空调鼓风电机售后异响分析

摘要：人们通过身体能直接感受到汽车空调系统好坏的就是制冷、制热和噪音三个指标。随着生活质量的不断提高，除要求空调系统制冷、制热效果好和性能稳定外，对运转时风机噪音的要求也越来越高，不但要求整体声音低，还要音质好，尤其是没有异常杂音。

关键词：鼓风机；异响；转轴；分析

1引言

汽车空调系统也不例外，它有国家标准和国际标准，但仅仅符合标准是满足不了消费者要求的，下面所说的异响也是属于噪声的范畴。

2鼓风电机异常分析

根据16年度鼓风电机售后三包数据显示，其中异响占了55%，不工作占了25%，其它占20%（见图1所示），由此可见异响问题尤为突出。由于电机有刷的存在，电机噪声成了永恒的话题，也是电机厂制造水平的关键。图1鼓风电机售后三包数据不工作异响其它2016年鼓风电机三包退货原因及比例55%25%20%目前鼓风电机有两种不同的轴承安装结构，比较常用的是含油轴承，另一种是滚动轴承（见图2、图3所示）。前者价廉，对机壳加工精度要求不是太高，可进行一定的调心作用；后者价格高，由于无法进行调心，对机壳加工精度要求很高，但具有阻尼小，机电响应快，转动平稳、噪声小等优点。根据三包件拆机分析，不同的结构其异响源也不同，前者异响主要来源于换向器与电刷间以及转轴与含油轴承间；后者主要反映在滚动轴承所产生的异响上，下面就两种结构分别进行阐述。

3含油轴承鼓风电机结构分析

由于机壳是拉伸件而非金加工件，机壳的同心度水平弱，用含油轴承可进行适当的调整（见图4所示）。但过差的同心度会造成转子在定子中的气隙磁场不均匀，使进入各线圈的电流不均匀，长时间工作后对电机换向器表面类似进行电腐蚀，给换向造成一定的困难，从而无法在换向器表面形成良好的换向膜，使其表面烧灼并形成凹凸不平表面，因此产生异响（见图5所示）。从三包返回件拆机分析中，此类现象比较多，当重新对换向器进行精车，再次进行原件装配，异响全部消失，所以机壳制造水平对电机异响问题产生很大的影响。风轮偏摆大、不平衡量大以及老化能力差造成的变形使转轴与含油轴承间产生的异响也占有一定比例（见图6所示）。转轴与轴承孔间采用的是间隙配合，正常工作情况下是能保证寿命周期内其磨损在合理的范围内，但前端不正常的风轮会使电机产生较大的振动，转轴在轴承孔内跳动运转，使轴、孔配合间隙加大并且失圆，从而逐步产生异响（见图7所示）,更严重会直接与壳体发生干涉，在故障件描述中经常可以见到剐蹭壳体的情况。

4滚动轴承鼓风电机结构分析

为了追求电机的更优性能，滚动轴承鼓风电机得到大量推广使用，但由于滚动轴承无法进行调心，这就对机壳的同心度水平提出了更高的要求，另外轴承的使用也必须严格按照规定进行，轴承游隙大小、油脂牌号、耐温等级、油脂量、轴承室大小、轴承与轴的配合等关键指标的选择，对电机寿命周期内噪音产生重大影响。外三包件数据反映，轴承产生的异响占比达51%。从三包返回件中选取部分轴承返回轴承制造商实验室进行分解分析，问题都指向其内部支持滚珠转动的保持架异常磨损（见图8所示）。经过对大量此类三包件的分析，其根本原因为：（1）轴承室过大，转轴带着风轮使轴承运转时产生剧烈跳动，与轴承室壁长时间撞击致使保持架受损。（2）轴承与转轴过盈大，使轴承正常的游隙减小，造成内部温度超标使油脂迅速蒸发减少，而缺乏的保持架磨损加剧，在滚珠与保持架间就产生了异响。当然，机壳同心度不好，使轴承憋卡，也是加速轴承提早失效的原因之一。

5其他异响因素分析

正常电刷在工作时会在换向器表面留下一层均匀的薄膜，其不断地被刷新，又不断地形成，以保护铜排并降低磨损。但电刷制造过程很难保证质地的均匀和硬度的一致性，偏软的材质有利于降低噪音，但影响性能及寿命，偏硬的材质有利于提升电机寿命，但电机寿命周期中易产生异响噪音，售后退回件中电刷偏硬及粉末颗粒度大造成的异响也是异响问题的主要原因。由于电刷是斜面设计，在工作初期与换向器是线接触，接触面积非常小，并未反映出声音的异常，随着电刷的磨损，电刷与换向器接触面积的增大偏硬的材质以及较粗的粉末会与铜排产生异响。通过对此类问题的分析，其根本原因为：（1）电机设计开发过程中未对电刷与换向器进行匹配验证或匹配验证不充分；（2）电刷制造过程的搅拌与高温烧结都会存在一定的差异性，尤其是烧结时炉膛中间与边缘温度的差异会导致电刷硬度差距比较大。图9另外其它引起异响的因素：（1）滚动轴承电机滚动轴承无限位，在电机运转的过程中前后滚动轴承距离变小，导致电机轴向窜动大，电机产生异响；（2）含油轴承电机毛毡内含油量过多，导致碳粉堆积在换向器槽内，换向器表面不平产生异响；（3）风轮工作时叶片开裂，产生严重异响，大部分是由于熔接痕造成。

6结语

现在人们把汽车不仅仅作为一种承载工具，而更多的是驾驶乐趣和舒适感，空调鼓风机也是影响舒适性的主要因数之一，而目前直流有刷电机噪音问题也是制造商无法回避的、最头痛的老问题。引起异响的原因有很多，以上是汽车空调鼓风电机异响问题中最主要、常见的症状。

作者：张平 王振宇 单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司