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汽车发电机防泥水技术的研究

  • 投稿橘子
  • 更新时间2015-10-13
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徐立金 董翠

保定长城内燃机制造有限公司保定亿新汽车配件有限公司河北保定071000

摘要 汽车发电机为汽车用电设备提供电能并将剩余电能储存在蓄电池中,发电机是汽车必不可少的核心零部件之一,因我国地大物博,汽车行驶的工况千差万别,车辆涉水引发的发电机进泥水失效问题普遍存在,本文通过发电机进泥途径、进泥后引起的失效模式、失效零部件确认、问题产生机理四个方面进行现状分析,并针对此问题从发电机排水孔、碳刷、散热孔、排碳孔等面进行研究,提出发电机进泥水的解决方法,并为发电机进泥问题的解决提供借鉴方法和思路。

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关键词 发电机;失效机理;散热孔

1 现状分析

1.1 发电机基本构成

发电机由发电机皮带轮、前盖、定子总成、转子总成、整流桥、调节器、后盖、真空泵(带泵发电机)等零部件组成。

1.2 发电机工作原理

外部电路通过碳刷对励磁绕组通电使其产生磁场,爪极被磁化为N 极和S 极,当转子旋转时,磁通交替在定子绕组中变化,根据电磁感应原理,定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势,达到一定转速后调节器侦测到相电压充电指示灯灭,整流器将定子绕组的三相交流电整流成直流电供汽车上电器使用。

1.3 发电机进泥确认

故障确认:发电机装测试台架,B+端、激磁端均连接12V 电源,发电机转速超过起始发电转速,使用万用表检测B+端电压无变化,确认发电机不发电;

拆解确认:拆解发电机确认发电机进泥碳刷卡滞在碳刷槽内无法与集电环接触;

进泥痕迹确认:确认进泥痕迹为发电机后盖上部散热孔进入,流到发电机碳刷架部位,进入碳刷槽。

2 原因分析

2.1 失效机理

发电机激磁线路为:外部激磁-调节器-上碳刷-集电环上环-转子线圈-集电环下环-下碳刷-调节器,碳刷进泥卡滞后碳刷无法与集电环接触,激磁电路断路,发电机无法激磁,发电机不发电(失效电路图如下)。

2.2 发电机结构研究

散热孔方面:为使发电机散热,在发电机前、后盖上开有散热孔,优点:利于散热,保护调节器及二极管;缺点:防异物及泥水能力差。

转子总成方面:由一根轴、一个转子线圈、两个爪极、两个扇叶组成。其扇叶为内置扇叶(行业内新款电机均为内置扇叶,内置扇叶利散热、防异物、降噪音),发电机工作过程中,后盖散热孔为进风口,泥水沿进风口被吸入发电机内部。

发电机碳刷方面:确认发电机装车后碳刷处于水平方向,泥水进入发电机碳刷槽中无法及时排出,泥水晾干后碳刷被粘住、卡滞,发电机再次运转时碳刷仍可与集电环接触,发电机能够正常发电,但是碳刷向外弹出,随着碳刷磨损,开始与集电环接触不良,最终无法接触(图3)。

3 对策及效果

3.1 取消后盖上端散热孔

具体方法:将发电机后盖上端散热孔进行封堵(非整流桥散热板部位,否则影响散热),在后盖的后端增加散热孔,保证泥水从发电机上端无法进入。

试验验证:按照《QC/T 729-2005 汽车用交流发电机技术条件》转速3000r/min,电压13.5依0.1V,最大输出30min(以30min 内温度上升不大于1益为稳定温升)。

测试结果:发电机定子温升143益(标准小于150益),二极管温升97益(标准小于125益)。

试验结论:封堵发电机后盖上部散热孔对发电机温升无影响。

3.2 发电机碳刷角度调整

具体方法:将发电机后端整体旋转,使碳刷伸出方向由水平方向调整至竖直向下方向(图4)。

试验验证:按照《QC/T 729-2005 汽车用交流发电机技术条件》发电机转速3000r/min、10%负载的条件下,使用滴水摆管冲泥水(含5%NaCl 和5%泥土)20s,停止40s 后连续运转8 小时,放置16 小时,进行三个循环。

试验结果:确认发电机性能正常、拆解确认碳刷无卡滞、碳刷槽无泥土。

试验结论:发电机碳刷方向调整有助于解决进泥卡滞问题。

4 总结

发电机是汽车的核心零部件,汽车点火系统、电控系统、照明系统等各大系统均离不开发电机的贡献,尤其是智能启停汽车技术、新能源汽车技术、电动汽车技术的发展对发电机的依赖越来越明显。发电机性能直接决定着整车的性能。而发动机进泥不发电问题严重影响产品的质量,导致顾客的抱怨。通过本文的研究解决售后市场发电机进泥不发电问题、消除了顾客抱怨,并且我们可以将本次分析研究的经验应用于其他问题的解决中,为此类问题的解决提供经验。