发电机总成不发电、异响故障问题分析解决

陈干勇

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

发电机总成不发电、异响故障问题分析解决

陈干勇

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

汽车正常启动及整车电气系统正常工作需要依赖蓄电池源源不断提供电能，发电机总成则负责对蓄电池充电以避免发生亏电现象，因此发电机总成必须在整车启动后处于持续、有效工作的状态。充电异常会影响整车正常工作，异响直接影响舒适性，这两种故障都是顾客不能接受的。本文主要对某车型发电机总成不充电、异响问题进行分析，并提出改进对策。

发电机；卡滞；异响；碳刷组件；集电环；后防护罩

公司质量部反馈某车型发电机总成售后故障率相对较高，已进入售后问题故障率前二十位。售后服务初步判定问题主要故障模式为发电机总成不发电、异响，顾客抱怨较强烈，需要尽快查明和解决。

1 问题定义

1.1 确定问题定义树

从售后退赔件中采集故障件样本50台，先进行台架测试确认故障情况，然后实施故障件拆解分析，初步确定问题定义树如图1所示。

图1 问题初步定义树

1.2 确认主要问题原因

根据上述问题定义树统计各类故障模式比例，结果如表1所示。

表1 故障原因分析

故障确认存在的退赔件比例：

碳刷卡滞、异常磨损的退赔件比例：

碳刷卡滞、异常磨损占故障已确认的退赔件数量比例：88.57%。

结论：确定该车型发电机总成不发电、异响故障问题的主要原因为碳刷卡滞、异常磨损。

2 问题原因分析

2.1 碳刷卡滞问题原因分析

发电机总成装配完成后，在碳刷架中内置弹簧的作用力下碳刷贴合在集电环表面上，实现在发电机工作过程中发挥传导电流的作用。碳刷须能够在碳刷架中灵活伸缩，只要出现任意一个碳刷或两个不能与集电环良好接触，发电机总成即无法正常工作。

合格碳刷组件、碳刷卡滞的故障件样本拆解后分别如图2～图4所示。

图2 合格碳刷组件

图3 一个碳刷卡滞

图4 一个碳刷卡滞

在拆解分析过程中发现多数碳刷组件外表面被凝结的泥沙覆盖，泥沙等异物嵌入碳刷架与碳刷之间导致碳刷无法在碳刷架内正常伸缩。把碳刷架内的泥沙等异物清理干净后，碳刷能够恢复正常工作状态。重新装配发电机总成，进行台架测试，测试结果显示合格。

由此可见，导致碳刷卡滞的主要原因为泥沙等异物侵入碳刷架内。

2.2 异常磨损问题原因分析

对故障件样本拆解分析，发现分别存在碳刷工作面异常磨损、两个碳刷磨损长度不均匀、集电环工作面异常磨损等问题，如图5～图7所示。

图5 碳刷工作面异常磨损

图6 碳刷磨损不均匀

图7 集电环工作面异常磨损

导致上述异常磨损问题的可能存在原因分别有零件材质不合格、坚硬异物进入碳刷与集电环之间的工作面、零件使用前存在缺陷等原因。考虑到问题原因无法直接确认，宜采用排除法逐个排除确认。

材质确认：对样本故障件碳刷材料、集电环材料硬度、成分进行分析。结果确认碳刷硬度、集电环材料成分、硬度满足图纸要求，排除零件材质不合格造成异常磨损。

过程审核、产品审核：在供应商过程审核中，确认供应商对造成碳刷、集电环表面损坏及不合格品溢出的风险已采取相应的预防措施，风险较低。产品审核结果表明零件尺寸、材质、性能满足图纸要求。排除零件使用前存在缺陷的原因。

由此推测，异物侵入碳刷与集电环之间的摩擦面，在发电机高速运转的情况下导致碳刷、集电环工作面异常磨损。

结论：综上所述，碳刷卡滞、异常磨损故障的主要原因是发电机总成对异物的防护能力不足，通过改善异物防护能力可以降低故障率。

3 措施制定与实施

当前激烈的市场竞争中成本增加比较敏感，因此改进措施优先从经济、有效的角度出发。经对发电机总成的防护结构进行分析，发现原防护结构存在集电环护套与碳刷架间隙过大的缺陷。此外，后防护罩前期设计仅考虑了发电机散热问题，未考虑到发电机总成工作环境恶劣，异物侵入导致零件失效的风险。

