碳刷（Carbon brush）也稱電刷（行業標準名稱），是電動機或發電機或其他旋轉機械的固定部分和轉動部分之間傳遞能量或信號的裝置，由于其材料的主要成分是碳，也就稱為碳刷。作為一種滑動接觸件，在許多電氣設備中得到廣泛的應用。
碳刷產品的應用材質主要有石墨、電化石墨、浸脂石墨、金屬（含銅，銀）石墨。它一般是純碳加凝固劑制成，外型一般是方塊，卡在金屬支架上，在彈簧的作用下把它緊壓在轉軸上，電機轉動時，將電能通過換相器輸送給線圈。它是易磨損件，應定期維護更換，并清理積碳。
碳刷的樣子有點像擦鉛筆的橡皮條那樣，頂上有導線引出。體積有大有小。
簡史
國際
19世紀70年代以后，依靠蒸汽機帶動發電機發電，電力供應日益增加，電動機也逐步推廣使用。1883年法國人法爾博(Farbe)制造了炭質電刷，使發電機和電動機容量和轉速的提高成為可能，1895~1900年英、法等國建立了炭刷生產廠。1877年托馬斯·愛迪生發明了電話，采用炭質振動膜和炭粒作為話機結構材料，不久電工用炭素制品和機械工業用耐磨炭素制品結合在一起發展成專門的電炭制品工廠。
國內
電碳制品制造業在世界上已有100余年歷史，而在中國僅有30多年的時間。1949年以前，僅有日本占領東北地區時期的滿洲炭素株式會社生產乾電池用碳素棒、板、上海市有手工作坊加工的電刷等小工廠和作坊。中華人民共和國成立后開始建立和陸續發展成為電碳制造行業。
由于電碳制品具有良導電性、耐熱性、抗腐蝕性、自潤滑性、比重小、熱膨脹系數小等特點，被廣泛應用于電工、機械、冶金、煤炭、化工、交通、電子、航空、原子能、家用電器及生物工程等領域，在國民經濟許多部門和國際尖端技術領域起著重要作用。
行業發展
(一)1949~1958年摸索研制和引進蘇聯技術時期
新中國成立后，為解決東北地區電機用電刷的急需，在撫順鋁業有限公司(301廠)利用日偽留下的設備，成立了30人的電刷試制工段。利用撫順礦務局提供的樣品和能搜集到的資料，經過一年努力，研制出第一代電力機車用電刷，經試驗可代替外國電刷。1952年這個電刷試制工段遷至哈爾濱市電池廠內成立電刷車間，生產天然石墨電刷、銅石墨電刷等品種。
1958年6月，蘇聯援建的重點工程之一哈爾濱電碳廠建成投產，能生產6個系列、21個品種電刷，從而結束了“洋碳”占統治地位的歷史。
1958年后，上海電碳廠(原上海電刷廠)、北京電碳廠(原北京碳棒廠)等相繼建立，開始形成了電碳行業的雛形。
(二)1958一1970年從仿造到自行設計時期
哈爾濱電碳廠仿照蘇聯古基諾瓦電碳廠設計，其工藝技術及主要設備均采用該廠標準，但品種單一不能滿足需要。經努力研制生產了200MW以下汽輪發電機集電環和勵磁機用的D172電刷、軋鋼電機用的D104及D308電刷、牽引電機用的D374電刷等。并在積累經驗的基礎上自行設計生產了汞弧整流器用石墨礦陽極及石墨柵極、抗磨石墨密封材料、無軌電車滑塊、電力機車滑板、加熱器用石墨等等。品種擴大到近百種,產量增加到800噸。同時，自行設計了鉛錫粉噴吹機、銅粉磨粉聯動線、移動式石墨化爐、連續式電爐等專用設備。
北京電碳廠生產的B108-60電影放映碳棒自1958年開始出口，陸續擴大到東南亞等十幾個國家和地區。阜新市、株洲市兩家電碳廠在60年代建立投產，從加工電刷過渡到自行生產各類電刷毛坯，加強了行業電刷毛坯供應和生產能力。
