项目三 磁场及车用电磁元件

教师姓名授课形式讲授授课时数授课日期年月日授课班级授课项目及任务名称项目三磁场及车用电磁元件教学目标知识目标1.掌握电动机、汽车三相交流发电机的工作原理。

2.了解起动机作用、构造与原理。

3.掌握自感与互感的原理，点火线圈的结构以及工作原理。

4.掌握汽车常用继电器的结构、工作原理；分析带继电器汽车灯光电路。

5.掌握电磁阀的种类与工作原理。

技能目标1.能够拆装检测起动机。

2.能够检测点火线圈、检测汽车灯光继电器。

3.掌握电磁阀的检测方法。

4.学会使用示波器；识读正弦交流电以及其他交流信号的图像。

5.掌握点火线圈的检测方法。

教学重点 1.掌握汽车常用继电器的结构、工作原理。

2.分析带继电器汽车灯光电路。

教学难点 1.能够拆装检测起动机。

2.能够检测汽车灯光继电器。

教学方法教学手段借助于多媒体课件，讲授磁场及车用电磁元件的内容。

通过教师的示范和视频的示范讲授磁场及车用电磁元件中所包括的发电机、电动机、电磁阀、点火线圈等，让学生更直接地学习磁场及车用电磁元件检测使用及方法。

学时安排 1.掌握电动机、汽车三相交流发电机的工作原理约80分钟。

2.了解起动机作用、构造与原理约50分钟。

3．掌握自感与互感的原理，点火线圈的结构以及工作原理约40分钟。

4.掌握汽车常用继电器的结构、工作原理约120分钟。

5.能够分析带继电器汽车灯光电路约160分钟。

6.拆装检测起动机约240分钟。

7.检测点火线圈、检测汽车灯光继电器约160分钟。

8.电磁阀的检测、使用示波器；识读正弦交流电以及其他交流信号的图像点火线圈的检测约400分钟。

教学条件多媒体课件、汽车发动机台架、汽车电器台架。

课外作业检测汽车灯光继电器。

检查方法 1.随堂提问，计平时成绩。

2.拆装完成质量评分，计平时成绩。

教学后记授课主要内容【项目引入】在生产实践和日常生活中，常用的电机、变压器，以及汽车上的点火线圈、各种电磁阀，都是有铁芯的线圈，这就使得其中不仅涉及电路问题，而且还涉及磁路问题。

例如，三相同步交流发电机、点火线圈、喷油器、炭罐电磁阀等电器设备内部均体现了电与磁的相互作用、相互转换等，这就要求我们更深入地学习，了解磁路以及描述磁场的一些基本物理量。

任务一认识汽车发电机原理【任务引入】汽车上的用电设备都离不开电源，汽车交流发电机与蓄电池共同组成汽车电源。

交流发电机产生交流电的基本原理是电磁感应原理。

交流发电机的转子为一旋转磁场，当转子由发动机皮带轮带动旋转时，由于定子绕组与磁力线有相对的切割运动，所以在三相绕组中产生交流电动势。

【知识目标】1. 理解电流与磁场形成的原理。

2. 掌握汽车三相交流发电机的工作原理。

【技能目标】掌握示波器的使用与交流电的测试。

【知识链接】一、磁路及其基本物理量物体能吸引铁、镍、钴等金属及它们的合金的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。

磁体上磁性最强的部位叫磁极。

任何磁体都有两个磁极，而且无论怎样分割磁体，磁体总具有两个磁极。

通常以“S”表示磁体的南极（常涂红色），以“N”表示磁体的北极（常涂绿色或白色）。

磁极间的相互作用规律是：同性相斥，异性相吸。

为形象描述磁场的强弱和方向引入磁力线，磁力线是假想的曲线，实际并不存在。

它具有以下特点：①磁力线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部由N 极指向S 极，在磁体内部由S 极指向N 极。

