發電機燒損故障淺析

胡承建，吳 霞，周 劍

（神龍汽車有限公司技術中心，湖北 武漢 430056）

1 故障現象

2014年7月，一輛神龍汽車有限公司生產的配備EC5（1.6 L）自然吸氣發動機的標致2008轎車，在做完CNCAP碰撞試驗后，其發電機因破壞嚴重而燒損；另外，一輛配備EC5（1.6 L）自然吸氣發動機的雪鐵龍C3-XR在做完CNCAP碰撞試驗后，發電機嚴重破壞，無燒毀問題，但是存在燒損風險。目前，在上述兩種車型中，此類由發電機破壞嚴重導致燒毀的現象在售后市場并沒有出現。

2 故障分析

2.1 外觀檢查

將發電機拆卸下來后，發現發電機的外殼表面多處有破碎、燒損變色的現象，見圖1發電機破損件外觀圖。

圖1 發電機破損件外觀圖

2.2 故障原因分析

檢查連接發電機的連接器以及分支壓線鼻子，表面都完好，無燒蝕現象，判斷發電機的燒損不是由于線束短路引起。

用工具取下發電機故障件的后端蓋，發電機的正極板有燒損變色的現象，見圖2。

用萬用表分別測量發電機的正二極管、負二極管、定子、正極接線柱與外殼的電阻，其電阻值分別為2.2Ω、2.13 Ω、2.3Ω、4.39Ω，其測量示意圖見圖3。根據以上測量結果，可以判定正二極管、負二極管、定子、正極接線柱與外殼短路。

圖2 發電機正極板燒損示意圖

圖3 發電機電阻測量示意圖

圖4 定子線圈與正極板短路示意圖

觀察發電機故障件，發現發電機定子線圈的三相正極接線柱與發電機正極板接觸。用萬用表測量這兩者之間的阻值為2.3Ω，由此可判定正極接線柱與正極板短路 （圖4），正極接線柱銅線的絕緣層因破損而失效。

在整車環境中，發電機的正極接線柱與電池正極電纜相連，為常帶正極直流電狀態。在發電機內部組件，正極板與正極接線導通，也常帶正極直流電。發電機是負極搭鐵，發電機端蓋、定子鐵心等零件是負極，與車輛的搭鐵相連，也與蓄電池的負極相連。

在整車CNCAP碰撞試驗中，當發電機發生碰撞后，發電機端蓋碎裂，內部的各個零件變型，定子線圈三相正極接線柱的絕緣材料碎裂或損傷，導致絕緣失效，引起定子線圈與正極板短路。蓄電池通過B+端、正極板給定子線圈放直流電，同時發電機定子線圈需要輸出三相交流電，兩者短接導致三相交流電無法輸出，定子線圈產生大量熱能，從而導致定子線圈過熱而燒損。

3 解決方案

發電機在發生劇烈碰撞后，發電機端蓋碎裂，內部的各個零件可能會發生變型，導致定子線圈三相正極接線柱的絕緣材料碎裂或損傷，絕緣失效，引起短路。為降低這種發電機因內部短路而燒損的風險，專業提出兩種解決方案。

3.1 方案A

更改發電機絕緣墊3個出線孔的結構，在原先O型出線孔的基礎上加1.3 mm高的U型曹。絕緣墊的出線孔高度比正極板高0.5 mm，絕緣墊的出線孔高度比電子蓋板的壓線鼻子低2 mm，見圖5。

圖5 方案A示意圖

3.2 方案B

將發電機絕緣墊的O型孔改為U型孔，孔的高度比電子蓋板的壓線鼻子低2 mm；定子線圈的3個出線柱分別套1根玻璃纖維套管，套管高度比電子蓋板的壓線鼻子低1 mm；定子線圈的3個出線柱引線的長度在壓緊焊接后，超出壓線鼻子3 mm，方案B如圖6所示。

方案A對發電機的子件修改少，成本低，但是發電機的絕緣墊在整車CNCAP碰撞過程中破碎的風險仍然比較大，會導致絕緣失效，引起燒損。方案B對發電機的子件修改多，需要增加子零件，成本高，但是對定子線圈三相正極接線柱的絕緣效果高。綜合以上原因，最終發電機的改進方案選擇方案B。

圖6 方案B示意圖

4 分析小結

發電機是汽車供電系統的重要器件，向整車用電設備供電，同時給蓄電池充電。發電機工作性能的好壞直接影響到整車用電設備功能，繼而影響整車的正常運轉。本次整車CNCAP碰撞試驗導致發電機的燒損，其原因是發電機定子線圈三相正極接線柱的絕緣材料在整車碰撞時碎裂或損傷，導致絕緣失效。為避免出現這種狀況，產品設計工程師在零件開發階段可以優先考慮此方案，在發電機定子線圈三相正極接線柱已有絕緣材料的基礎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險。