针对已确认的缺陷确定改进措施：

（1）碳刷架与集电环防护套间隙设计改进；

（2）后防护罩防护结构改进。

3.1 碳刷架与集电环防护套间隙设计改进

图8为发电机总成后防护罩模型。模型中心突起的圆柱模型为集电环防护套。发电机总成装配后，集电环防护套缺口三面与碳刷架配合。图9装配图为发电机总成装配完工后碳刷架与后防护罩的相对位置。

图8 发电机总成后防护罩模型

图9 装配图

更改前集电环防护套三面与碳刷架间隙均大于3mm。更改后集电环防护套底侧与碳刷架间隙为0mm，两侧间隙为0.5～1mm。在保证碳粉可以排出的情况下，降低异物侵入的风险。

3.2 后防护罩防护能力改进

因前期设计仅考虑发电机总成的散热问题，没有充分考虑到发电机总成在整车上的布置位置。发电机总成距离地面高度较小，且没有额外防护罩。

当整车行驶在有泥水的路面上，泥水会夹杂异物飞溅，通过后防护罩侵入碳刷组件与集电环防护套内。因此在保证散热良好的情况下，应尽量考虑后防护罩的防护能力。图10、图11分别为后防护罩更改前、后的状态。

图10 后防护罩改进前

图11 后防护罩改进后

4 措施验证

措施验证主要通过跟踪售后数据和售后退赔件实物拆解分析两种方式进行。为了避免季节变化等各种不确定的因素可能对售后数据产生影响，成效跟踪时间要求为一年。

4.1 售后数据跟踪

改进后的物料断点时间为2012年6月，根据库存水平评估，改进后的产品预计在2012年8月后开始投入使用。图12所示的公司售后故障率显示，产品投入使用后故障率开始呈现下降趋势，且在经历六个月后故障率稳定在低于1.5%的状态。

图12 发电机总成售后故障率

4.2 售后退赔件实物拆解分析

定期对售后退赔件进行拆解分析，确认碳刷组件的功能、碳刷及集电环工作面磨损状态。

售后退赔件采集优先挑选零件外观有较多泥沙等异物的故障件，以确认零件在工作状态相对恶劣的情况下，改善后的防护结构能否满足使用要求。统计改善后的售后退赔件拆解分析结果，未发现因泥沙等异物侵入导致碳刷组件卡滞、集电环与碳刷工作面异常磨损的问题。

结论：通过售后数据跟踪、售后退赔件拆解分析，确认前期故障没有再重复发生，改进措施有效。

5 结束语

当今市场竞争非常激烈，在产品上市后的持续改进工作中，任何有关成本增加的行动都比较敏感。本文旨在通过阐述某车型发电机总成不发电、异响故障问题的分析解决过程，启发从细节上分析和解决问题的工作思路，以经济、有效的改进措施解决故障问题，坚持为顾客提供低成本、高附加值的产品，从而减少顾客抱怨，提升顾客满意度。

Analysis and Solving of Non-charging and AbnormalSound ofGenerators

CHENGan-yong
(SAICGMWULING Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China)

The battery generated by generators is the power provider for the normal launch of vehicles and electrical system of finished cars,thus the generator assemblymustbe in a persistentand effectiveworking state in case ofbattery power shortage.The abnormity of battery charging affects the performance of finished cars and the abnormal sound interfereswith the comfortability directly,therefore,the charging faultand abnormal sound etc are notallowed.The text aimsat the analysisand solutions ofbattery charging and abnormal sound.

generator；stagnation；abnormalsound；carbon brush assembly；collector；back cover

U464

B

1672-545X（2014）04-0216-03

2014-01-07

陈干勇（1981—），男，广西武宣人，学士，主要研究方向为动力总成供应商质量开发管理。