碳刷接触弧面和滑环之间作高速相对滑动时，由于碳刷在刷盒内会有轻微晃动，因而碳刷弧面半径略大于滑环弧面，在接触面的滑入和滑出两端形成楔形空间。如图1所示，发电机在高速旋转时，粘附于滑环表面上且随之高速旋转的空气层进入滑入端楔形空间，对碳刷产生一个向上的扬力；而在接触面滑出端的楔形空间，空气同样会粘附于滑环上被带走，对碳刷的弧面造成气吸现象，使碳刷受到一个向下的吸力。
由于碳刷两端受到了方向相反的两个力的作用，且两个力不在一条直线上，因而对碳刷产生转动的力矩，使碳刷在刷握里出现歪斜，导致接触面滑入端的楔形空间变大，滑出端的楔形空间则变小。这种情况下，向上的扬力大于向下的吸力，当差值大到克服弹簧压力和电刷重力时，碳刷便会被被滑环带入的空气托起，在碳刷弧面与滑环之间形成一层很薄的气膜，阻止滑环与碳刷之间的导电。
这种气垫现象会受到接触面光洁度的影响，表面越光滑，气膜越容易形成，所以，无刷励磁发电机转子电压测量碳刷经过一段时间的运行后，接触弧面变得非常光滑，为气垫现象创造了有利的条件。此外，电击穿会破坏气膜的形成，气膜存在一个最低导通的电流值，即湿电流，当通过的电流大于湿电流值时，气膜被击穿，成导电状态；而如果导通后电流小于湿电流，气膜便不能被击穿，处于绝缘状态。对于静态励磁系统，通过碳刷的励磁电流较大，碳刷与滑环之间很难形成稳定的气膜，然而在无刷励磁发电机上，情况则不一样，因为碳刷的作用只是测量转子电压，通过的电流很小，不足以击穿气膜，所以气垫现象便会发生。
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