最突出的發展是由哈爾濱市電碳廠設計包建的四川東新電碳廠的建成投產。它與哈爾濱廠蘇聯援建的第一期工程相比，機械化、自動化程度均有提高，勞動條件也大有改善。
(三)1971~1985年穩步發展時期
1971年以后，特別是在改革開放政策實施以后，中國電碳行業進入了大規模穩步發展時期。至1985年已形成了包括哈爾濱電碳廠、東新電碳廠、北京電碳廠、上海電碳廠、上海電影碳棒廠、阜新電碳廠、株洲電碳廠、北京第二電碳廠等8家重點骨干企業和100多家電碳制品加工廠點的比較完整的多品種的電碳制造行業。全行業職工總數為6500人(其中:工程技術人員800人);工業總產值為6424萬元;產量為3800t。從1971年開始，行業產品產值增長速度，平均每年遞增5%左右。電碳產品滿足了國內經濟建設飛速發展的需求。同時，還出口美國、泰國、新加坡、巴基斯坦、孟加拉國等地。
功能特點
碳刷是一種電機零部件，通常由碳和其它材料制成，用于傳導電流和提供電刷式接觸。它們廣泛應用于各種工業設備中的電動機中，如發電機、風力渦輪機和電動工具等。
碳刷主要具有傳導電流和提供碳刷接觸的作用。因此，它具有以下一些功能特點：
良好的導電性：碳是一種優良的導電材料，碳刷可以在無線傳電機構中產生穩定的電接觸和傳輸。
不會彌漫性引火：由于在電機運行時會出現刷火現象，碳刷需要保證不引起火花彌漫。
高溫穩定性或低寒穩定性：碳刷材料需要耐受高溫或低寒，確保電機正常運轉。
耐磨性和耐久性：普遍情況下碳刷故障率低，可以使用很長時間。
結構
結構形式
石墨電刷裝置按電刷在換向器或集電環上的安裝方向為：徑向式，后傾式和前傾式三種。
徑向電刷彈簧加壓方式
在常用的徑向結構中，彈簧的加壓方式也有不同。如圖所示，（a）為窩線盤簧，（b）為螺旋壓簧，（c）為拉簧，這三種彈簧加壓方式都是使彈簧壓力直接作用在電刷上；（d）為杠桿壓板式，其結構特點式彈簧壓力不直接壓到電刷上。
分類
中國現行行業推薦標準《JB/T4003-2001電機用電刷》中把電刷分為四大類：1.石墨礦電刷；2.電化石墨電刷；3.沒藥樹粘合石墨電刷；4.金屬石墨電刷。
碳刷一般按其胚料材質組成、形狀、使用場合、使用方式等進行分類。
按材料分
碳-石墨電刷類
天然石墨電刷：天然石墨是該類電刷的主要原材料，黏結劑采用瀝青或樹脂，經過烘焙或1000度燒結而成。此類電刷接觸電壓降較高，整流性能好，集流性能低于電化石墨電刷，潤滑性能好，多數用于運行平穩的中小型直流電機和線速度較高的同步機滑環、高速汽輪發電機集電環及交流繞線式電動機；
樹脂粘結劑石墨電刷：此類電刷的特點是電阻大，接觸電壓降高，換向性能好，抗氧化，抗磨性能均較理想，但電耗大，多用于交流整流子電機。
電化石墨電刷類
石墨基電刷（軟質電刷）：其特點是摩擦系數低，潤滑性能好，集流性能、熱穩定性和抗氧化性能都好；用于線速度較高的大型同步電機和瞬間沖擊負荷大的軋鋼電機，及中小型直流電機；
焦炭基電刷（中硬質電刷）：其特點是接觸電壓降較大，形成氧化膜能力較好，換向性能好，有一定的集流性能，用于沖擊負荷較大的軋鋼電機等及電壓高于220V的一般直流電機；
