万测[三方检测机构平台]

汽车玻璃升降器化学环境试验中盐雾腐蚀后的电机性能测试

汽车玻璃升降器作为车身附件的关键系统,其电机的可靠性直接影响用户体验与行车安全。盐雾环境是汽车户外使用中常见的腐蚀应力,沿海地区、冬季融雪盐使用区域的车辆,电机易受盐雾中的氯离子侵蚀,导致性能下降甚至失效。因此,盐雾腐蚀后的电机性能测试是验证升降器环境适应性的核心环节,需结合标准流程、指标体系与损伤机制,系统评估电机的剩余性能。

盐雾腐蚀试验的标准与实施流程

汽车玻璃升降器的盐雾腐蚀试验通常遵循GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》或ISO 9227:2017标准,试验条件为:5%±1%的氯化钠水溶液(pH值6.5-7.2),试验箱温度35±2℃,盐雾沉降量1.0-2.0mL/(h·80cm²)。

试验前需将升降器样品按实际装车角度固定(如玻璃导轨与垂直方向成15°-30°),确保盐雾均匀覆盖电机及连接部件。试验周期根据整车要求设定,常见为24h、48h或96h,试验过程中需定期检查盐雾沉降量与温度,避免因参数偏差影响腐蚀效果。

试验结束后,样品需在标准环境(25±5℃,相对湿度45%-75%)下晾干24h,保留自然形成的腐蚀产物,不得水洗或擦拭,确保后续性能测试反映真实腐蚀状态。

电机性能测试的核心指标体系

汽车玻璃升降器电机的性能需同时满足“动力输出、电气安全、长期可靠性”三大需求,盐雾腐蚀后的测试指标需覆盖这些维度。首先是转速与扭矩:这是电机的核心动力指标,直接决定玻璃升降速度(国标要求单侧玻璃升降时间≤12s)与负载能力(需克服玻璃与导轨的摩擦力、密封胶条的阻力)。例如,某电机额定扭矩为0.8N·m,盐雾腐蚀后扭矩降至0.6N·m,会导致玻璃上升时卡顿甚至无法到位。

其次是电流特性:包括空载电流与负载电流。空载电流反映电机内部的机械损耗(如轴承摩擦)与铁损(如铁芯涡流),正常情况下12V电机的空载电流≤0.5A;负载电流反映绕组的导电能力,若绕组因腐蚀导致电阻增大,负载电流会显著升高(如从2.0A升至2.5A),不仅增加能耗,还会加剧绕组温升。

第三、绝缘电阻:电机绕组与壳体之间的绝缘电阻是电气安全的关键指标,国标要求≥2MΩ(12V系统)。盐雾中的氯离子会破坏绕组绝缘漆,导致绝缘电阻下降,若降至1MΩ以下,可能引发绕组短路或车身漏电,危及乘客安全。

第四、温升性能:电机连续运行时的温度升高直接影响使用寿命。正常情况下,12V电机外壳温升≤30℃(环境温度25℃),若轴承因盐雾侵入导致润滑失效,摩擦增大,温升可能升至50℃以上,加速绝缘层老化。

最后是循环寿命:模拟实际使用的升降循环(上升-停止-下降为一次循环),国标要求≥5000次无故障。盐雾腐蚀后的电机,换向器与电刷的接触电阻增大,会加剧磨损,导致循环寿命缩短至3000次以下,无法满足整车5年/10万公里的使用要求。

这些指标需与腐蚀前的初始性能进行1:1对比,偏差超过标准规定的阈值(如转速下降>10%、电流升高>20%),则判定该指标不合格。

盐雾腐蚀对电机部件的损伤机制

盐雾环境的腐蚀本质是电化学腐蚀,其中氯离子(Cl⁻)是最活跃的腐蚀介质,其对电机关键部件的损伤具有针对性。首先是绕组绝缘层:电机绕组通常采用聚酯亚胺绝缘漆,盐雾中的Cl⁻会通过绝缘漆的微孔渗透,与铜导线发生反应生成CuCl₂,这种物质会在绝缘层内形成导电通道,导致绝缘电阻下降。

