Szczotki stosowane w silnikach elektrycznych wykonane są z materiałów
Prawidłowo – szczotki w silnikach elektrycznych muszą być wykonane z materiałów przewodzących, bo ich podstawowym zadaniem jest przekazywanie prądu elektrycznego pomiędzy częścią nieruchomą (szczotkotrzymacz, zaciski) a wirnikiem, najczęściej przez komutator lub pierścienie ślizgowe. Gdyby materiał nie przewodził prądu, silnik po prostu by nie zadziałał. W praktyce stosuje się głównie szczotki węglowe, grafitowe albo węglowo-miedziane. Mają one stosunkowo dobrą przewodność elektryczną, a jednocześnie odpowiednie właściwości mechaniczne: są dość miękkie, dobrze dopasowują się do komutatora, nie rysują go nadmiernie i zużywają się w kontrolowany sposób. To jest ważne, bo szczotka ma się zużywać, a nie komutator. Z mojego doświadczenia w warsztatach naprawczych widać, że dobra jakość szczotek bardzo mocno wpływa na żywotność silnika – szczególnie w elektronarzędziach i małych silnikach komutatorowych. Dobre praktyki mówią, żeby zawsze stosować szczotki o parametrach zalecanych przez producenta maszyny: odpowiedni skład (np. więcej grafitu lub więcej miedzi), twardość, dopuszczalny prąd i kształt. W normach dotyczących maszyn wirujących znajdziesz wymagania dotyczące trwałości i iskrzenia na komutatorze – właściwy materiał szczotek ogranicza iskrzenie, nagrzewanie oraz zakłócenia elektromagnetyczne. W praktyce serwisowej przy wymianie szczotek zwraca się uwagę, żeby były dobrze dotarte do komutatora, bo tylko wtedy przewodzenie prądu jest równomierne na całej powierzchni styku. Dlatego właśnie odpowiedź o materiałach przewodzących jest jedyna logiczna i technicznie poprawna.
W silniku elektrycznym szczotka jest elementem, który ma fizyczny kontakt z komutatorem lub pierścieniami ślizgowymi i jej podstawową funkcją jest przewodzenie prądu do wirnika. Jeśli ktoś wybiera odpowiedź z materiałem izolacyjnym, to zwykle wynika to z ogólnego skojarzenia, że w elektryce „izolacja to bezpieczeństwo”. Tylko że w tym konkretnym miejscu izolacja byłaby całkowicie sprzeczna z zasadą działania maszyny. Izolatory stosuje się w silniku, ale do odseparowania części czynnych od obudowy, uzwojeń od rdzenia, zacisków od korpusu – nigdy jako materiał roboczy szczotki. Szczotka musi przewodzić, inaczej prąd nie dotrze do wirnika. Z kolei odpowiedź sugerująca materiał magnetyczny też bywa myląca, bo sam silnik kojarzy się z magnesami, strumieniem magnetycznym, biegunami. Jednak szczotka nie ma za zadanie wytwarzania ani prowadzenia strumienia magnetycznego. Jej rola jest czysto elektryczna i mechaniczna: ma przewodzić prąd i ślizgać się po komutatorze w kontrolowany sposób. Gdyby była z silnie magnetycznego materiału, powodowałaby przyciąganie opiłków, zwiększone zużycie, zakłócenia pracy, a do tego takie materiały często nie mają odpowiednich własności ślizgowych. Pomysł z materiałem półprzewodnikowym wynika czasem z tego, że półprzewodniki kojarzą się z „nowoczesną elektroniką” i ktoś próbuje na siłę to przenieść na każdą część układu. W szczotkach potrzebna jest możliwie stabilna, stosunkowo niska rezystancja i dobra zdolność przenoszenia prądu, a nie efekt złącz czy właściwości diodowe. Owszem, rezystywność materiału szczotki nie jest tak niska jak litej miedzi, ale wciąż mówimy o materiale przewodzącym, a nie półprzewodniku w sensie fizycznym. Typowy błąd myślowy polega na tym, że zamiast zastanowić się, jak prąd płynie przez silnik i gdzie dokładnie wchodzi na wirnik, wybiera się odpowiedź intuicyjną: „izolacja = bezpieczniej”, „magnes = silnik”, „półprzewodnik = nowoczesność”. Tymczasem w dobrych praktykach serwisowych zawsze traktuje się szczotkę jako element przewodzący prąd roboczy, o ściśle dobranych właściwościach elektrycznych i mechanicznych, a nie jako izolator, magnes czy zaawansowany element elektroniczny.