Celem testów było zbadanie wydajności i trwałości alternatora X (nazwa producenta została zmieniona, aby zapewnić jego anonimowość) oraz przeanalizowanie składu połączeń spawanych. Alternator marki X nie zdał wszystkich trzech testów, podczas gdy wyniki alternatora Denso za każdym razem przekraczały standardy DDS.

Na potrzeby testu, alternator najpierw został rozgrzany do właściwej temperatury pracy i obracał się z prędkością 5000 obrotów na minutę przez 30 minut. Następnie, w ciągu 60 sekund przeprowadzono zmianę prędkości obrotów z 1000 obr./min. na 10 000 obr./min., w temperaturze otoczenia 25 stopni C i 90 stopni C. Wartości obrotów są powiązane z obrotami alternatora, dla których 1800 obr./min. odpowiada prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym, a 5000 obr./min. – normalnej prędkości silnika podczas jazdy.

Kryterium zaliczenia testu było spełnienie lub przekroczenie standardów DDS dla mocy wyjściowej w każdym z 4 scenariuszy testu. W każdym z testów moc wyjściowa alternatora marki X nie spełniła wymagań DDS. Co więcej, alternator marki X nie tylko nie zaliczył testu wydajnościowego, ale również stopiła się w nim żywica izolacyjna wirnika – częsta przyczyna przedwczesnego uszkodzenia alternatora. Alternator Denso we wszystkich testach przekroczył kryteria wydajności DDS.

W celu przetestowania wytrzymałości alternatora, Denso zastosowało analizę „w górę i w dół”, czyli przyspieszanie i zwalnianie jego obrotów w zakresie od 0 do 22 500 obr./min. Alternator był testowany w temperaturze 90 stopni C w 20-sekundowych cyklach: 1 sekunda przyspieszenia, 9 sekund przy 22 500 obr./min., 1 sekunda zwalniania i 9 sekund przy 0 obr./min.

Aby zdać test, po 45 000 cykli moc wyjściowa alternatora powinna zmniejszyć się maksymalnie o 10 proc. Nie powinny wystąpić żadne uszkodzenia mechaniczne ani pęknięcia elementów spawanych.

Alternator marki X uległ uszkodzeniu po 1227 cyklach z powodu pęknięcia w uzwojeniu wirnika. Test nie mógł być dokończony. Po demontażu odnotowano kontakt pomiędzy wirnikiem a uzwojeniem. Wynikał on z odkształcenia bieguna wirnika i pęknięcia żywicy izolacyjnej w punkcie spajającym. Wykryte usterki pokazały, że testowana jednostka marki X ma bardzo krótką żywotność, odpowiadającą ok. 6 miesiącom pracy.

Alternator Denso nie wykazał natomiast żadnych oznak awarii przez ok. 90 000 cykli, co odpowiada ponad 15 latom użytkowania. Uszkodzenie mechaniczne może wystąpić po 130 000 cykli, z powodu uszkodzenia połączeń spawanych wentylatora.

W ostatnim teście, za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i analizatora rentgenowskiego (EDX), przeanalizowano skład chemiczny stopów spawalniczych w alternatorze marki X. SEM zapewnia szczegółowe obrazy w wysokiej rozdzielczości, a EDX służy do identyfikacji pierwiastków, które składają się na próbkę. Aby zapewnić zgodność nie tylko z DDS, ale również z ustawodawstwem europejskim, spawanie powinno odbywać się bezołowiowo, ponieważ ołów jest materiałem szkodliwym. Mimo to test wykazał obecność ołowiu i cyny w stopie spawalniczym w alternatorze marki X.

Ustawodawstwo europejskie zabrania stosowania tych metali ciężkich w częściach takich jak alternatory ze względu na ich słabą wytrzymałość mechaniczną i niską temperaturę topnienia, co przekłada się na zagrożenie pożarowe. W przeszłości prawie wszystkie spoiny zawierały ołów, ale obawy dotyczące bezpieczeństwa w coraz większym stopniu dyktowały stosowanie stopów bezołowiowych. Ponadto zastosowanie lutowania w celu połączenia fazy stojana i prostownika oraz ramy regulatora podkreśla słabą jakość alternatora marki X.

W przeciwieństwie do tego producenta, Denso stosuje spawanie metodą TIG w celu połączenia fazy stojana i prostownika i spawanie punktowe dla ramy regulatora, zawsze z użyciem stopów bezołowiowych.

Pierwsze alternatory samochodowe Denso zostały wprowadzone na rynek w latach 60-tych ubiegłego wieku. Od tego czasu marka opracowała wiele pionierskich konstrukcji alternatorów, które są zdolne do wytwarzania większej mocy elektrycznej z większą wydajnością, mimo że same urządzenia są coraz mniejsze i lżejsze. Przykładowo – w 2000 roku firma Denso, jako pierwsza na świecie, wprowadziła alternator typu SC wykorzystujący w uzwojeniu stojana drut o przekroju prostokątnym. Zwiększając gęstość uzwojenia z 45 proc. do 70 proc., Denso wyprodukowało alternator SC, który był o 20 proc. lżejszy i posiadał o 50 proc. wyższą moc od standardowego alternatora.

Więcej informacji o alternatorach Denso można znaleźć na stronie producenta, w katalogu TecDoc lub u przedstawiciela Denso.

Źródło: Denso