发电机及电压调节器.(DOC)

第二章发电机及电压调节器

汽车电源系统主要由蓄电池、发电机和电压调节器等组成，蓄电池和发电机并联于汽车电路之中，发电机是主要电源，蓄电池是辅助电源。在发动机停转或起动时，汽车由蓄电池供给电能；发动机起动后，带动发电机运转，如果发电机供电能力能满足用电需要，则由发电机向所有用电设备供电；否则，由发电机和蓄电池共同供电。发电机供电过剩时，向蓄电池充电。汽车用交流发电机主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。

第一节交流发电机的构造及类型

一、交流发电机的分类

1．按总体结构分类

（1）普通交流发电机：无特殊装置，无特殊功能的汽车交流发电机，称为普通交流发电机。如东风E Q1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。

（2）整体式交流发电机：即内装电子调节器的交流发电机。如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机

（3）无刷交流发电机：即没有电刷和集电环（滑环）的交流发电机。如东风E Q2102型越野汽车用JF W2621型28 V45A整体式发电机

（4）带泵交流发电机：即带真空制动助力泵的交流发电机。如仙游电机厂生产的JFB1712型交流发电机。

2．按整流器结构不同分类

（1）六管交流发电机：即整流器由六只整流二极管组成三相桥式全波整流电路的交流发电机。如解放CA1091型载货汽车用JF1518交流发电机。

（2）八管交流发电机：即整流器总成由八只二极管组成的交流发电机。如天津夏利TJ7130型微型轿车用JFZ1542型14V45A型交流发电机。

（3）九管交流发电机：即整流器总成由九只二极管组成的交流发电机。如斯太尔(STEYR）汽车用JFZ2518A型28V27A交流发电机和猎豹（PAJERO）汽车4664型发动机用14V75A交流发电机。

（4）十一管交流发电机：即整流器总成由11只二极管组成的交流发电机。如一汽捷达、上海桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机。

整流原理参见《汽车电工与电子技术基础》。

3．磁场线圈搭铁型式分类

（1）内搭铁型交流发电机：即发电机磁场线圈的一端与发电机壳体连接的交流发电机。如东风EQ1090型载货汽车用JF132N型交流发电机。

（2）外搭铁型交流发电机：即磁场线圈的一端经调节器后搭铁的交流发电机。如捷达、桑塔纳轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机、解放CA1091型载货汽车用JF1522A型交流发电机、东风EQ2102型越野汽车用JFW2621型28V45A整体式发电机等。目前，大多数汽车都采用外搭铁型交流发电机。

二、交流发电机的构造

汽车用交流发电机主要由转子、定子、整流器及前后端盖等组成。如图2－1所示。

1．转子

转子的功用是产生磁场，转子主要由转子铁心、励磁线圈（又称磁场线圈）、爪极和滑环组成，如图2-2所示。

两块爪极安装在转子轴上，爪极间的空腔内装有转子铁心和励磁线圈。励磁线圈绕在铁心上，铁心压装在两块爪极之间的转子轴上。滑环由彼此绝缘的两个铜环组成，压装在转子轴的一端并与转子轴绝缘。励磁线圈的两端分别从内侧爪极上的两个小孔中引出，其中一端焊接在滑环的内侧铜环上，另一端则穿过内侧铜环上的小孔并焊接在外侧铜环上，两个铜环分别与发电机的两个电刷接触。当两个电刷与直流电源接通时，励磁线圈中便有电流流过，并产生轴向磁通，使一块爪极磁化为N极，另一块爪极磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。

将转子爪极设计成鸟嘴型的目的是使磁场呈正弦分布，电枢线圈产生的感应

2．定子

定子的功用是产生交流电，其结构如图2-3所示，由定子铁心和定子线圈组成。定子铁心由内圆带槽的环状硅钢片叠成，各硅钢片之间互相绝缘。定子线圈为三相对称线圈，安装在定子铁心的槽内。三相线圈的连接方法采用星形联结，三相线圈各引一个端子，中性点引出一个端子。

