發(fā)電機(jī)燒損故障淺析

胡承建，吳 霞，周 劍

（神龍汽車(chē)有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430056）

1 故障現(xiàn)象

2014年7月，一輛神龍汽車(chē)有限公司生產(chǎn)的配備EC5（1.6 L）自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)致2008轎車(chē)，在做完CNCAP碰撞試驗(yàn)后，其發(fā)電機(jī)因破壞嚴(yán)重而燒損；另外，一輛配備EC5（1.6 L）自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的雪鐵龍C3-XR在做完CNCAP碰撞試驗(yàn)后，發(fā)電機(jī)嚴(yán)重破壞，無(wú)燒毀問(wèn)題，但是存在燒損風(fēng)險(xiǎn)。目前，在上述兩種車(chē)型中，此類(lèi)由發(fā)電機(jī)破壞嚴(yán)重導(dǎo)致燒毀的現(xiàn)象在售后市場(chǎng)并沒(méi)有出現(xiàn)。

2 故障分析

2.1 外觀檢查

將發(fā)電機(jī)拆卸下來(lái)后，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的外殼表面多處有破碎、燒損變色的現(xiàn)象，見(jiàn)圖1發(fā)電機(jī)破損件外觀圖。

圖1 發(fā)電機(jī)破損件外觀圖

2.2 故障原因分析

檢查連接發(fā)電機(jī)的連接器以及分支壓線(xiàn)鼻子，表面都完好，無(wú)燒蝕現(xiàn)象，判斷發(fā)電機(jī)的燒損不是由于線(xiàn)束短路引起。

用工具取下發(fā)電機(jī)故障件的后端蓋，發(fā)電機(jī)的正極板有燒損變色的現(xiàn)象，見(jiàn)圖2。

用萬(wàn)用表分別測(cè)量發(fā)電機(jī)的正二極管、負(fù)二極管、定子、正極接線(xiàn)柱與外殼的電阻，其電阻值分別為2.2Ω、2.13 Ω、2.3Ω、4.39Ω，其測(cè)量示意圖見(jiàn)圖3。根據(jù)以上測(cè)量結(jié)果，可以判定正二極管、負(fù)二極管、定子、正極接線(xiàn)柱與外殼短路。

圖2 發(fā)電機(jī)正極板燒損示意圖

圖3 發(fā)電機(jī)電阻測(cè)量示意圖

圖4 定子線(xiàn)圈與正極板短路示意圖

觀察發(fā)電機(jī)故障件，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈的三相正極接線(xiàn)柱與發(fā)電機(jī)正極板接觸。用萬(wàn)用表測(cè)量這兩者之間的阻值為2.3Ω，由此可判定正極接線(xiàn)柱與正極板短路 （圖4），正極接線(xiàn)柱銅線(xiàn)的絕緣層因破損而失效。

在整車(chē)環(huán)境中，發(fā)電機(jī)的正極接線(xiàn)柱與電池正極電纜相連，為常帶正極直流電狀態(tài)。在發(fā)電機(jī)內(nèi)部組件，正極板與正極接線(xiàn)導(dǎo)通，也常帶正極直流電。發(fā)電機(jī)是負(fù)極搭鐵，發(fā)電機(jī)端蓋、定子鐵心等零件是負(fù)極，與車(chē)輛的搭鐵相連，也與蓄電池的負(fù)極相連。

在整車(chē)CNCAP碰撞試驗(yàn)中，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生碰撞后，發(fā)電機(jī)端蓋碎裂，內(nèi)部的各個(gè)零件變型，定子線(xiàn)圈三相正極接線(xiàn)柱的絕緣材料碎裂或損傷，導(dǎo)致絕緣失效，引起定子線(xiàn)圈與正極板短路。蓄電池通過(guò)B+端、正極板給定子線(xiàn)圈放直流電，同時(shí)發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈需要輸出三相交流電，兩者短接導(dǎo)致三相交流電無(wú)法輸出，定子線(xiàn)圈產(chǎn)生大量熱能，從而導(dǎo)致定子線(xiàn)圈過(guò)熱而燒損。

3 解決方案

發(fā)電機(jī)在發(fā)生劇烈碰撞后，發(fā)電機(jī)端蓋碎裂，內(nèi)部的各個(gè)零件可能會(huì)發(fā)生變型，導(dǎo)致定子線(xiàn)圈三相正極接線(xiàn)柱的絕緣材料碎裂或損傷，絕緣失效，引起短路。為降低這種發(fā)電機(jī)因內(nèi)部短路而燒損的風(fēng)險(xiǎn)，專(zhuān)業(yè)提出兩種解決方案。

3.1 方案A

更改發(fā)電機(jī)絕緣墊3個(gè)出線(xiàn)孔的結(jié)構(gòu)，在原先O型出線(xiàn)孔的基礎(chǔ)上加1.3 mm高的U型曹。絕緣墊的出線(xiàn)孔高度比正極板高0.5 mm，絕緣墊的出線(xiàn)孔高度比電子蓋板的壓線(xiàn)鼻子低2 mm，見(jiàn)圖5。

圖5 方案A示意圖

3.2 方案B

將發(fā)電機(jī)絕緣墊的O型孔改為U型孔，孔的高度比電子蓋板的壓線(xiàn)鼻子低2 mm；定子線(xiàn)圈的3個(gè)出線(xiàn)柱分別套1根玻璃纖維套管，套管高度比電子蓋板的壓線(xiàn)鼻子低1 mm；定子線(xiàn)圈的3個(gè)出線(xiàn)柱引線(xiàn)的長(zhǎng)度在壓緊焊接后，超出壓線(xiàn)鼻子3 mm，方案B如圖6所示。

方案A對(duì)發(fā)電機(jī)的子件修改少，成本低，但是發(fā)電機(jī)的絕緣墊在整車(chē)CNCAP碰撞過(guò)程中破碎的風(fēng)險(xiǎn)仍然比較大，會(huì)導(dǎo)致絕緣失效，引起燒損。方案B對(duì)發(fā)電機(jī)的子件修改多，需要增加子零件，成本高，但是對(duì)定子線(xiàn)圈三相正極接線(xiàn)柱的絕緣效果高。綜合以上原因，最終發(fā)電機(jī)的改進(jìn)方案選擇方案B。

圖6 方案B示意圖

4 分析小結(jié)

發(fā)電機(jī)是汽車(chē)供電系統(tǒng)的重要器件，向整車(chē)用電設(shè)備供電，同時(shí)給蓄電池充電。發(fā)電機(jī)工作性能的好壞直接影響到整車(chē)用電設(shè)備功能，繼而影響整車(chē)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本次整車(chē)CNCAP碰撞試驗(yàn)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的燒損，其原因是發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈三相正極接線(xiàn)柱的絕緣材料在整車(chē)碰撞時(shí)碎裂或損傷，導(dǎo)致絕緣失效。為避免出現(xiàn)這種狀況，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師在零件開(kāi)發(fā)階段可以?xún)?yōu)先考慮此方案，在發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈三相正極接線(xiàn)柱已有絕緣材料的基礎(chǔ)上加裝玻璃纖維套管絕緣層，提高絕緣效果，降低零件因絕緣失效而燒損的風(fēng)險(xiǎn)。