通过垂直于磁场方向上某一面积的磁力线数称为磁通，单位为“韦伯”（Wb）。

②磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向（即小磁针N 极的指向）。

③磁力线越密集磁场越强，磁力线越稀疏磁场越弱。

与磁场方向垂直的单位面积S 上的磁通量称为磁感应强度，用“T”表示，单位为“特斯拉”。

二、电流产生的磁场电流周围存在着磁场，这种“动电生磁”的现象称为电流的磁效应。

直线电流、环形电流、通电螺线管都能够产生磁场，磁场的方向可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判断。

直线电流产生的磁场，可用安培定则进行判断，具体方法为：用右握住通电直导线，大拇指指向电流的方向，四指的指向就是磁感线的环绕方向，即为磁场方向。

环形电流产生的磁场如图3-1-3 所示，使右手四指弯曲的方向和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线方向。

通电螺线管产生的磁场如图3-1-4 所示，用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

三、三相交流电的产生（汽车发电机原理）汽车上的发电机是汽车的主电源，其功用是在发动机怠速以上运转时，向除起动机以外的所有用电设备供电，当蓄电池电量不足时可向蓄电池及时充电。

发电机位于汽车发动机的前端，由发动机的曲轴皮带轮驱动。

汽车发电机有直流发电机和交流发电机两种。

目前，国内外汽车上使用的基本都是交流发电机。

1.汽车交流发电机的结构汽车交流发电机的种类很多，但其结构基本相同，都是由一台三相同步交流发电机和整流器两大部分组成。

现代轿车还将电压调节器装在发电机内部。

三相同步交流发电机主要由转子总成、定子总成、皮带轮、风扇、前后端盖及电刷等部件组成。

（1）转子转子的作用是产生旋转磁场。

转子由转子轴、励磁绕组（又称磁场绕组）、两块爪形磁极、磁轭、滑环等组成。

转子轴上压装有两块爪极，每块爪极上有6 个鸟嘴形磁极，在两块爪极的空腔内装有磁轭，磁轭上绕有励磁绕组。

励磁绕组的两引线分别焊接在与轴绝缘的两个滑环上，滑环与装在后端盖上的两个电刷接触。

当两电刷与直流电源接通时，励磁绕组中便有磁场电流通过，产生轴向磁通，使爪极的一块被磁化为N 极，另一块被磁化为S 极，从而形成六对相互交错的磁极。

当转子转动时，就形成了旋转的磁场。

（2）定子定子（又称电枢）的功用是产生三相交流电。

定子由定子铁芯和定子绕组（线圈）组成。

定子铁芯由内圈带槽（一般有36 槽）、互相绝缘的硅钢片叠成。

定子绕组有三组线圈，对称地嵌放在定子铁芯的槽中。

三相绕组的连接有星形连接法和三角形连接法两种。

汽车交流发电机大多采用星形连接。

定子安装在转子的外面，当转子转动时，转子绕组产生的旋转磁场切割定子三相绕组，于是定子三相绕组就产生三相交流电。

（3）整流器整流器的作用是将定子绕组产生的三相交流电变为直流电。

整流器由整流板和整流二极管组成。

交流发电机的整流器是由6 只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的正整流板（带有发电机输出B+ 接线柱）和负整流板上形成的，负整流板与发电机外壳直接相连（搭铁）。

6只整流二极管分为正极管和负极管。

引出电极为正极的称为正极管，3 只正极管装在同一块板上，称为正整流板；引出电极为负极的称为负极管，3 只负极管安装在同一块板上，称为负整流板，也可将后端盖作为负整流板。

（4）端盖及电刷组件端盖一般分为前端盖和后端盖，起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。

端盖一般为铝合金铸造，一是可有效地防止漏磁，二是铝合金散热性能好。

发电机的后端盖上一般都装有电刷组件。

电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，发电机电刷组件，轿车上使用的发电机普遍将调节器与电刷制成一体。

