汽車(chē)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子漆包線斷裂原因分析和預(yù)防

【摘? 要】汽車(chē)發(fā)電機(jī)是汽車(chē)上的一個(gè)重要部件，而漆包線是該部件的重要組成部件，在實(shí)際工作中，車(chē)輛運(yùn)行一段時(shí)間后時(shí)有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子漆包線斷裂現(xiàn)象發(fā)生。本文結(jié)合對(duì)失效產(chǎn)品的解剖、分析、改進(jìn)，為汽車(chē)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子漆包線斷裂原因的分析和預(yù)防提供參考。

【關(guān)鍵詞】汽車(chē)發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；漆包線

中圖分類號(hào)：U463.63? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）09-0100-03

Analysis and Prevention of the Rupture of the Enamelled Wire for Automobile Generator Rotors

LIU Changlu

（Shanghai Chengbang Automotive Parts Manufacturing Co.，Ltd.，Shanghai 201800，China）

【Abstract】The automobile generator is an important component in automobiles，and the enameled wire is an important component of this component. In practical work，the enameled wire of the generator rotor may break after a period of vehicle operation. This article combines the dissection，analysis，and improvement of failed products to provide reference for the analysis and prevention of the causes of enamel wire breakage in automotive generator rotors.

【Key words】automotive generator；generator rotor；enameled wire

作者簡(jiǎn)介

劉昌祿（1965—），男，總工程師，研究方向?yàn)槠?chē)發(fā)電機(jī)。

1? 前言

汽車(chē)發(fā)電機(jī)（簡(jiǎn)稱：發(fā)電機(jī)，下同）為行駛過(guò)程中的汽車(chē)電器供電，如為照明、空調(diào)等提供電力。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，特別是在高速公路的行駛中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)6000r/min，這就要求發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中的漆包線線圈（簡(jiǎn)稱：繞組，下同）能正常工作，漆包圓繞組線（簡(jiǎn)稱：漆包線，下同）不甩斷，但當(dāng)漆包線斷裂后，發(fā)電機(jī)就不能進(jìn)行激磁，不能發(fā)電，造成汽車(chē)無(wú)法正常工作和行駛。

在實(shí)際工作中，往往有些車(chē)輛運(yùn)行一段時(shí)間后，時(shí)有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子漆包線斷裂現(xiàn)象發(fā)生，針對(duì)這種問(wèn)題，結(jié)合本人在上海從事汽車(chē)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造多年的經(jīng)歷，并經(jīng)過(guò)多年對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子漆包線斷裂問(wèn)題的了解、分析，結(jié)合對(duì)失效產(chǎn)品的解剖、分析、改進(jìn)，總結(jié)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組繞制存在的問(wèn)題、轉(zhuǎn)子爪極與繞組之間存在的問(wèn)題、爪極孔徑與軸外徑配合問(wèn)題、浸漆中存在的問(wèn)題、漆包線的品質(zhì)問(wèn)題、生產(chǎn)過(guò)程的操作或工藝問(wèn)題等。

2? 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組繞制存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)除給主機(jī)廠配套的發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家外，大部分廠家生產(chǎn)品種多，單品種的數(shù)量不多，為了便于更換產(chǎn)品，發(fā)電機(jī)繞組的生產(chǎn)自動(dòng)化程度普遍不高，主要依靠操作工對(duì)繞線機(jī)的掌控，如圖1所示，當(dāng)操作工的熟練程度高、心情好的時(shí)候，漆包線與尼龍骨架貼合度就好，漆包線的松緊程度就合適。如果是新進(jìn)員工或熟練員工心情不好的時(shí)候，在發(fā)電機(jī)繞組的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)操作要領(lǐng)把握不到位，漆包線與尼龍骨架貼合度就松散或過(guò)緊。①如果松散，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞組與尼龍骨架會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)造成漆包線斷裂；②如果過(guò)緊，漆包線存在較大的張緊力，當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的振動(dòng)，使得張緊力達(dá)到一定的程度時(shí)，漆包線容易斷裂。

要解決發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組繞制中存在的問(wèn)題，必須提高繞線機(jī)的自動(dòng)化程度，減少對(duì)操作工的依賴。加強(qiáng)操作人員的操作技能的培訓(xùn)，懂得操作要領(lǐng)，提高熟練程度。操作工的直接負(fù)責(zé)人要關(guān)心、了解員工的情況，避免帶情緒來(lái)工作。

