汽车起动机电枢动平衡的影响因素分析

王温都苏 李韦良

(1.锦州韩华电装有限公司，辽宁锦州，121000；2.锦州汉拿电机有限公司，辽宁锦州，121000)

1 起动机电枢的组成

起动机电枢由轴、铁芯、换向器、漆包线绕组、固定环等主要部件组成，如图1所示。

图1 起动机电枢

2 零部件对起动机电枢动平衡的影响分析

从起动机电枢的结构上可以看出，它主要是由轴、铁芯、换向器、漆包线绕组、固定环等部件组成；除此之外，还有端片、绝缘纸、绝缘漆等绝缘部件。其中每一个部件本身的制造工艺和加工公差以及所有零部件的组装工艺都会对最终的成品电枢的动平衡造成影响。漆包线绕组为均匀分布在电枢铁芯槽中，在绕组机械成型的情况下，其对动平衡的影响较小；其他如固定环、端片、绝缘纸、绝缘漆等材料重量占比较小；因此本文中只分析铁芯、轴、换向器以及它们的组装过程对起动机电枢动平衡的影响。

2.1 铁芯的影响因素分析

铁芯作为起动机电枢上重量最大的零部件，其对电枢动平衡影响是最大的。其中最重要的一点就是，铁芯会因材料薄厚不均匀、模具公差等原因，使铁芯片叠铆后出现重量偏差，影响铁芯的初始动不平衡量。因此需要通过制作工艺的优化，减小原材料造成的影响。旋铆工艺不同于传统的直铆工艺，它在冲制铁芯片时，每一片都与上一片有固定角度的旋转，可以分散由于原材料厚度偏差和模具偏差造成的重量分布问题，有效降低铁芯的动不平衡量。如表1、表2所示，相同转速条件下，我们对两种工艺制作的铁芯进行了动平衡测试，可发现旋铆铁芯的动不平衡量较小。

表1 直铆铁芯动不平衡量

表2 旋铆铁芯动不平衡量

2.2 轴的影响因素分析

电枢轴作为支撑电枢旋转的中心线，其重要性不言而喻。电枢轴的跳动、圆度以及装配处外径尺寸等重要参数都对电枢的动平衡有着较大的影响。当电枢轴跳动超差时，对电枢动平衡影响是原始状态造成的，很难通过后续加工改善电枢的动平衡。圆度和外径尺寸会在装配后影响到电枢的动平衡以及其他性能。小于要求的尺寸，会使铁芯和换向器的压入力过小，引起装配尺寸串动或更严重的脱落问题。当尺寸过大，可能会在装配过程中出现挤压瘤，弯曲、甚至出现换向器压裂等现象。除去以上因素，电枢轴本身为旋转加工，所以其单品的动平衡可以不做考虑。在轴和铁芯符合图纸要求的前提下，轴压入工序对电枢动平衡的影响主要取决于压装设备及工装；如果将设备主轴、上下工装以及其运动轨迹的同心度控制在0.02mm以内，那么轴和铁芯的装配过程对电枢动不平衡量的影响相对较小。如表3、表4所示，在完成铁芯和轴压装后，对两种工艺制作的轴铁芯总成进行了动平衡测试；同样，旋铆铁芯的动不平衡量较小。

表3 直铆轴铁芯总成动不平衡量

表4 旋铆轴铁芯总成动不平衡量

2.3 换向器的影响因素分析

换向器是由若干个换向片、加强环和电木粉组成的。通过模具将换向片冲压成型后，将换向片排列在塑料套内，然后放入注塑模具进行电木粉压塑；压塑完成后去掉塑料套，再进行车削加工。所以单品换向器的动平衡主要由冲片模具、塑料套成型模具、注塑模具等模具的精度来保证的。由于换向器是单侧压装，所以对换向器压装后对整个电枢的动平衡影响也较大，其动不平衡量的影响主要在换向端。如表5、表6所示，我们对换向器压装后铁芯进行了动平衡测试，换向器压装后的旋铆铁芯的动不平衡量较小。

表5 直铆铁芯换向器压装后动不平衡量

表6 旋铆铁芯换向器压装后动不平衡量

3 成品起动机电枢动平衡的测量

最终，我们将对旋铆工艺这一电枢动不平衡的解决方案进行验证；确认在电枢全部零部件组装和加工完成后，采用两种工艺的电枢动不平衡量测试对比。

表7 直铆铁芯电枢动不平衡量

表8 旋铆铁芯电枢动不平衡量

综上所述，我们可以总结经验如下：

(1)铁芯初始动不平衡量较小的产品，其电枢成品不平衡量也相对较小。

(2)两种铁芯对比，采用旋铆工艺可以有效降低铁芯初始动不平衡量，从而降低电枢动不平衡量。

4 结束语

汽车起动机是实现汽车正常启动的重要部件，它将蓄电池的电能转化为机械能，齿轮啮合发动机飞轮齿圈，旋转实现发动机的启动。而电枢是影响起动机性能最关键的部件，如不能在电枢组装和加工过程中有效地控制其动不平衡量，会造成生产效率下降，起动机噪音大、轴承磨损加快等诸多不良影响。因此本文主要从起动机电枢的零部件和工艺过程方面分析了电枢动平衡影响因素，并提出了有效的改善方法。