关键词：汽车发电机；转子；动平衡；设计原理
引言
在科学技术的飞速发展之下，汽车制造取得了极大发展，汽车制造技术和制造效率得到了巨大提升，车的质量和性能也得到了有效保障，与此同时人们对汽车发动机转子动平衡提出的要求越来越高。但是，因汽车发电机转子不平衡而引起的振动是发电机设计与维修中最为关键的一个问题，它会对汽车电机运行状态产生不利影响，比如加快电机轴瓦磨损的速度；产生噪音；影响电机性能等[1]。所以，对汽车发电机转子自动动平衡机的设计原理进行分析研究，促使转子动平衡性能更好，是十分有必要的。
1汽车发电机转子概述
发电机是汽车将机械能有效转化为电能的重要装置之一，在一定转速下，可为汽车提供所需电量，并给车载蓄电池充电。发电机发电主要是因为转子在定子中选装，做着切割磁力线运动，从而产生感应电势，再通过接线端端子引出，接在回路中就产生了电流[2]。转子是发电机中的重要组成部件，发电机转子的结构由转轴、绕组、阻尼系统、转子护环、通风系统、转子联轴器等组成。发电机转子的主要作用是形成发电机磁场，一般由磁场绕组、两块爪极以及滑环组成。
转子有平衡转子和不平衡转子两种形式。平衡转子指的是旋转与不旋转时对轴承只有静压力的转子，而不平衡转子指的是在旋转时对轴承除有静压力外，附加有动压力，则称之为不平衡的转子。不平衡是一个旋转体的质量轴线与实际的旋转轴线不重合。其单位为不平衡的质量与该质量中心至实际旋转轴线的距离的乘积，以gmm计量。不平衡有 3种表现形式。不平衡转子的危害性:转子如果是不平衡的，附加动压力将通过轴承传达到机器上，引起整个机器的振动产生噪音，加速轴承的磨损，降低机器的寿命，甚至使机器控制失灵，发生严重事故。由于转子质量偏心在旋转过程中就会产生离心力，从而引起的与转速同频的振动，这是转子振动的主要原因，而汽车制造企业一般通过动平衡来降低或者消除同频振动，进而使转子满足相关要求，汽车制造企业通过自动动平衡机进行设计的最终目的就是确保汽车发电机转子平稳、安全运行。
2汽车发电机转子自动动平衡机的设计原理分析
2.1汽车发电机转子自动动平衡去重方法
现阶段，我国起着发电机转子动平衡通常采取去重方法。就拿六爪极的发电机转子来说，通常利用该发电机转子的左右两端的端面作为转子去重校正的平面，发电机转子去重方法具体如下：（1）给出不平衡量等效到两校正平面的量，通过动平衡测试仪进行测试，在转子左右两端的端面上进行平衡校正，适当去重就可使转子得到平衡，去重量主要是以“被去质量和其距离转子回转中心的距离的乘积”形式给出。这就是转子两面平衡原理，根据这一原理就可进行自动平衡机设计。（2）去重的具体方法。可在转子左右两端的端面上的较为方便的去重位置作为端面与端面肩部，两端面校正时就可通过保持去重钻头不动，而有机运用转子转位获取去重相位位置；还可以通过固定转子，而以转子的回转中心作为圆心进行圆周运动，并让钻头在其圆周上进行运动进而取得去重相位位置。前面一种方法在动力头设计上比较简便，但在电机转子夹紧的夹具设计上就比较复杂，由于两个动力头无法同时进给，导致加工效率偏低。而后一种方法中由于钻头所做的圆周运动过程中时误差的主要来源，且动力头设计比较复杂，对控制系统的要求比较高，所以，制造成本相对比较高，但这种方法可以让两动力头同时进给，能大大提升加工效率，同时在控制钻头工进量比较简便。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆汽车发电机转子去重机原理：由步进电机对转子进行控制，并将应去重部位进行调整，将其旋转到钻削位置，再由钻削头完成去重加工，同时步进电机还控制进给量，让切削深度刚好和应去重的重量相等，而液压夹紧装置的作用是用于保证钻削头工作过程中夹紧，全过程均是自动进行，并将整个加工过程中的相关信息显示在中文屏幕上[3]。