碳墨基電刷（硬質電刷）：此類電刷屬于電化石墨電刷類的高阻電刷。其特點是電刷接觸電阻大，換向性能好，用于換向困難的直流電機，但結構疏松，摩擦系數大，此種電刷出廠前最好經過浸澤處理。
金屬石墨電刷類
由金屬和石墨組成，利用金屬導電性好、石墨潤滑性好的特點，調整金屬及石墨的含量來改變電刷性能。特點是接觸電壓降、電阻系數和電損耗小，這種電刷主要用于低壓大電流電機、低壓交流繞線式電機。
簡而言之，天然石墨電刷和電化石墨電刷電阻系數和電刷壓降較大，比較耐磨，允許使用的線速度較高（可達50~70m/s）。金屬石墨電刷電阻系數和電刷壓降較小，耐磨性能較差，允許使用的線速度較低，約15~35m/s.電動工具用電刷的材料主要采用電化石墨。
按形狀分
平刷、球形刷、蒸汽浸漬碳刷、硬質碳雙面壓制碳刷、片式碳刷、帶硬度覆蓋層碳刷等。
按使用場合
交流、直流電機用碳刷、集電環碳刷、軌道交通牽引電機用碳刷、電鉆、割草機、打磨機、攪拌機等工具用碳刷等。
按使用方式
自然有力接觸式碳刷、彈簧壓緊式碳刷、旋轉有力定向碳刷等。
應用領域
隨著電機制造業的發展，電機用電刷的系列品種不斷增加，已能生產石墨礦電刷、電化石墨電刷、金屬石墨電刷、高阻電刷等13個系列，93個品種。
碳刷的應用范圍較廣，主要用在發電機、電動機等領域，在交流電機、直流電機上都有碳刷。例如：集電環碳刷、軌道交通牽引電機用碳刷、電鉆、割草機、打磨機、攪拌機等工具。
碳棒、電刷、密封材料已出口銷往香港特別行政區、美國、東南亞等10幾個國家和地區。
1991年，南區電碳廠開發研制的D313電機用電刷、S78電機用電刷、D3741G/D371F機車牽引電刷等3個類型4個品牌的電碳制品通過了省級技術鑒定。其中D313電刷是為適應國內鋼鐵工業引進高速線材精軋電機的需要而研制的，該產品具有電阻率高、滑動性能好、使用壽命長等特點，產品性能指標接近國際同類產品水平，屬國內首創，結束了從德國、英國、美國等國家進口電刷的歷史。
1993年10月，從上海電機技術研究所采購動態實驗機投入使用，使產品加工精度及檢測手段達到國際電工產品標準。1998年，該廠確定以鐵路機車電刷為支柱產品。1999年12月，該廠的機電產品擴散申請獲鐵道部機車產品驗收部門批準，機車牽引電刷正式進軍鐵路市場。主要產品為D、J系列兩大類，被華南、華中地區、西南、西北等60多個機務段及高性能機車使用，鐵路電刷產品占工廠總產量的40%~50%。2000年，市電碳廠完成改制，成立株洲新方圓電碳有限公司。同年，該公司“ZT”牌電機用電刷廣泛應用于鐵路、汽車運輸等領域。
性能
電刷技術性能主要項目包括有電阻系數、硬度，一對電刷上的接觸電壓降，摩擦系數，50h磨損等。電阻系數是衡量導電性能的一個物理量。230V時電刷電阻系數可以選大些，120V電刷電阻系數則要選小些，相同功率的電動機120V電機電流比230V大，如果選相同的電阻率的電刷，則120V電機的電刷易發熱，刷握溫度可能超差。
一對電刷的接觸電壓降就是電流流入電刷經過換向器再流到電刷的電壓。當電刷與換向器互相接觸，并在外力作用下發生運動時在接觸面產生的切向阻力，稱為摩擦力。摩擦力與彈簧壓力的比值，即為電刷與換向器摩擦系數。50h磨損值：在規定的實驗條件下，電刷在而定電流密度及規定單位壓力下，換向器線速度為15m/s時，電刷磨50h的磨損量。
