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你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)你買了電動(dòng)工具后，有的產(chǎn)品包裝盒里會(huì)送2個(gè)小配件，有人知道它是碳刷，有人既不知道叫什么也不知道怎么用。
而現(xiàn)在不管是海報(bào)宣傳還是銷售介紹，都將電動(dòng)工具是無(wú)刷電機(jī)作為一大賣點(diǎn)，你要是問(wèn)有什么區(qū)別，很多人只知道區(qū)別就是有無(wú)碳刷，那么碳刷到底是什么，它有什么作用，有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)之間有什么區(qū)別嘞？
碳刷人們也將它叫做電刷，主要在電氣設(shè)備上廣泛使用，是在一些電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)的固定部分與旋轉(zhuǎn)部分做信號(hào)或能量的傳遞，外形為長(zhǎng)方形，還有金屬線安裝在彈簧內(nèi)，碳刷是一種滑動(dòng)接觸件，所以容易磨損需要定期更換和清理磨損掉的積碳。
圖片來(lái)源：pixabay
碳刷的主要成分是碳，工作時(shí)通過(guò)彈簧施壓就像刷子一樣在旋轉(zhuǎn)件上工作，所以叫做碳刷，主要材料是石墨。 先了解一下碳刷的主要材料石墨，石墨屬于自然元素，其主要成分是碳，顏色為黑色，不透明，具有半金屬光澤，硬度不高，用指甲都能摳動(dòng)，石墨與鉆石的成分都是碳，但性質(zhì)卻有很大的區(qū)別，這是由于碳原子的排列結(jié)構(gòu)不同造成的。
石墨雖然成分為碳，但它是一種耐高溫的材料，它的熔點(diǎn)到達(dá)3652℃，利用這種耐高溫的特性，可以將石墨加工成耐高溫的化學(xué)器具坩堝。
石墨的導(dǎo)電性能非常好，超過(guò)很多金屬，是非金屬的上百倍，所以制造成電極，碳刷等導(dǎo)電零部件；石墨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其有很好的潤(rùn)滑性，我們常在生銹的門鎖里放入鉛筆灰或石墨，這樣開門就容易多了，這應(yīng)該就是石墨起到的潤(rùn)滑作用吧。
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不要以為石墨只能做鉛筆芯這些基礎(chǔ)的產(chǎn)品，現(xiàn)在從石墨中提煉出來(lái)的新材料石墨烯，你一定聽說(shuō)過(guò)吧，它已經(jīng)成為全世界最炙手可熱的新技術(shù)材料，現(xiàn)在的很多高科技產(chǎn)品都要用到它。
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碳刷一般在直流電器上使用，像我們家中使用的冰箱，洗衣機(jī)及空調(diào)等都沒(méi)有電刷，這是因?yàn)榻涣麟姍C(jī)不需要恒磁場(chǎng)，所以就不需要換向器，也就無(wú)需碳刷。
要了解碳刷的作用和意義，就要先了解有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)工作原理和區(qū)別。 有刷電機(jī)所有電機(jī)都由定子和轉(zhuǎn)子組成，在直流電機(jī)中，為了讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)，需要不斷改變電流方向，否則轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)半圈，這就好像用腳蹬自行車踏板，單腳只能蹬半圈，所以直流電機(jī)就需要改變轉(zhuǎn)子中的電流，也就是把通電導(dǎo)體的方向在需要換向的時(shí)候換向。 換向器的換向是，當(dāng)在電磁場(chǎng)中放入一個(gè)通電導(dǎo)體切斷磁場(chǎng)，導(dǎo)體會(huì)被力推出靜止的磁場(chǎng)，這是因?yàn)榇艌?chǎng)的磁力線被導(dǎo)體周圍的電磁場(chǎng)壓變形了，磁力線試圖反彈回直線的形狀，這就相當(dāng)于會(huì)產(chǎn)生吸引力和排斥力，讓電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)。
換向器由兩個(gè)半圓段構(gòu)成，連接處由絕緣材料隔開，兩段換向器轉(zhuǎn)動(dòng)分別與碳刷連接，碳刷會(huì)重復(fù)連接到符合推動(dòng)力的那段換向器，這樣重復(fù)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了。
無(wú)刷電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)是采用電子換向，沒(méi)有換向器和碳刷，而是使用的位置傳感器，主要由永磁體轉(zhuǎn)子，多極繞組定子和位置傳感器等組成，位置傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置磁極，給向鄰的定子線圈通電，讓定子產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子向吸的磁極，就能吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣重復(fù)就能推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
有刷電機(jī)是采用機(jī)械換向，外部磁極不動(dòng)內(nèi)部線圈動(dòng)，電機(jī)工作時(shí)，換向器和線圈一起旋轉(zhuǎn)，碳刷與磁鋼都不動(dòng)，于是換向器和碳刷產(chǎn)生摩擦，完成電流方向切換。
在有刷電機(jī)中，將各組線圈排成一個(gè)圓環(huán)形，相互之間又用絕緣材料隔開，形成一個(gè)圓柱形與電機(jī)軸連成一體，電源通過(guò)兩個(gè)碳刷，在彈簧的壓力下壓在線圈上，每組線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到碳刷下面就能給這組線圈通電。
隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，給不同線圈或同一線圈不同兩級(jí)通電，使線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)兩極與靠近永磁鐵定子的兩極有一個(gè)角度，通過(guò)同極相斥和異極相吸產(chǎn)生力量，推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)的區(qū)別除了碳刷外，有刷電機(jī)是利用齒輪來(lái)進(jìn)行控制，這就會(huì)讓電機(jī)的返修率增加了；而無(wú)刷電機(jī)就不需要用齒輪，不會(huì)經(jīng)常維修，使用壽命就會(huì)高一些，可靠性也比較高，不過(guò)無(wú)刷電機(jī)的控制系統(tǒng)成本也會(huì)相對(duì)有刷電機(jī)高；此外有刷電機(jī)的噪音比較大，而無(wú)刷電機(jī)聲音小得多，工作效率也會(huì)高一些。
碳刷在直流電機(jī)中起到了非常重要的作用，碳刷在電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件之間傳導(dǎo)電流，這種傳導(dǎo)是一種滑動(dòng)傳導(dǎo)，能夠?qū)㈦娏鲝墓潭ǘ藗鬟f到發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由幾個(gè)碳刷組成一個(gè)碳架，所以這種傳導(dǎo)方式也就造成了碳刷容易磨損，碳刷還有改變電流方向，也就是換向的作用。
碳刷在交流電設(shè)備上也有使用，交流電機(jī)碳刷與直流電機(jī)碳刷形狀和材質(zhì)是一樣的，交流電機(jī)中是繞線轉(zhuǎn)子而且需要變速的，才需要碳刷，如我們常用的手電鉆，拋光機(jī)也需要常換碳刷，它的作用也非常重要。
由于無(wú)刷電機(jī)有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，特別是一些電動(dòng)工具及電動(dòng)自行車等，現(xiàn)在市場(chǎng)上用無(wú)刷電機(jī)的產(chǎn)品越來(lái)越多，都在討論碳刷的時(shí)代就要結(jié)束了，有刷電機(jī)也將被淘汰掉，對(duì)此觀點(diǎn)你怎么看？
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發(fā)表于 2022-12-30 10:41:44
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