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电刷在集电环上运行时,在其接触面上形成一层均匀、适度、稳定的氧化膜,这是电机运行良好的主要标志之一。由于这层氧化膜的存在,改变了电刷与集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长使用寿命。氧化膜是一种复合薄膜,其组成成分与电刷型号及集电环的材料成分有关。氧化膜的正常厚度在8~10O m的范围内,一般为25 m。用电子显微镜观察发现,电刷与集电环接触面是由无数个点相接触。一般接触面积只有电刷总面积的千分之几左右。接触面积的大小,由电机的转速、集电环材质的硬度、加工精度、偏摆度、电刷的材质、电刷上的压力大小等因素来决定。有研究发现,外加电压小时,氧化膜是绝缘的。当电压升高到一定值时,氧化膜被击穿。当击穿后,不管电流如何增加,由于导电点的增加、导电面积的扩大,则接触电压保持恒定。氧化膜具有 好的润滑性能。以石墨电刷为例,电刷与集电环接触表面起润滑作用的润滑层主要是石墨膜。这层石墨膜,将电刷与集电环分开,使摩擦在石墨润滑层间进行,降低了摩擦系数,减少了摩擦热的产生,减少了电刷的磨损。电刷的过热故障,很多情况是由于氧化膜被破坏且无法重新建立导致的。铜电刷则生成铜氧化物薄膜。
