扁平式碳基换向器大幅提升汽车燃油泵直流电机的寿命

近年来，为了节省空间和提高产量，要求电动机体积小、速度快，换相会变得更加困难，从而需要改善电刷材料以获得良好的性能。在汽车燃油泵系统中，汽油箱内广泛采用小型直流电机驱动燃油泵装，电流在汽油中换向，电弧电压和持续时间与在空气中不同。小型直流电机因其体积小、性价比高而广泛应用于汽车燃油泵的驱动，换向是决定电机性能的重要因素之一。

换向器通常是铜和圆柱形的，铜换向器的换向电弧、电刷磨损以及电刷材料在汽油中换向阶段发生电弧放电，造成换向器表面严重的电刷磨损和损坏，因此，换向器和电刷材料需要耐受电弧放电。

为了实现这一点，在燃油泵电机上采用了扁平式碳换向器，电刷宽度是换向器段的一半，换向器和电刷都是由碳石墨制成的，碳刷及碳扁换向器取代圆柱形铜换向器。

在较小换向电流下，石墨扁平换向器的电弧持续时间短，滑动条件好，但在大换向电流下，电弧持续时间长，换向器会因电弧损坏的黑色部分迅速从分段边缘侵入。当黑色部分宽度达到刷子宽度时，会出现不稳定滑动或异常磨损然后，导致有效换相间隔变短，电弧持续时间和剩余电流迅速增加。

剩余电流和电弧持续时间

剩余电流和电弧对直流电机燃油泵是有害的，需要在设计阶段去消除。剩余电流即漏电电流，流过剩余电流动作保护装置主回路的瞬间电流为电流有效值，下图显示了换向时间的换向电流波形，这个换流电路有一个电感，所以换流电流的相位延迟（实线在换流结束时，一部分换流电流留在线圈中）。

当剩余电流大于最小电弧电流时，换向器段与电刷之间发生电弧，图5显示了电弧波形，起弧电压一般在15V以上。

铜和碳换向器的比较

由于电弧持续时间较短，换向器和电刷磨损较小，碳换向器在汽油中的性能优于铜换向器。如果电弧持续时间变长，换向器和电刷磨损，残余电流随着时间推移而变大。也就是说，由于磨损，有效换相间隔变短，剩余电流增大。