汽车发电机防泥水技术的研究

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。