3．整流器

交流发电机的整流器由6只硅二极管组成.二极管的引线为二极管的一极，其壳体部分为二极管的另一极。压装在后端盖（或与外壳相通的接地散热板）上的三只硅二极管的壳体为二极管正极，引线为二极管的负极，称之为负极管；压装在外壳绝缘散热板上的三只硅二极管的壳体为负极，引线端为二极管的正极，称之为正极管。三只正极管和三只负极管的引线端通过三个接线柱一一对应连接，并分别连接三相线圈的A、B、C端，就组成了三相桥式全波整流电路。

固定在散热板上的螺栓伸出发电机壳体外部，作为发电机的输出接线柱，该接线柱为发电机的正极，相应的标记为“B”（或“＋”或“电枢”等）。

4．端盖及电刷组件

交流发电机的前后端盖由铝合金铸成，铝合金为非导磁材料，可减少漏磁，并且具有重量轻、散热性好的优点。

后端盖上安装有电刷组件与调节器总成。电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷安装在电刷架的孔内，借弹簧张力使电刷与滑环保持良好接触。每只电刷都有一根引线，该引线直接引到IC调节器内部，从而将励磁线圈与调节器工作电路连接起来。

在发电机前端盖前安装有风扇和V型皮带轮，由发动机通过V型带来驱动发电机带轮和转子转动。发电机的通风散热依靠风扇来实现。在前、后端盖上制有通风口，当风扇与带轮一起转动时，空气便从进风口流人，经发电机内部再从出风口流出，由此便将发电机内部热量带出，达到散热目的。

三、交流发电机的型号

根据QC/T73-93《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有五部分组成：

第一部分为产品代号，由字母表示，如JF, JFZ, JFB, JFW 分别表示普通交 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。

第二部分为电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示，其中有：1 —12V 、 2—24V 、6—6V 。

第三部分为电流等级代号，用一位阿拉伯数字表示，各代号表示的电流等级 见表2-1。

第四部分为设计序号，用一位阿拉伯数字表示产品的顺序。

第五部分为变型代号，用字母表示，交流发电机是以调整臂的位置作为变形 代号。从驱动端看，Y-右边、Z —左边，无字母则表示在中间位置。

第二节 交流发电机特性

交流发电机的工作特性是指发电机经整流后输出的直流电压U 、电流I 和转速n 之关系，包括空载特性、输出特性和外特性。

1．空载特性

当发电机空载运行时，发电机端电压U 和转速之间的关系，即负载电流I=0时f (n)的函数关系，称为发电机的空载特性，如图2-5a 所示。

空载特性可以判断发电机充电性能的好坏。从曲线的上升速率和达到蓄电池电压的转速高低可判断发电机的性能是否良好。

2．输出特性

当发电机电压一定时，输出电流与发电机转速之间的关系，称为发电机的输出特性，如图2-5b 所示。

输出特征曲线表明，端电压保持不变(12V 发电机保持14V, 24V 发电机保待28V),当n>n 1时，其输出电流随着转速增加而逐渐增大。当n

电压低于额定值，发电机不能向外输送电流，汽车电器只能由蓄电池供电，所以n 1称为空载转速，它通常作为选择发电机与发动机传动比的依据。

发电机达到额定功率时的转速称为额定转速n 2，这时发电机的负载电流为额

定电流I N 。转速n 2是判断发电机的性能的重要指标。

当发电机转速达到一定值后，发电机的输出电流几乎不再继续增加，具有限制输出电流的能力。这是由于随着定子线圈中感应电动势的增加，定子线圈的阻抗也随转速的升高而增加，同时定子电流增加时，电枢反应的增强也使感应电动势下降。由于上述原因，使发电机转速达到一定值后，其输出电流几乎不变，即具有限定输出电流的作用，故交流发电机不需设置限流器。