崔建維，吳春來

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

客戶對(duì)整車NVH性能越來越關(guān)注，而駕駛室內(nèi)空調(diào)的NVH又是很重要的一環(huán)，駕駛室內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)異響為空調(diào)系統(tǒng)異響的最重要因素之一。某輕型卡車量產(chǎn)多年后，市場(chǎng)多次反饋鼓風(fēng)機(jī)有異響，初步統(tǒng)計(jì)異響故障為88例（表1）。本文結(jié)合鼓風(fēng)機(jī)原理和構(gòu)成，對(duì)異響進(jìn)行分析并制定有效措施。

表1 鼓風(fēng)機(jī)異響統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

1 空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理

鼓風(fēng)機(jī)一般分為有刷風(fēng)機(jī)和無刷風(fēng)機(jī)，輕型卡車基于成本等因素基本采用有刷風(fēng)機(jī)。有刷風(fēng)機(jī)一般由電樞分總成（轉(zhuǎn)子）、電機(jī)殼總成（定子）、端蓋分總成、刷架盒總成和葉輪總成組成，見圖1。定子為永磁式，由機(jī)殼及磁鋼組成，轉(zhuǎn)子鐵芯上有繞組，通電后轉(zhuǎn)子上形成磁場(chǎng)，在定子磁場(chǎng)的相互吸引下使電機(jī)旋轉(zhuǎn)[1]。

圖1 鼓風(fēng)機(jī)組成結(jié)構(gòu)圖

2 故障分析

對(duì)退回件實(shí)物確認(rèn)，退回風(fēng)機(jī)外觀無異常，風(fēng)機(jī)通電后工作正常（圖2），但風(fēng)機(jī)整體異響較大。

圖2 鼓風(fēng)機(jī)返件測(cè)試圖

針對(duì)上述鼓風(fēng)機(jī)異響進(jìn)行FTA調(diào)查（圖3），對(duì)異響原因進(jìn)行各項(xiàng)分析。

圖3 對(duì)鼓風(fēng)機(jī)異響進(jìn)行FTA調(diào)查

1）換向器和碳刷磨合狀態(tài)：拆解鼓風(fēng)機(jī)故障件，檢查換向器的磨合狀態(tài)，對(duì)換向器的新件進(jìn)行分析，檢查磨合前的狀態(tài)。通過拆解、檢查分析，發(fā)現(xiàn)故障件換向器和碳刷磨合效果差，新件個(gè)別換向器的槽口存在毛刺（圖4）。

圖4 換向器拆解對(duì)比

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)換向器磨損嚴(yán)重，且新件存在毛刺等不光滑狀態(tài)，基本鎖定為異響原因之一。

2）碳刷和碳刷盒來件是否合格：對(duì)碳刷和碳刷盒來件進(jìn)行精測(cè)，各抽取5件測(cè)量（表2），結(jié)果合格。

表2 碳刷和刷盒抽檢表

3）碳刷與碳刷盒間隙狀態(tài)：拆解鼓風(fēng)機(jī)故障件，檢查碳刷與碳刷盒之間的間隙，對(duì)插片的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。插片狀態(tài)良好，故障件發(fā)現(xiàn)個(gè)別件存在插片變形，導(dǎo)致鉚接后產(chǎn)生間隙。拆片變形原因?yàn)榘b結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致擠壓變形，已經(jīng)整改到位（圖5），非異響的原因。

圖5 調(diào)查圖

4）碳刷是否異常磨損：拆解鼓風(fēng)機(jī)故障件，檢查碳刷的磨損狀態(tài)，對(duì)換向器磨合后的狀態(tài)、碳刷在換向打火的狀態(tài)進(jìn)行檢查（圖6）。通過檢查，發(fā)現(xiàn)故障件碳刷磨合后表面燒蝕發(fā)黑嚴(yán)重，換向器表面發(fā)紅，是異響的主要原因。

圖6 碳刷返件拆解對(duì)比圖

5）機(jī)殼端面是否凸臺(tái)、毛刺，端蓋鉚接松動(dòng)：檢查發(fā)現(xiàn)端蓋表面平整無凸臺(tái)和毛刺，鉚接部位尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，鉚接后固定牢靠，故不存在影響碳刷和碳刷盒間隙的因素。

6）電機(jī)軸承尺寸是否滿足要求、電機(jī)軸承高低溫后尺寸是否超差：隨機(jī)抽取10個(gè)軸承進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量值均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)（圖7），對(duì)經(jīng)過高低溫的軸承進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量值均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)（圖8）。

圖7 軸承尺寸測(cè)量圖

圖8 軸承高低溫后尺寸測(cè)量圖

7）鼓風(fēng)機(jī)與殼體配合確認(rèn)：拆解鼓風(fēng)機(jī)故障件，使鼓風(fēng)機(jī)與殼體分離，通過風(fēng)機(jī)葉輪、鼓風(fēng)機(jī)殼體尺寸校核和風(fēng)機(jī)通電運(yùn)行檢查，確認(rèn)異響非鼓風(fēng)機(jī)干涉導(dǎo)致。

8）風(fēng)機(jī)葉輪動(dòng)平衡檢查：葉輪外觀檢查，無開裂損壞，平衡塊固定牢靠。葉輪孔與轉(zhuǎn)子軸無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，無竄動(dòng)，對(duì)故障件葉輪進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)（葉輪1800r/min殘余不平衡＜7.5g·mm），葉輪動(dòng)平衡滿足設(shè)計(jì)要求。

3 制定對(duì)策及驗(yàn)證

經(jīng)過上述原因分析后，確認(rèn)鼓風(fēng)機(jī)異響的主要原因?yàn)閾Q向器、碳刷磨合效果差和碳刷異常磨損，針對(duì)該兩項(xiàng)進(jìn)行整改。

1）換向器和碳刷磨合效果差處理對(duì)策：①車削工藝改進(jìn)，精車機(jī)車削刀采用正、反方向車削方式，確保換向器的槽口無毛刺，從而降低電機(jī)噪聲（圖9）；②碳刷與換向器的接觸尖角角度優(yōu)化，使碳刷可以與換向器快速吻合接觸，使得電機(jī)的碳刷聲音更柔和。

2）碳刷異常磨損、燒蝕處理對(duì)策：①碳刷從國產(chǎn)東南碳刷更換為日本富士電刷，提升電刷耐久性；②磁瓦從等厚修改為偏心不等厚斜角磁瓦（圖10），磁瓦偏心處理，電機(jī)氣隙不對(duì)稱，可以抑制電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使得電樞在磁場(chǎng)中的電磁振動(dòng)得以減小，從而降低電機(jī)的換向火花。

圖10 磁瓦尺寸優(yōu)化圖

對(duì)整改后的鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行驗(yàn)證，耐久試驗(yàn)狀態(tài)良好，無燒蝕發(fā)紅，無異響。統(tǒng)計(jì)整改一年后的車，在市場(chǎng)上無鼓風(fēng)機(jī)異響故障。

4 總結(jié)

通過對(duì)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)異響問題進(jìn)行分析，經(jīng)過PDCA流程確認(rèn)異響的主要原因。通過車削工藝改進(jìn)，碳刷與換向器的接觸尖角角度優(yōu)化，碳刷更換為日本富士電刷和磁瓦從等厚修改為偏心不等厚斜角磁瓦的措施，解決了鼓風(fēng)機(jī)異響問題的同時(shí)為后期其他部件優(yōu)化提供一定的思路。