其次是换向器与电刷组件:换向器由铜合金制成,表面需保持光滑以降低接触电阻。盐雾中的Cl⁻会腐蚀换向器表面,形成疏松的氧化铜与氯化铜混合物,使表面粗糙度增大。电刷与换向器接触时,接触电阻从正常的0.1Ω升至0.5Ω以上,运行时会产生大量电火花,加剧电刷磨损并烧蚀换向器表面。

第三、轴承系统:电机轴承采用封闭润滑(填充锂基润滑脂),盐雾中的水汽与Cl⁻会通过密封间隙侵入,稀释润滑脂,破坏润滑膜的连续性。当润滑膜失效后,钢球与滚道直接接触,产生金属磨屑,导致轴承温升升高,最终出现“抱轴”失效(轴承无法转动)。

例如,某电机经48h盐雾试验后,拆解发现绕组绝缘层表面有白色CuCl₂粉末,换向器表面有褐色锈斑,轴承内的润滑脂呈稀糊状,这些损伤直接导致电机转速下降20%、电流升高30%。

测试前的样品预处理与外观检查

盐雾试验后的样品需先进行预处理:按照GB/T 10125标准,样品需在“标准环境”(25±5℃,相对湿度45%-75%)下自然晾干24h,目的是让腐蚀产物稳定,避免水洗或擦拭破坏腐蚀层——水洗会冲掉表面的腐蚀产物,导致后续测试无法反映真实腐蚀状态。预处理过程中需避免样品接触其他金属物品,防止二次腐蚀。

预处理完成后进行外观检查,重点关注以下部位:1)绕组端盖:检查是否有锈迹、绝缘层开裂或鼓包——绝缘层开裂说明Cl⁻已穿透绝缘漆,直接接触绕组。

2)换向器表面:检查是否有锈斑、烧蚀痕迹或凹坑——烧蚀痕迹是电火花导致的,凹坑会增大接触电阻。

3)轴承部位:检查是否有润滑脂溢出或金属磨屑——润滑脂溢出说明密封失效,金属磨屑是轴承磨损的标志。

4)连接端子:检查是否有氧化或松动——氧化会导致端子接触电阻增大,松动会引发电路虚接。

外观检查需记录详细信息(如锈迹位置、绝缘层开裂长度),并拍照留存。若发现严重外观损伤(如绕组绝缘层大面积开裂、换向器烧蚀),可直接判定样品失效,无需进行后续性能测试——因为这些损伤已直接影响电机的功能与安全。

例如,某样品外观检查发现绕组端盖有5mm长的绝缘层开裂,且内部有白色腐蚀粉末,说明绝缘层已失效,后续性能测试中绝缘电阻必然低于标准值,因此直接判定为不合格。

各性能指标的具体测试方法

性能测试需采用专业设备,确保结果准确。首先是转速与扭矩测试:将电机输出轴通过联轴器与扭矩传感器、转速编码器连接,施加额定电压(如12V),测试空载(无负载)与负载(模拟玻璃重量,如5kg)时的转速与扭矩。例如,用光电编码器记录电机转速(精度±1rpm),用应变式扭矩传感器测量扭矩(精度±0.01N·m),数据通过采集系统同步记录。

其次是电流测试:使用功率分析仪(如横河WT3000)测量电机的空载电流与负载电流。测试时需确保电源电压稳定(波动≤±1%),否则会影响电流值的准确性。例如,某电机空载电流正常为0.4A,盐雾腐蚀后升至0.6A,说明内部摩擦增大(如轴承磨损)。

第三、绝缘电阻测试:使用兆欧表(500V量程)测量绕组与电机壳体之间的绝缘电阻。测试前需断开电机与控制器的连接,避免控制器电路影响结果。按照QC/T 633标准,12V电机的绝缘电阻需≥2MΩ,若测试值为1.5MΩ,说明绝缘层已被腐蚀。