性能
碳刷使用性能良好的標志主要有以下幾方面：
直接觀察
碳刷應當倒角得體、規格適當、結構規范、導線的截面和長度符合要求，沒有松動、脫落、破損、掉邊、掉角、卡箍等現象。
使用情況
碳刷使用性能良好的標志主要有以下幾種情況：
A.使用壽命長并且不磨損換向器或集電環，不使換向器出現劃痕、不平、燒蝕、拉絲等。
B.具有良好的換向和集流性能，且能量損耗小。
C.碳刷運行時，不過熱，噪音小，不破損，刷辮不變色，不燒蝕。
D.運行過程中，能夠在換向器或集電環表面較快地形成一層均勻、適度和穩定的氧化薄膜。
儀器檢測
碳刷應當符合國家部頒標準。通過儀器可對碳刷按照《碳刷技術性能表》所要求的性能進行檢測。如碳刷的電阻率、洛氏硬度、體積密度、電流密度、接觸電壓降、摩擦系數、50小時磨損、允許圓周速度、單位壓力，甚至金屬含量的大小等等。不知這些參數都是怎么測得的。有會的專家給指點一下。
選擇
選擇碳刷時需要考慮以下三個方面的因素：
碳刷型號選擇
為了保障電機的正常運行，準確選擇碳刷型號十分重要，因制造電刷時所選用的原材料和工藝不同，其技術機能也有差異。因此在選擇電刷時，應綜合考慮電刷的機能和電機對電刷的要求。碳刷使用機能良好標志應該為：
安裝
安裝流程
碳刷安裝注意事項:碳刷安裝工作務必要仔細。檢查的工作是必要的。在您購買碳刷時，JINS會附上簡易的安裝檢查表供您使用。碳刷安裝流程:自然磨合方式安裝流程:斷電確認>卸下舊碳刷>去除舊碳化膜(更換不同材質碳刷時或碳化膜過厚時需進行此作業)>清潔電機內部>安裝新碳刷>安裝檢查>進行自然磨合(約0.5-3小時，視大小不同情況)>完成人工磨合方式安裝流程:斷電確認> 卸下舊碳刷>安裝新碳刷>進行磨合工作>去除舊碳化膜(更換不同材質碳刷時或碳化膜過厚時需進行此作業)>進行電機內部清潔工作>安裝檢查>完成工具磨合方式安裝流程:斷電確認>卸下舊碳刷>安裝新碳刷>安裝檢查>進行去膜(更換不同材質碳刷時或碳化膜過厚時需進行此作業)及磨合工作>安裝檢查>完成。
工業碳刷安裝注意事項
碳刷安裝時，需保證碳刷裝入刷握內能夠上下自由移動，碳刷與刷握內壁的間隙應控制在0.1-0.3毫米之間，避免因間隙過大產生擺動；同時，刷握下邊緣距整流子表面的距離應保持在2毫米左右。
碳刷使用前事項說明:新碳刷（電刷）的磨合(QW):為了使電刷與換向器接觸良好，新電刷需要進行磨合（磨弧度），磨合一般在電機上進行。刷子摩擦面與轉動件摩擦面的接觸要完全，電流的傳輸才會均勻。若未進行磨合工作，電機運轉時將會有起火的危險。磨合的方式有以下:自然磨合:在碳刷安裝好后，啟動電機運轉于無載情況下，使其自然磨合(約0.5-3小時，視大小不同情況)，人工磨合:在電機斷電情況下，以砂紙進行磨合工作。工具磨合:以磨石等維護工具在啟動電機運轉于無載情況下進行磨合工作，需專業人員才可執行。使用前將去除碳化膜(FW)。
禁止在同一機械內安裝不同廠牌及不同材質的碳刷。特別注意安裝時彈簧上壓是否良好，是否妨礙碳刷的使用。注意鋁線固定螺栓是否穩固及固定方式是否防礙碳刷使用。不可有水污、油漬沾到碳刷及轉動件摩擦面。
檢查項目
(1)碳刷與滑環接觸良好，接觸面無積垢，無冒火現象，無異常聲音。