电刷的作用是将电源通过滑环引入励磁绕组。

两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与滑环保持接触。

电刷和滑环的接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电量不足。

（5）皮带轮和风扇交流发电机的前端装有皮带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。

发电机工作时，定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生，温度过高会烧坏导线的绝缘层，导致发电机不能正常工作，所以必须为发电机散热。

为了提高散热能力，多数发电机装有两个风扇。

2.交流发电机的工作原理（1）发电原理发电机的三相定子绕组按一定的规律嵌放在定子槽中，依次相差120°电角度，。

发电机工作时，电刷将励磁电流引入发电机磁场绕组，磁场将转子的爪极分别磁化成N 极和S 极，磁力线从N 极出发，经过空气间隙和定子回到S 极。

当转子开始旋转时，带动爪极旋转，从而形成一个旋转的磁场，不断切割定子绕组，就在三相定子绕组中产生了交流感应电动势。

由于交流发电机的转子磁极为鸟嘴形，使交流电动势的波形近似正弦波形，所以最后在定子绕组中就产生了幅值相等、频率相同且相位相差120°的正弦交流电。

（2）整流原理在交流发电机中，整流器利用二极管的单向导电性进行整流，6 个二极管组成了三相桥式全波整流电路。

6 个二极管中，VD1 、VD3 、VD5 为正极管，VD2 、VD4 、VD6 为负极管。

整流器工作时，每一时刻只有1 个正极管和1 个负极管导通工作。

发电机工作的某一瞬时，3 个正极管中电位最高的1 个正极管优先导通，3 个负极管中电位最低的1 个负极管优先导通，同时导通的两个二极管将发电机的输出电压加在用电设备两端。

为三相桥式整流电路整流前后波形对比。

（3）交流发电机的励磁方式交流发电机低速运转，发电机的电压低于蓄电池的电动势时，由蓄电池供给磁场绕组激磁电流，称为他励。

他励时激磁电流的走向为：蓄电池正极→点火开关S →调节器→发电机磁场接线柱F →磁场绕组→搭铁。

由于此时激磁电流大，磁极磁场很强，从而使发电机电压上升很快。

当发电机转速升高，发电机电压高于蓄电池的电动势时，激磁电流由发电机自给，称为自励。

自励时激磁电流的走向为：发电机B+ →点火开关S →调节器→发电机磁场接线柱F→磁场绕组→搭铁。

概括来说，交流发电机的激磁过程是：先他激，后自激。

任务二认识汽车起动机原理【任务引入】要使发动机从静止状态过渡到工作状态，必须用外力带动发动机的曲轴，曲轴在外力作用下，从开始转动到发动机自动地怠速运转的全过程称为发动机的起动。

起动机的作用是起动发动机，发动机起动之后，起动机便立即停止工作。

要检修汽车起动机，必须了解起动机的组成、作用及基本工作原理。

【知识目标】1.掌握电动机的工作原理。

2.了解起动机的作用。

3.认识起动机的构造与原理。

【技能目标】能够拆装检测起动机。

【知识链接】一、磁场对通电导体的作用为什么打开电风扇的开关，叶片就会转动，从而使人感觉凉爽。

汽车上的车门玻璃升降器是怎样实现对玻璃升高、降低的调节呢？其实这些都是通过电动机的工作来实现的。

电动机的工作原理就是通电导体在磁场中受到力的作用，该作用力叫做电磁力，单位是牛顿（简称牛，N）。

两个磁体间的相互作用是通过磁场而发生的。

电流的周围也存在着磁场，当把通电导体放入磁场中时，相当于把一个磁体放入此磁场中，由于磁场对磁体会产生力的作用，所以通电导体在磁场中也会受到力的作用。

而作用的实质，也是两个磁体间发生了力的作用。

通电导体在磁场中受力的方向跟导体中的电流方向以及磁力线方向有关，而且这三个方向之间两两垂直。

通电导体在磁场中要受到力的作用，通电直导体在磁场中所受作用力的方向，可用左手定则判定。