2.2汽车发电机转子动平衡自动去重设计的关键原理分析
2.2.1提高转子动平衡精度
测试设备在很大程度上决定了转子动平衡自动去重的测量精度。转子动平衡自动去重系统中，测试设备是最为关键的部分之一。动平衡测试方法很多，应用在生产中，要求其测试稳定性好，调整简单方便，目前它的发展方向是向信号处理的全数字化，即整个测试信号处理完全由数字处理系统取代模拟电路。同时，还需保证去重加工精度的提升。影响去重加工的因素归纳起来有如下两方面：一方面是去重加工的相位位置，另一方面是去重量。提高去重重量的精度控制关键是要精确控制去重钻头的工进位置(即动力头刚接触转子时开始工进)及钻头进给深度。
2.2.2提升生产效率
要提高生产效率，就是要缩短一个转子的动平衡加工时间，包括测试时间、加工装夹时间、加工时间和复测时间。这可采取如下措施：
第一，加快测试过程。这一部分和测试方法直接相关，采用快速稳定的测试方法，是缩短测试时间的主要途径。
第二，缩短装夹时间。在转子去重加工前应对转子进行必要的装夹，对于动力头中钻头转位的端面去重方法，转子在加工过程中是固定不动的，只需在加工前对转子进行周向定位，装夹过程较为简单；对于加工中转子转位的端面肩部去重方法，因在去重时靠转子转位来确定去重位置，所以必须对转子进行很好的装夹处理，以保证转子精确转位。而人工完成这些操作是比较费时的，可采取自动装夹机构进行操作，其操作过程如下：当机构检测到转子放下的信息后，由气缸1将转子推至转位活套，活套内有弹性楔块，用于捕捉转子上的基准键槽，转子由气缸1推到位后，由转位电机(步进电机或伺服电机)带动活套旋转；当活套楔块旋转至键槽位置时，弹性楔块自动插入键槽，利用楔块带动转子做转位旋转；当转子平衡加工完成后，由顶出气缸2将转子顶出活套至初始位置，由卸料机构取走转子(气缸2的缸径要大于气缸1的缸径，以保证在气缸1不卸载的情况下能顺利地将转子顶回)。利用这一机构，转子的定位装夹均是自动完成的，省去了人工操作时间。
第三，缩短平衡加工时间。平衡加工时间由钻头钻削时间决定，对于采用端面肩部去重方法，因去重部位只能在转子爪极上进行，因此，最后的去重位置必须落实到某几个爪极上完成。这里就需有一套算法，要将左右端面上任意角度和大小的不平衡量分别分配到爪极上。如六爪极的转子，在某一端面最多有3个相邻的爪极上分配有去重量，利用它们的矢量和来合成其端面上的总的去重量和去重角度位置。由于这种方法去重时转子必须通过转位才能使动力头在要求的爪极上去重，动力头重复运动的次数较多，所以这种方法需要的加工时间较长，但可以通过缩短动力头退刀时间来缩短整个加工过程的时间。
结语：
综上所述，近些年来，随着时代的发展以及科技的进步，人们对汽车的需求量越来越大，同时也对汽车质量和性能提出了更高要求。汽车电动机转子自动动平衡去重技术，提升汽车生产效率和生产质量，有效促进我国汽车行业的稳定、健康、可持续发展，从而生产出更多更好且高质量高安全性的汽车。
【参考文献】
[1]曹书敏,杜奥欢.汽车发电机转子动平衡自动去重设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2016(8):7031-7032.
[2]高俊,王磊,刘辉.车用高速永磁电机高强度转子结构[J].微电机,2015(4):15-18.
[3]屈新田,章国光,史建鹏.驱动电机转子结构优化分析[J].汽车科技,2013(2):43-45.
论文作者: 嵇德锋
论文发表刊物:《科技中国》2018年5期
论文发表时间:2018/8/10
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