2.1 汽车交流发电机的构造
汽车用交流发电机多采用三相同步交流发电机,由6只二极管构成三相桥式全波整流器。各国生产的交流发电机都大同小异,主要由定子、转子、电刷、整流二极管、前后端盖、风扇及带轮等组成。有的还将调节器与发电机装在一起。
转子用来建立磁场。定子中产生的交变电动势,经过二极管整流器整流后输出直流电。
交流发电机的组件如图2-1所示。
图2-1 交流发电机的组件
2.1.1 转子
交流发电机的转子是发电机的磁场部分,它主要由两块爪极、磁场绕组、滑环及转子轴等组成,如图2-2所示。
图2-2 交流发电机转子
1—滑环;2—转子轴;3—爪极;4—磁场绕组
两块爪极被压装在转子轴上,且内腔装有磁轭,其上绕有磁场绕组。绕组两端的引线分别焊在与轴绝缘的两个滑环上。两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内,通过弹簧力使其与滑环保持接触。当发电机工作时,两电刷与直流电源连通,可为磁场绕组提供定向电流并产生轴向磁通,使两块爪极被分别磁化为N极和S极,从而形成犬牙交错的磁极对并沿圆周方向均匀分布。磁极对数为4~7对。国产发电机大多采用6对磁极。爪极凸缘的外形像鸟嘴,这种形状可以使定子感应的交流电动势近似于正弦波形。转子每转一周,定子的每相电路上就能产生周波个数等于磁极对数的交流电动势。
2.1.2 定子
定子是产生和输出交流电的部件,又叫电枢,如图2-3所示,其由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组,三相绕组大多数采用Y形(星形)连接,也有用△形连接的。
图2-3 交流发电机定子
为使三相绕组中产生大小相等、相位差120°(电角度)的对称电动势,三相绕组的绕法应遵循以下原则:
(1)每相绕组的线圈个数、每个线圈的匝数和每个线圈的节距都必须完全相等。
(2)三相绕组的起端A、B、C(或末端X、Y、Z)在定子槽内的排列,必须相隔120°电角度。
2.1.3 整流器
交流发电机的整流器大多由6只硅二极管组成,如图2-4所示。外壳为正极、中心引线为负极的二极管,称为负极管,管壳底上注有黑色标记;外壳为负极、中心引线为正极的二极管,称为正极管,管壳底上有红色标记。
图2-4 整流板及二极管的安装
安装二极管的散热板称为整流板(也称元件板),通常用合金制成以利散热。现代汽车用交流发电机都有两块整流板,安装三只正极管的整流板(装在外侧)称为正整流板,安装三只负极管的整流板(装在内侧)称为负整流板,两块板绝缘地安装在一起,它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上。
安装在正整流板上并与之绝缘的三个接线柱分别固定正、负极管子的引线和来自三相绕组某一相的端头。与正整流板连接在一起的螺栓引至后端盖外部作为发电机的电源输出端,并标记为“B”(“+”、“A”或“电枢”)。
2.1.4 端盖与电刷总成
端盖包括驱动端盖、整流端盖以及安装在其上的轴承、轴承盖等零部件。端盖由铝合金制成。因为铝合金为非导磁材料,可减少漏磁并具有轻便、散热性能良好等优点。为了提高轴承孔的机械强度,增加其耐磨性,在有的发电机端盖的轴承座内镶有钢套。
后端盖装有电刷架,如图2-5所示。两个电刷分别装在电刷架的孔内,借弹簧压力与滑环保持接触。目前国产交流发电机的电刷架有两种结构形式:一种电刷架可直接从发电机外部进行拆装,如图2-6(a)所示;另一种则不能直接在发电机外部进行拆装,如图2-6(b)所示,若需要更换电刷,必须将发电机拆开。
图2-5 交流发电机电刷架
图2-6 电刷架的结构
发电机前端装有带轮,由发动机通过皮带带动。在带轮后面装有风扇,靠风扇的离心作用,给发电机强制通风。前后端盖用3~4个螺栓与定子紧固在一起。
2.1.5 国产交流发电机的型号
根据中华人民共和国行业标准QC/T 73—93《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定,汽车交流发电机的型号包括5个部分,其意义如下:
第1部分为产品代号。交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB、JFW四种,分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。
第2部分为电压等级代号。用1位阿拉伯数字表示:1表示12V;2表示24V;6表示6V。
第3部分为电流等级代号。用1位阿拉伯数字表示,其含义见表2-1。
表2-1 电流等级代号
第4部分为设计序号。按产品的先后顺序,用阿拉伯数字表示。
第5部分为变型代号。交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看,Y表示右边;Z表示左边;没有字母表示中间。
例如:桑塔纳、奥迪100型轿车所使用的JFZ1913Z型交流发电机,其含义为电压等级为12V、输出电流大于90A、第13次设计、调整臂位于左边的整体式交流发电机。