汽车发电机转子漆包线断裂原因分析和预防

【摘  要】汽车发电机是汽车上的一个重要部件，而漆包线是该部件的重要组成部件，在实际工作中，车辆运行一段时间后时有发电机转子漆包线断裂现象发生。本文结合对失效产品的解剖、分析、改进，为汽车发电机转子漆包线断裂原因的分析和预防提供参考。

【关键词】汽车发电机；发电机转子；漆包线

中图分类号：U463.63    文献标志码：B    文章编号：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

作者簡介

刘昌禄（1965—），男，总工程师，研究方向为汽车发电机。

1  前言

汽车发电机（简称：发电机，下同）为行驶过程中的汽车电器供电，如为照明、空调等提供电力。汽车在行驶过程中，特别是在高速公路的行驶中，发电机的转速达6000r/min，这就要求发电机转子中的漆包线线圈（简称：绕组，下同）能正常工作，漆包圆绕组线（简称：漆包线，下同）不甩断，但当漆包线断裂后，发电机就不能进行激磁，不能发电，造成汽车无法正常工作和行驶。

在实际工作中，往往有些车辆运行一段时间后，时有发电机转子漆包线断裂现象发生，针对这种问题，结合本人在上海从事汽车发电机的设计、制造多年的经历，并经过多年对发电机转子漆包线断裂问题的了解、分析，结合对失效产品的解剖、分析、改进，总结为发电机转子的绕组绕制存在的问题、转子爪极与绕组之间存在的问题、爪极孔径与轴外径配合问题、浸漆中存在的问题、漆包线的品质问题、生产过程的操作或工艺问题等。

2  发电机转子的绕组绕制存在的问题

国内除给主机厂配套的发电机生产厂家外，大部分厂家生产品种多，单品种的数量不多，为了便于更换产品，发电机绕组的生产自动化程度普遍不高，主要依靠操作工对绕线机的掌控，如图1所示，当操作工的熟练程度高、心情好的时候，漆包线与尼龙骨架贴合度就好，漆包线的松紧程度就合适。如果是新进员工或熟练员工心情不好的时候，在发电机绕组的生产过程中，对操作要领把握不到位，漆包线与尼龙骨架贴合度就松散或过紧。①如果松散，转子高速旋转时，绕组与尼龙骨架会有相对运动，会造成漆包线断裂；②如果过紧，漆包线存在较大的张紧力，当车辆运行过程中，产生的振动，使得张紧力达到一定的程度时，漆包线容易断裂。

要解决发电机转子的绕组绕制中存在的问题，必须提高绕线机的自动化程度，减少对操作工的依赖。加强操作人员的操作技能的培训，懂得操作要领，提高熟练程度。操作工的直接负责人要关心、了解员工的情况，避免带情绪来工作。

3  转子爪极与绕组之间存在的问题

通过转子轴把爪极和绕组固定在一起的，如图2所示。

爪极凸台（磁轭）直径D1与绕组中尼龙骨架内孔直径d1要合理，如图3所示，满足0.05mm≤d1-D1≤0.1mm是合理的，不容易造成失效。当d1-D1＜0.05mm时，虽然理论上很好，但把绕组套入爪极凸台有困难，直接影响工作效率；当d1-D1＞0.1mm时，发电机在运行过程中，增加绕组在爪极凸台上产生转动的风险，这样转子就容易断线，使得发电机失效。

爪极凸台（磁轭）高度H1与绕组中尼龙骨架厚度H2同样要合理配合，如图4所示，一般满足0.25mm≤H2-2×H1≤0.4mm（2个爪极套住一个绕组）是合理的，因为需要由2个爪极把绕组夹住，使得发电机转子在高速旋转时，绕组不会松动。但当H2-2×H1＜0.25mm时，发电机转子在高速旋转时，2个爪极夹不住绕组，造成转子断线，使得发电机失效；当H2-2×H1＞0.4mm时，2个爪极容易把绕组中的漆包线夹变形，破坏漆包线的漆膜，造成线圈之间短路，使得转子失效。

由于爪极与绕组尺寸配合很关键，在加工和装配过程中必须高度重视，避免加工失误，造成整台发电机的失效。

4  爪极孔径与轴外径配合问题

早期的发电机，通过轴与爪极孔之间较大的过盈量配合，确保转子在高速转动时，轴与爪极之间不会松动，但缺点是生产过程中，转子轴很容易变形，为了不影响发电机性能，必须把变形状态校调过来，在校调过程中又容易使得轴与爪极、爪极与绕组松动。为了解决这些问题，现在一般是在转子轴上增加缩口槽，同时减小轴与爪极孔之间配合的过盈量，如图5所示。

