发电机烧损故障浅析

胡承建，吴 霞，周 剑

（神龙汽车有限公司技术中心，湖北 武汉 430056）

1 故障现象

2014年7月，一辆神龙汽车有限公司生产的配备EC5（1.6 L）自然吸气发动机的标致2008轿车，在做完CNCAP碰撞试验后，其发电机因破坏严重而烧损；另外，一辆配备EC5（1.6 L）自然吸气发动机的雪铁龙C3-XR在做完CNCAP碰撞试验后，发电机严重破坏，无烧毁问题，但是存在烧损风险。目前，在上述两种车型中，此类由发电机破坏严重导致烧毁的现象在售后市场并没有出现。

2 故障分析

2.1 外观检查

将发电机拆卸下来后，发现发电机的外壳表面多处有破碎、烧损变色的现象，见图1发电机破损件外观图。

图1 发电机破损件外观图

2.2 故障原因分析

检查连接发电机的连接器以及分支压线鼻子，表面都完好，无烧蚀现象，判断发电机的烧损不是由于线束短路引起。

用工具取下发电机故障件的后端盖，发电机的正极板有烧损变色的现象，见图2。

用万用表分别测量发电机的正二极管、负二极管、定子、正极接线柱与外壳的电阻，其电阻值分别为2.2Ω、2.13 Ω、2.3Ω、4.39Ω，其测量示意图见图3。根据以上测量结果，可以判定正二极管、负二极管、定子、正极接线柱与外壳短路。

图2 发电机正极板烧损示意图

图3 发电机电阻测量示意图

图4 定子线圈与正极板短路示意图

观察发电机故障件，发现发电机定子线圈的三相正极接线柱与发电机正极板接触。用万用表测量这两者之间的阻值为2.3Ω，由此可判定正极接线柱与正极板短路 （图4），正极接线柱铜线的绝缘层因破损而失效。

在整车环境中，发电机的正极接线柱与电池正极电缆相连，为常带正极直流电状态。在发电机内部组件，正极板与正极接线导通，也常带正极直流电。发电机是负极搭铁，发电机端盖、定子铁心等零件是负极，与车辆的搭铁相连，也与蓄电池的负极相连。

在整车CNCAP碰撞试验中，当发电机发生碰撞后，发电机端盖碎裂，内部的各个零件变型，定子线圈三相正极接线柱的绝缘材料碎裂或损伤，导致绝缘失效，引起定子线圈与正极板短路。蓄电池通过B+端、正极板给定子线圈放直流电，同时发电机定子线圈需要输出三相交流电，两者短接导致三相交流电无法输出，定子线圈产生大量热能，从而导致定子线圈过热而烧损。

3 解决方案

发电机在发生剧烈碰撞后，发电机端盖碎裂，内部的各个零件可能会发生变型，导致定子线圈三相正极接线柱的绝缘材料碎裂或损伤，绝缘失效，引起短路。为降低这种发电机因内部短路而烧损的风险，专业提出两种解决方案。

3.1 方案A

更改发电机绝缘垫3个出线孔的结构，在原先O型出线孔的基础上加1.3 mm高的U型曹。绝缘垫的出线孔高度比正极板高0.5 mm，绝缘垫的出线孔高度比电子盖板的压线鼻子低2 mm，见图5。

图5 方案A示意图

3.2 方案B

将发电机绝缘垫的O型孔改为U型孔，孔的高度比电子盖板的压线鼻子低2 mm；定子线圈的3个出线柱分别套1根玻璃纤维套管，套管高度比电子盖板的压线鼻子低1 mm；定子线圈的3个出线柱引线的长度在压紧焊接后，超出压线鼻子3 mm，方案B如图6所示。

方案A对发电机的子件修改少，成本低，但是发电机的绝缘垫在整车CNCAP碰撞过程中破碎的风险仍然比较大，会导致绝缘失效，引起烧损。方案B对发电机的子件修改多，需要增加子零件，成本高，但是对定子线圈三相正极接线柱的绝缘效果高。综合以上原因，最终发电机的改进方案选择方案B。

图6 方案B示意图

4 分析小结

发电机是汽车供电系统的重要器件，向整车用电设备供电，同时给蓄电池充电。发电机工作性能的好坏直接影响到整车用电设备功能，继而影响整车的正常运转。本次整车CNCAP碰撞试验导致发电机的烧损，其原因是发电机定子线圈三相正极接线柱的绝缘材料在整车碰撞时碎裂或损伤，导致绝缘失效。为避免出现这种状况，产品设计工程师在零件开发阶段可以优先考虑此方案，在发电机定子线圈三相正极接线柱已有绝缘材料的基础上加装玻璃纤维套管绝缘层，提高绝缘效果，降低零件因绝缘失效而烧损的风险。