第四、温升测试:将电机固定在通风良好的支架上,施加额定负载,连续运行30min,用热电偶(贴在电机外壳顶部,距轴承5cm处)测量温度。测试环境温度需保持在25±5℃,若环境温度为30℃,电机外壳温度为85℃,则实际温升为85-30=55℃(符合≤60℃的要求)。

第五、循环寿命测试:将电机安装在升降器试验台,模拟实际使用的“上升-停止-下降”循环(每个循环时间约30s),记录循环次数直至电机失效(如转速下降>15%或无法运行)。按照国标要求,循环寿命需≥5000次,若某电机在3000次循环后失效,说明腐蚀导致部件磨损加剧。

测试数据的对比分析与判定依据

性能测试完成后,需将腐蚀后的结果与初始性能数据(腐蚀前测试的基准值)对比,结合行业标准(如QC/T 633-2019、GB/T 18488.1-2015)判定是否合格。首先是转速与扭矩:腐蚀后转速需≥初始值的90%,扭矩需≥初始值的85%。例如,某电机初始转速1600rpm,腐蚀后为1400rpm(下降12.5%),超过10%的阈值,判定为转速不合格。

其次是电流特性:负载电流需≤初始值的120%,空载电流需≤初始值的130%。若负载电流从2.0A升至2.5A(升高25%),说明绕组或换向器腐蚀严重,会导致电机过热。

第三、绝缘电阻:必须≥2MΩ(12V系统),若测试值为1.2MΩ,判定为电气安全不合格,需立即整改(如更换绝缘漆或加强密封)。

第四、温升测试:电机外壳温升需≤60℃(环境温度25℃),若温升为70℃,说明轴承或绕组散热不良,会加速绝缘层老化。

第五、循环寿命:需≥5000次,若某电机在4000次循环后出现“升降卡顿”,拆解发现电刷磨损至极限(长度从10mm降至3mm),说明盐雾腐蚀加剧了电刷的磨损,寿命缩短。

例如,某车企的企业标准要求:盐雾48h后,电机转速下降≤8%、负载电流升高≤15%、绝缘电阻≥2MΩ、循环寿命≥5000次。某样品测试结果为:转速下降9%(超过8%)、负载电流升高18%(超过15%),判定为不合格,需优化电机的密封设计(如增加轴承密封唇、提高绕组绝缘漆的耐盐雾性能)。

测试中的注意事项

性能测试需严格控制变量,避免误差。首先是电源要求:测试用电源需采用稳压直流电源(如艾德克斯IT6720),电压波动≤±1%,否则会影响电流与转速的测试结果。例如,若电源电压从12V降至11V,电机转速会从1600rpm降至1450rpm,导致结果偏差。

其次是环境控制:测试需在标准环境(25±5℃,相对湿度45%-75%)下进行。若环境温度过高(如35℃),电机温升测试结果会偏大(如实际温升50℃,测试结果为60℃),需进行温度补偿(补偿公式:实际温升=测试温升-(环境温度-25))。

第三、样品安装:电机需固定在刚性支架上,避免振动影响转速与扭矩测试的准确性。例如,若支架松动,电机运行时会产生振动,导致转速测量值波动±50rpm。

第四、数据重复性:每个指标需测试3次,取平均值,避免单次测试的误差。例如,某电机转速测试3次结果为1380rpm、1400rpm、1420rpm,平均值为1400rpm,更接近真实值。

第五、安全防护:测试绝缘电阻时,需断开电机与控制器的连接,避免兆欧表的高压(500V)损坏控制器的电子元件;测试温升时,需使用红外测温仪或带绝缘套的热电偶,避免直接触摸电机外壳导致烫伤。

例如,某测试人员未断开控制器连接就测量绝缘电阻,导致控制器内的电容被击穿,不仅损坏设备,还影响测试进度。

本文地址:https://ulsdmg.com/a/2226.html

版权声明:除非特别标注,否则均为本站原创文章,转载时请以链接形式注明文章出处。