降低汽車發(fā)電機材料成本的研究

白瑤琦

摘要：

隨著汽車的不斷普及，越來越多的家用車走入尋常百姓家，同時汽車的價格也不斷降低。作為汽車配件的生產商，一直要面臨著不斷要求降價的壓力。這種降價的壓力來自于客戶的主觀要求，來自于市場的客觀實際?？蛻舻慕祪r要求達不到，就要面臨著被減少配套份額;達不到市場的降價預期，在開發(fā)新的客戶時，就沒有進入新的配套體系的先決條件。所以降低產品成本，無論從主觀和客觀方面來看，都是一項持續(xù)不斷的工作。而且，在降低成本的同時，要保證產品性能、外觀等品質不能有所下降。

作者分析了汽車發(fā)電機的成本構成，對成本構成的費用進行了詳細研究。在降低材料成本方面，可以通過優(yōu)化設計，對零部件的參數(shù)進行調整，對發(fā)電機的主要材料進行調整，對主要功能件實行國產化，通過試驗驗證，在保證性能不變的前提下，達到降低成本的目的。

關鍵詞：憂化設計;發(fā)電機;材料成本

優(yōu)化設計英文名是optimization?design，從多種方案中選擇最佳方案的設計方法。它以數(shù)學中的最優(yōu)化理論為基礎，以計算機為手段，根據(jù)設計所追求的性能目標，建立目標函數(shù)，在滿足給定的各種約束條件下，尋求最優(yōu)的設計方案。

優(yōu)化步驟：建立數(shù)學模型，選擇最優(yōu)化算法，程序設計，制定目標要求。優(yōu)化設計就是在滿足設計要求的眾多設計方案中選出最佳設計方案的設計方法。

1.通過優(yōu)化設計變更定子、轉子參數(shù)進行材料成本節(jié)儉

定子的功用是產生交流電。定子由定子鐵芯和定子繞組組成。轉子的功用是產生旋轉磁場。

定子、轉子繞組的線徑，纏繞的匝數(shù)，直接影響發(fā)電機的發(fā)電量。在保證原有發(fā)電量的前提下，通過優(yōu)化設計，變更定子、轉子的繞組的線徑，纏繞的匝數(shù)，可以達到節(jié)儉銅線的重量的目的。在理論設計方案出來之后，要制作樣機，然后依據(jù)試驗標準進行相應的試驗測試，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行比較，最終確定最佳的優(yōu)化方案。

公司為某客戶配套的A型號發(fā)電機，由于主機廠要求降價，但性能不能有所降低，所以對此產品進行優(yōu)化設計，以期達到公司及客戶的雙方面要求。

1.1調整目的：為了節(jié)省成本，JFZXXXX定子改變參數(shù)，轉子改變參數(shù)，使用C廠加厚鍛造爪極，要求滿足性能及噪音標準。按照QC/T729-2005標準進行的性能試驗：試驗數(shù)據(jù)略。

1.2經過4次調整得出結論：方案四是使用C廠Φ135鍛造加厚爪極后，既滿足圖紙性能，又節(jié)省成本的最佳方案。噪音試驗合格。

從整個試驗過程可以看出，采用改變定轉子參數(shù)的方法，并通過試驗驗證性能及噪音，優(yōu)選最佳方案，能夠達到既保證客戶的要求又降低了成本的目的

2.通過優(yōu)化設計變更主要材料進行材料成本節(jié)儉

發(fā)電機材料成本中，銅線的成本所占比重最大，如變更銅線的材質構成，能大幅節(jié)儉材料成本。[31]

性能調整方案：為節(jié)儉成本，擬把JFZXXX轉子激磁線圈原用Cu線材改為另一TL線材，驗證性能。

性能對比

正常環(huán)境性能試驗（23℃），105℃性能試驗。

結論：

根據(jù)兩種不同爪極的試驗數(shù)據(jù)對比，轉子參數(shù)初步選定：Ф0.9X355T，TL線，F(xiàn)廠自制爪極，爪極磁軛外徑Ф45.6;

采用上述轉子參數(shù)（Ф0.9TL線）的激磁線圈比現(xiàn)在量產時（Ф0.78Cu線）的激磁線圈節(jié)省5元。

高溫耐久試驗（發(fā)電機轉數(shù)：3000?RPM，發(fā)電機負載：最大輸出90%，環(huán)境溫度：105℃?時間：300?小時。

試驗后狀態(tài)未發(fā)現(xiàn)異常

試驗結論：進行高速試驗444小時調節(jié)器碳刷磨損量過大，與集電環(huán)接觸不良，更換調節(jié)器后，繼續(xù)進行試驗，500小時試驗后樣機耐久后性能滿足標準規(guī)定值。

高速斷續(xù)耐久試驗（發(fā)電機負載：最大輸出，環(huán)境溫度：90℃?時間：250?小時）。

試驗后各部件狀態(tài)未發(fā)現(xiàn)異常。

試驗結論：進行250小時高速斷續(xù)試驗無異常，耐久后性能滿足標準規(guī)定值。

整車路試試驗性能對比滿足試驗要求。

結論：滿足性能要求。

3.通過變更主要部件產地進行成本節(jié)儉

變更發(fā)電機零部件的結構及產地，也能達到節(jié)儉成本的目的。整流橋是發(fā)電機的重要部件之一。它的功能是把發(fā)電機產生的交流電，通過整流二極管組成的電路變?yōu)橹绷麟姟?/p>

在整流橋的整個價格構成中，二極管的價格約占總價40%-50%，所以如果二極管的價格降低，整個整流橋的總價也會有效降低。D廠為公司配套的整流橋一直用的是進口的二極管，價格較高。目前國產二極管的質量已有大幅提高，在整流橋的制作中，一些廠家已經大批采用國產二極管。進口二極管與目前國產的二極管除價格之外，形狀也有很大差別，如果要想國產化二極管，則必須改變整流橋的現(xiàn)有結構。

D廠為國產化二極管，增加國內供應商，重新開發(fā)散熱板，改造生產線工裝，變更生產工藝，達到了用國產的二極管代替進口二極管的目的，降低了配套價格。

4.小結

通過三個實例，驗證了：優(yōu)化定轉子參數(shù)，某型號電機可節(jié)儉3元/臺;變更主要線料，某型號電機可節(jié)儉5元/臺;整流橋使用國產二極管后，某型號電機可節(jié)儉1.5元/臺。

參考文獻：

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