(2)碳刷在碳刷架內應能自由起落，無卡澀現象（如有發卡現象，應磨去多余部分）；且碳刷彈簧應壓在碳刷正中，防止受力不均發生偏磨；碳刷在刷框內無振動、搖擺現象。
(3)碳刷無破損或過短，(不小于30mm)。
(4)定期用直流鉗型表測量各碳刷的電流分擔均勻，用紅外線測溫儀測量碳刷有無過熱現象，如有異常應及時更換；壓簧無變形、脫落、斷裂現象，每只碳刷的壓簧壓力應基本相等[用彈簧秤測量:(2×5.88±7)牛頓]。
(5)屆確完整且連接良好，壓接螺絲無松動脫落，無發熱及觸碰機殼的現象。
(6)刷框和刷架清潔，積垢嚴重時應聯系檢修用吹風機吹掃清理。
(7)碳刷及滑環表面無過熱變色現象，滑環表面溫度不大于120t，滑環出風溫度不大于65℃。
注意事項
在同一電機上，應選擇使用同一型號的碳刷，但對于個別換向特別困難的大中型電機，可采用雙子碳刷，其滑入邊采用潤滑性能好，滑出邊采用抑止火花能力強的碳刷，從而使碳刷的運行得到改善。由于不同制造廠生產的電刷性能差別很大，甚至同一制造廠在不同時間生產的電刷性能也有所差別。因而，針對同一電機來說，應盡量選擇同一型號同一制造廠，最好是同一時間生產的碳刷，以防止由于碳刷性能上的差異造成并聯碳刷電流分布的不平衡，影響電機的正常運行。
對于個別換向特別困難的大中型電機，可選擇采用分辮碳刷。目的是以增加碳刷內短路電流的方式來改善換向性能。對于單向旋轉換向困難的電機，可選擇采用組合電刷。即滑入邊選擇使用潤滑性能好、成膜能力強的低電阻石墨基電化石墨電刷，滑出邊選擇使用換向性能好的高電阻率的炭黑基電化石墨電刷。這樣既易形成氧化膜，又對換向性能起到極大的改善作用。在滑出邊也可采用碳纖維復合電刷，突出利用其滅弧能力強的特點，從而使電機的運行取得最佳效果。
更換
碳刷磨損到一定程度要更換新的碳刷,更換時最好一次全部更換,如果新舊混用,可能會出現電流分布不均勻的現象。對于大型機組,停機更換碳刷,勢必影響生產,在不停機的情況下更換電刷的常用做法是每次更換20%的電刷(即每臺電機的每個刷桿的20%),每次間隔時間為1-2周，待磨合后再逐步更換其余電刷，以保證機組的正常連續運行。
要求
當碳刷出現以下幾種情況時應進行更換：1、磨損嚴重（不足原長的1/3）；2、損壞嚴重；3、碳刷與滑環接觸面不足70%。
注意事項
（1）嚴禁兩人同時工作；
（2）工作時必須將衣服和袖口扣好，以免被轉動部分絞傷；
（3）工作時站在絕緣墊上；
（4）嚴禁同時觸摸兩極或一極對地；
（5）同一機組應使用同一型號碳刷；來源困難，可使用不同型號的碳刷（同一級仍然保證同一型號），但是必須事先征的領導同意；
（6）在碳刷上部低于刷握或與刷握一樣平時應立即更換。
故障處理
參考資料 >
電機常用碳刷的性能和結構是什么?.搜狐網.2023-12-05
正文 1.碳刷分類 2.碳刷的功能特點 3.碳刷選型要點.與非網.2023-12-05
碳刷使用性能良好的標志主要有以下幾種情況.碳刷.2023-12-06
準確選擇碳刷型號是十分重要的，因為制造電刷時所選用的原材料和工藝不同.碳刷.2023-12-06
電機與碳刷.道客巴巴.2023-12-06
發電機碳刷、滑環的檢查項目有哪些.碳刷.2023-12-06