3? 轉(zhuǎn)子爪極與繞組之間存在的問(wèn)題

通過(guò)轉(zhuǎn)子軸把爪極和繞組固定在一起的，如圖2所示。

爪極凸臺(tái)（磁軛）直徑D1與繞組中尼龍骨架內(nèi)孔直徑d1要合理，如圖3所示，滿足0.05mm≤d1-D1≤0.1mm是合理的，不容易造成失效。當(dāng)d1-D1＜0.05mm時(shí)，雖然理論上很好，但把繞組套入爪極凸臺(tái)有困難，直接影響工作效率；當(dāng)d1-D1＞0.1mm時(shí)，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，增加繞組在爪極凸臺(tái)上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，這樣轉(zhuǎn)子就容易斷線，使得發(fā)電機(jī)失效。

爪極凸臺(tái)（磁軛）高度H1與繞組中尼龍骨架厚度H2同樣要合理配合，如圖4所示，一般滿足0.25mm≤H2-2×H1≤0.4mm（2個(gè)爪極套住一個(gè)繞組）是合理的，因?yàn)樾枰?個(gè)爪極把繞組夾住，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞組不會(huì)松動(dòng)。但當(dāng)H2-2×H1＜0.25mm時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，2個(gè)爪極夾不住繞組，造成轉(zhuǎn)子斷線，使得發(fā)電機(jī)失效；當(dāng)H2-2×H1＞0.4mm時(shí)，2個(gè)爪極容易把繞組中的漆包線夾變形，破壞漆包線的漆膜，造成線圈之間短路，使得轉(zhuǎn)子失效。

由于爪極與繞組尺寸配合很關(guān)鍵，在加工和裝配過(guò)程中必須高度重視，避免加工失誤，造成整臺(tái)發(fā)電機(jī)的失效。

4? 爪極孔徑與軸外徑配合問(wèn)題

早期的發(fā)電機(jī)，通過(guò)軸與爪極孔之間較大的過(guò)盈量配合，確保轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸與爪極之間不會(huì)松動(dòng)，但缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子軸很容易變形，為了不影響發(fā)電機(jī)性能，必須把變形狀態(tài)校調(diào)過(guò)來(lái)，在校調(diào)過(guò)程中又容易使得軸與爪極、爪極與繞組松動(dòng)。為了解決這些問(wèn)題，現(xiàn)在一般是在轉(zhuǎn)子軸上增加縮口槽，同時(shí)減小軸與爪極孔之間配合的過(guò)盈量，如圖5所示。

當(dāng)轉(zhuǎn)子軸上增加了縮口槽后，爪極內(nèi)孔d2與轉(zhuǎn)子軸外徑D2配合的過(guò)盈量可以大大減小，即0.06mm≤D2-d2≤0.12mm，在轉(zhuǎn)子軸壓入爪極后，再用12000kg的壓力對(duì)爪極縮口，這樣兩道工序結(jié)束后，軸、爪極、繞組緊緊地結(jié)合到一起了，這時(shí)軸一般不變形，即便變形，也在允許范圍內(nèi)，不需要校調(diào)，繞組中的漆包線處不會(huì)松動(dòng)，減少了漆包線斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

5? 浸漆中存在的問(wèn)題

為了增加漆包線與其它零件之間的絕緣性和降低漆包線的松動(dòng)，轉(zhuǎn)子需要進(jìn)行浸漆，以提高絕緣性和固定繞組中的漆包線；汽車(chē)發(fā)電機(jī)常規(guī)使用的是H級(jí)（耐溫180℃及以上）環(huán)氧樹(shù)脂絕緣漆，這種絕緣漆是雙組份共同配合使用，雙組份調(diào)好后，當(dāng)環(huán)境溫度為23℃上時(shí)，需要在4h內(nèi)使用完，效果最佳。

環(huán)氧樹(shù)脂絕緣漆需要在160℃的絕高溫烘烤2h左右，但有些單位的員工是記件進(jìn)行核算工資的，為了多出產(chǎn)量，會(huì)私自縮短烘烤時(shí)間，特別是晚上管理人員下班后，這樣絕緣漆的性能就降低，達(dá)不到要求，造成發(fā)電機(jī)工作一段時(shí)間后，絕緣漆失效，漆包線松動(dòng)，造成斷線。杜絕這種現(xiàn)象就需要對(duì)員工加強(qiáng)管理，提高品質(zhì)意識(shí)，也可以安裝視頻監(jiān)控進(jìn)行震懾。

