷；

3）碳刷體有效長度短。受結構限制，刷握內(nèi)有效長度除碳刷體外，必須預留碳刷彈簧壓縮長度，導致碳刷體有效長度較短，碳刷壽命較短；

4）由于碳刷頂在換向器上依賴于碳刷壓縮彈簧，隨著碳刷的不斷磨損，壓縮彈簧逐漸伸長，壓力也隨之減小，火花逐漸加大，發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生或可導致碳刷彈簧褪火，失去對碳刷體的壓力，加劇火花或不通電；

5）碳刷易損傷換向器。碳刷磨損將近與換向器接觸時，火花加大，特別是當刷握為碳刷自停設計的功能失效時，碳刷彈簧直接與換向器接觸，對換向器造成的損傷更大。替換為第二副碳刷后其使用壽命急劇縮短；

6）刷握和刷握蓋必須通過沖擊測試及扭力測試，對材質(zhì)要求高，制造成本相應上升。

3.2 碳刷架

優(yōu)點：

1）價格低廉。碳刷架結構簡單，用銅量較少，采用沖壓制作工藝，制作成本相對較低；

2）適用于碳刷體較長的碳刷。碳刷架使用的碳刷沒有碳刷彈簧，滿足一副碳刷更長壽命的要求，負載下使用時間可達150 h ～200 h;

3）作用于碳刷上體的壓力基本穩(wěn)定。換向器上的火花基本不變;

4）碳刷散熱效果好。如碳刷架剛性好且定位可靠，相對于刷握，換向器火花更好;

5）碳刷架內(nèi)置于機殼或被后罩及其他塑料件遮蓋，整機外觀簡潔、美觀協(xié)調(diào)。

缺點：

1）裝配繁瑣。老式碳刷架必須固定在機殼上，搭配擰緊3 ～4 枚螺釘，新式碳刷架裝配時必須對準機殼相應位置壓入并擰緊螺釘，同時須另裝配盤簧；

2）碳刷架剛性較差易變形。碳刷卡死以及火花增大、不通電；

3）替換碳刷繁瑣。完全內(nèi)置式碳刷架更換碳刷時須拆下后罩；

4）在電錘、電鎬等強振工具上使用對固定和剛性要求更高；

5）耐久測試時內(nèi)置式碳刷架不可更換碳刷。

5 結語

傳統(tǒng)刷握及碳刷架的選用應針對制造企業(yè)的產(chǎn)品特點有針對性選擇。由于傳統(tǒng)刷握生產(chǎn)技術相對比較成熟，結構上只要刷握蓋具備足夠厚度，裝配完成后刷握不高于機殼表面、刷握蓋不高于刷握表面及定子引線與刷握的連接一般都能滿足安規(guī)要求。選用碳刷架時，機殼、刷握蓋板以及后罩設計應在碳刷架、碳刷裝配完成后兩者帶電體在最不利的位置上保持8 mm 以上的安全距離。此外，必須在刷辮上接上插扣連接至碳刷架相應位置。