集電環的材質要求機械強度大

集電環的材質要求機械強度大，并是電的良導體，還要具有耐腐蝕性，在與電刷滑動接觸時，必須具備耐磨性和穩定的滑動接觸特性。一般，鋼質集電環的耐磨性好，機械強度大，因此大多用于因極性引起集電環磨損差較大的同步電機上。

       集電環系列同步電機和異步電動機等采用集電環的電機，比較廣泛地用于產業部門，而且，多數是在各種苛刻條件下運行的。這些電機雖然沒有直流電機那樣的換向作用，但與換向器一樣，也出現集電環或電刷的異常磨損，電刷振動以及產生火花等弊病。特別從電刷材質來看，集電環用電刷不僅使用石墨電刷，而且為了提高電刷的電流密度，有時也使用金屬石墨電刷，所以，還必須考慮異常殘余膨脹等因素。即使對于汽輪發電機那樣的高速電機或在全封閉氣體介質和氫氣介質中運行的電機，問題也不少。

  電刷在集電環上運行時，在其接觸面上形成一層均勻、適度、穩定的氧化膜，這是電機運行良好的主要標志之一。因為這層氧化膜的存在，改變了電刷與集電環的接觸特性、減少了摩擦、降低磨損、延長使用壽命。氧化膜是一種復合薄膜，其組成成分與電刷型號及集電環的材料成分有關。氧化膜的正常厚度在8－100nm的范圍內，一般為25nm.用電子顯微鏡觀察發現，電刷與集電環接觸面是由無數個點相接觸，一般接觸面只有電刷總面積的千分之幾左右。接觸面積的大小，由電機的轉速、集電環材質的硬度、加工精度、偏擺度、電刷的材質、電刷上的壓力大小等因素來決定。

    有研究發現，外加電壓小時，氧化膜絕緣，當電壓升高到一定值時，氧化膜被擊穿。當擊穿后，不管電流如何增加，由于導電點的增加、導電面積的擴大，則接觸電壓保持恒定。