當(dāng)浸漆設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把配好的雙組份絕緣漆用完，有些單位領(lǐng)導(dǎo)為了不浪費(fèi)，要求操作人員繼續(xù)使用已經(jīng)失效的絕緣漆，這樣使得浸出來(lái)的轉(zhuǎn)子效果很不好，可能會(huì)使得繞組上的漆包線無(wú)法有效固定，造成松動(dòng)，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)漆包線容易斷裂。

6? 漆包線的品質(zhì)問(wèn)題

國(guó)內(nèi)漆包線的生產(chǎn)廠家很多，所生產(chǎn)出來(lái)的漆包線品質(zhì)相差還是比較大的，而大部分汽車(chē)發(fā)電機(jī)廠家不具備檢測(cè)漆包線品質(zhì)的能力，所以選擇符合要求的廠家非常重要，當(dāng)選到品質(zhì)不好的漆包線廠家所生產(chǎn)的漆包線，繞組與滑環(huán)連接處的漆包線多扭轉(zhuǎn)幾下，就產(chǎn)生裂紋，在發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)下，容易失效斷裂。

解決方案如下。采購(gòu)漆包線時(shí)，要求漆包線廠家按中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《漆包圓繞組線第5部分：180級(jí)聚酯亞胺漆包銅圓線》GB/T 6109.5—2008/IEC 60317-8：1997規(guī)定的要求供貨，并隨貨附《漆包銅線檢驗(yàn)報(bào)告》，并不定期將來(lái)貨送到有資質(zhì)的第三方進(jìn)行檢驗(yàn)、復(fù)核，以震懾漆包線生產(chǎn)廠家保質(zhì)保量供貨，不敢作弊。如常用在12V發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的QZY-2/180 0.800mm及QZY-2/180 0.750mm漆包線和24V發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的QZY-2/180 0.650mm及QZY-2/180 0.590mm漆包線要求符合表1技術(shù)要求。

7? 生產(chǎn)過(guò)程的操作或工藝問(wèn)題

1）轉(zhuǎn)子生產(chǎn)過(guò)程中，繞組引線要與滑環(huán)進(jìn)行連接，通過(guò)刮漆機(jī)把引線的漆膜去除（也有用強(qiáng)酸去除漆膜，這樣不安全，現(xiàn)在大部廠家不采用了），這要求操作人員操作熟練而且專心。操作不到位時(shí)，容易造成漆膜去除不干凈，需要二次去除漆膜，使得引線變細(xì)或受傷，增加斷線的風(fēng)險(xiǎn)。把漆膜去除，同時(shí)引線的銅線也會(huì)被去除一部分，使得引線變細(xì)或受傷，同樣增加斷線的風(fēng)險(xiǎn)。

2）在裝配轉(zhuǎn)子的過(guò)程中，為了讓繞組引線固定在尼龍骨架的接線柱上而不松動(dòng)，一般會(huì)用專用強(qiáng)力膠（如耐高溫水泥膠或耐高溫A、B膠等），點(diǎn)滴在接好線的尼龍骨架的接線柱上，如圖6所示。要求配好的專用強(qiáng)力膠在有效時(shí)間內(nèi)用完，并進(jìn)行高溫烘烤，使其固化，否則，專用強(qiáng)力膠會(huì)失效，轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下，專用強(qiáng)力膠附著力小于離心力而脫落，使得拉斷引線。點(diǎn)滴在接線柱上的專用強(qiáng)力膠大概用量為1g/處，當(dāng)點(diǎn)滴的量過(guò)多，轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)也容易因?yàn)閷Ｓ脧?qiáng)力膠離心力過(guò)大而脫落，造成拉斷引線的發(fā)生。

8? 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子斷線的原因，主要是由以上問(wèn)題造成的。把握好以上問(wèn)題，斷線的概率就會(huì)大大減少。

參考資料：

[1] QC/T729—2005，汽車(chē)用交流發(fā)電機(jī)技術(shù)條件[S].

[2] GB/T6109.5—2008，漆包圓繞組線第5部分：180級(jí)聚酯亞胺漆包銅圓線（IEC 60317.8：1997，IDT）[S].

（編輯? 楊凱麟）