尽管汽车发电机风扇有很高的可靠性,但它仍然是机械器件,在长时间使用时,其速度可能会下降甚至停转,所以 好对风扇的运行状态进行实时监测,便于及时发现问题。利用警报传感器可在风扇速度低于某个门限值时给出警报信号,而速度信号输出则可实现风扇速度的实时监控。
从汽车发电机风扇电路输出的警报信号有“高电平”和“低电平”两种状态,两种电平所代表的意义一般按照正逻辑体制,高电平表示“故障”,“低电平”表示“正常”。从风扇电路输出的转速信号通常为脉冲形式,每个波头表示风扇转过一圈,这样的信号可直接通过数据总线提供给主机进行呈现。某些风扇输出的转速信号并不是风扇的真实转速,而是转速的倍数,譬如每转一圈产生2个、4个或6个脉冲,经过处理才能形成反映风扇的真实转速信号。如欲辨别风扇转速是真实转速还是某个倍数,可使用转速表测量实际转速,然后与呈现的数据进行比较。
汽车发电机风扇的测速信号一般从三引线插头输出,三根引线中黄色和黑色分别为+12V电源和接地,另外一种颜色的线则是转速信号输出线。应该注意的是,某些三引线风扇的第三根引线并不是测速信号输出线,而是转速控制信号线,通过它向风扇电机输入调速控制信号。
电动机运行特点与汽车发电机风扇动力总成弯曲模式
[一]、电动机运行特点
发电机是将机械能转化成电能的装置,铁芯机壳这一转化过程中必然会产生电磁噪声。一般发电机在1600r/min就开始发电,发动机的转速一般在2300r/min以上,此时发电机的噪声很大(且发电机机械噪声已占主导),在这种情况下分析发电机噪声的意义已经不大。因此,通常只分析7000r/min以下时发电机的电磁噪声。
电动机运行时气隙中存在基波和一系列谐波磁场,它们相互作用,除产生引起切向电磁转矩切向力外,还产生许多次数、频率各不相同的旋转径向电磁力波。这些力波作用在定子、转子上,使它们出现周期性的径向变形,即发生频率等于力波作用频率的振动。由于转子铁心刚度较大,所产生的振动较小,故一般仅考虑定子铁心及其传到机座的振动。该振动使周围空气脉动而引起噪声,这就是电磁噪声。定径向力波的阶次数越低,铁心弯曲变形的相邻两支点距离越远,铁心刚度相对较差,径向变形量也越大。定子铁心变形量约与力波次数的四次方成反比,与力波幅值成正比,故幅值较大的低次数径向力波是引起电磁噪声的主要根源。
铁心和机座都有一定的固有振动频率,当径向力波与该固有频率接近甚至相同时,会放出谐振,这样振动及噪声都会大大的增加。
[二]、汽车发电机风扇动力总成弯曲模式
铁芯机壳在发动机振动研究过程中,发现发动机弯曲共振能放大整车的振动和噪声。其主要原因是在200Hz以下的振动都是以噪声的形式表现出来,部分可触摸的感觉也可以感受到。对于六缸机以以上缸数的发动机,较普遍的振动问题就是扭矩的敏感性和动力总成弯曲共振模式。对于四缸机,共振模式的影响要小于扭矩的敏感度。若系统动力总成处在共振频率下,只要发生很小的激励,动力总成就会响应它的弯曲模态。再设计过程中,要避免动总成发生共振,其主要手段是让较低的结构模态振型高于整车较高的频率,并且正常情况下还要有15%的频率余量。在实际工程上发现并不是整车上所有弯曲模式都会引起NVH扰动,只要在那些模态是由很强的发动机激励产生的,或者模态正处于整车低频率响点上,才会产生较为明显的弯曲扰动。
对于已经批量生产的整车,若没有反馈其存在振动以及噪声问题,工程上不建议对其进行弯曲模态优化,对于正在中的新车,目前技术还达不到对整车系统进行前期弯曲模态判定,所以针对目前的技术而言,若没有特殊要求,在设计中,要求每一子系统都要避免产生弯曲模态。
为了避免出现弯曲模态,加强零部件的较低固有频率的措施有:设置加强筋、增加约束点(例如增加螺栓固定点)等方案。对于一些特殊的零部件,在布置设计上会有着特殊的要求,比如对于起动机来说,由于其使用工况较为恶劣,受弯曲模态影响较大,一般要求起动机安装在曲柄中心线上的缸提上,因为此处起动机相对于发动机的相对运动较小。
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