当转子轴上增加了缩口槽后，爪极内孔d2与转子轴外径D2配合的过盈量可以大大减小，即0.06mm≤D2-d2≤0.12mm，在转子轴压入爪极后，再用12000kg的压力对爪极缩口，这样两道工序结束后，轴、爪极、绕组紧紧地结合到一起了，这时轴一般不变形，即便变形，也在允许范围内，不需要校调，绕组中的漆包线处不会松动，减少了漆包线断裂的风险。

5  浸漆中存在的问题

为了增加漆包线与其它零件之间的绝缘性和降低漆包线的松动，转子需要进行浸漆，以提高绝缘性和固定绕组中的漆包线；汽车发电机常规使用的是H级（耐温180℃及以上）环氧树脂绝缘漆，这种绝缘漆是双组份共同配合使用，双组份调好后，当环境温度为23℃上时，需要在4h内使用完，效果最佳。

环氧树脂绝缘漆需要在160℃的绝高温烘烤2h左右，但有些单位的员工是记件进行核算工资的，为了多出产量，会私自缩短烘烤时间，特别是晚上管理人员下班后，这样绝缘漆的性能就降低，达不到要求，造成发电机工作一段时间后，绝缘漆失效，漆包线松动，造成断线。杜绝这种现象就需要对员工加强管理，提高品质意识，也可以安装视频监控进行震慑。

当浸漆设备在运行过程中出现故障，不能在规定的时间内把配好的双组份绝缘漆用完，有些单位领导为了不浪费，要求操作人员继续使用已经失效的绝缘漆，这样使得浸出来的转子效果很不好，可能会使得绕组上的漆包线无法有效固定，造成松动，在高速旋转时漆包线容易断裂。

6  漆包线的品质问题

国内漆包线的生产厂家很多，所生产出来的漆包线品质相差还是比较大的，而大部分汽车发电机厂家不具备检测漆包线品质的能力，所以选择符合要求的厂家非常重要，当选到品质不好的漆包线厂家所生产的漆包线，绕组与滑环连接处的漆包线多扭转几下，就产生裂纹，在发电机工作状态下，容易失效断裂。

解決方案如下。采购漆包线时，要求漆包线厂家按中华人民共和国国家标准《漆包圆绕组线第5部分：180级聚酯亚胺漆包铜圆线》GB/T 6109.5—2008/IEC 60317-8：1997规定的要求供货，并随货附《漆包铜线检验报告》，并不定期将来货送到有资质的第三方进行检验、复核，以震慑漆包线生产厂家保质保量供货，不敢作弊。如常用在12V发电机转子上的QZY-2/180 0.800mm及QZY-2/180 0.750mm漆包线和24V发电机转子上的QZY-2/180 0.650mm及QZY-2/180 0.590mm漆包线要求符合表1技术要求。

7  生产过程的操作或工艺问题

1）转子生产过程中，绕组引线要与滑环进行连接，通过刮漆机把引线的漆膜去除（也有用强酸去除漆膜，这样不安全，现在大部厂家不采用了），这要求操作人员操作熟练而且专心。操作不到位时，容易造成漆膜去除不干净，需要二次去除漆膜，使得引线变细或受伤，增加断线的风险。把漆膜去除，同时引线的铜线也会被去除一部分，使得引线变细或受伤，同样增加断线的风险。

2）在装配转子的过程中，为了让绕组引线固定在尼龙骨架的接线柱上而不松动，一般会用专用强力胶（如耐高温水泥胶或耐高温A、B胶等），点滴在接好线的尼龙骨架的接线柱上，如图6所示。要求配好的专用强力胶在有效时间内用完，并进行高温烘烤，使其固化，否则，专用强力胶会失效，转子在高速旋转时，在离心力的作用下，专用强力胶附着力小于离心力而脱落，使得拉断引线。点滴在接线柱上的专用强力胶大概用量为1g/处，当点滴的量过多，转子在高速旋转时也容易因为专用强力胶离心力过大而脱落，造成拉断引线的发生。

8  结束语

汽车发电机转子断线的原因，主要是由以上问题造成的。把握好以上问题，断线的概率就会大大减少。

参考资料：

[1] QC/T729—2005，汽车用交流发电机技术条件[S].

[2] GB/T6109.5—2008，漆包圆绕组线第5部分：180级聚酯亚胺漆包铜圆线（IEC 60317.8：1997，IDT）[S].

（编辑  杨凯麟）