汽車發(fā)電機(jī)的發(fā)展

1、汽車發(fā)電機(jī)的發(fā)展摘要汽車上雖然裝有蓄電池， 但它存儲的電能十分有限。比如動發(fā)動機(jī)時，起動機(jī)要消耗蓄電池大量電能，若不及時對其進(jìn)行補(bǔ)充充電就不能滿足汽車上不斷增多的用電設(shè)備 的需求，也就很難保證汽車的頻繁啟動正常運(yùn)行。所以可以說發(fā)電機(jī)是汽車電器系統(tǒng)的主要電源。發(fā)電機(jī)的作用是將發(fā)動機(jī)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，向除起動機(jī)以外的所有用電設(shè)備供電，并及時對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。長期以來，汽車上采用的是直流發(fā)發(fā)電機(jī)，由于靠整流子換向的直流發(fā)電機(jī)已不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車的要求， 而逐漸被交流發(fā)電機(jī)取代。交流發(fā)電機(jī)的采用， 是汽車電器的一大突破。它始用于20世紀(jì)50年代，當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家均已在汽車上普遍采用硅整流交 流

2、發(fā)電機(jī)，我國也從 70年代開始使用，并已迅速普及。交流發(fā)電機(jī)與直流發(fā)電機(jī)相比， 在結(jié)構(gòu)方面有根本性差別的是用硅二極管的固體換 向器取代了機(jī)械整流器。 這是交流發(fā)電機(jī)優(yōu)于直流發(fā)電機(jī)的主要原因。因此現(xiàn)代汽車都使用硅整流發(fā)電機(jī)。關(guān)鍵詞：交流發(fā)電機(jī) 原理一交流發(fā)電機(jī)的作用.充電到電瓶，使電瓶保持充滿電的狀態(tài).供應(yīng)電流到各電器，作為汽車內(nèi)各個用電器的主要供電電源。.唯有在發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，低于電器耗用電流時，才由電瓶補(bǔ)足供電二交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)交流發(fā)電機(jī)一般由轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋四部分組成。交流發(fā)電機(jī)組件圖見圖1 后端蓋2 電刷架3 電刷4 電刷彈簧壓蓋 5一硅二極管6散熱板7一轉(zhuǎn)子8一定子總成9一前端

3、蓋10風(fēng)扇11皮帶輪交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖調(diào)節(jié)器E調(diào)節(jié)器E轉(zhuǎn)子的功用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子由爪極、磁軻、磁場繞組、集電環(huán)、轉(zhuǎn)子軸組成，見圖ffl? 6ffl? 6交面發(fā)阻機(jī)的轉(zhuǎn)子集電環(huán)FMfS 4 Kff 5-第場能垠轉(zhuǎn)子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個鳥嘴形磁極，爪極空腔內(nèi)裝有磁場繞組（轉(zhuǎn)子線圈）和磁軻。集電環(huán)由兩個彼此絕緣的銅環(huán)組成，集電環(huán)壓裝在轉(zhuǎn)子軸上并與軸絕緣， 兩個集電環(huán)分別與磁場繞組的兩端相連。當(dāng)兩集電環(huán)通入直流電時（通過電刷） ，磁場繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪 極一塊被磁化為 N極，另一塊被磁化為 S極，從而形成六對相互交錯的磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 時，就形成了旋轉(zhuǎn)的磁場

4、。一定子一定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙交流發(fā)電機(jī)的磁路為：磁軻一N極一轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙 一S極一磁聊i。見圖2-7。一定子一定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙圖2-7交流發(fā)電機(jī)的磁路】一攀朝 工一磁坊繞組 以4磁極 E一定子鐵心6定子繞細(xì)7軸8-漏磁通（二）定子 定子的功用是產(chǎn)生交流電。定子由定子鐵心和定子繞組成。見圖 2-8A定子鐵心由內(nèi)圈帶槽的硅鋼片疊成，定子繞組的導(dǎo)線就嵌放在鐵心的槽中。定子繞組有 三相，三相繞組采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能產(chǎn)生三相交流電。三相繞組的必須按一定要求繞制，才能使之獲得頻率相同、幅值相等、相位互差120。的三相電動勢。.每個線圈的兩個有效邊之間的距離應(yīng)和一個磁極占據(jù)的空

5、間距離相等。.每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應(yīng)和一對磁極占據(jù)的距離相等或成倍數(shù)。.三相繞組的始邊應(yīng)相互間隔2兀+1200電角度（一對磁極占有的空間為3600電角交流發(fā)電機(jī)三相繞組繞制見圖2-8B結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：磁極又?jǐn)?shù)p6對定子槽數(shù)z36槽定子繞組相數(shù)m3相每個線圈匝數(shù)N13匝繞組聯(lián)結(jié)方法Y型聯(lián)結(jié)一對磁極占6個槽的空間位置(每槽 60o電角度)，一個磁極占3個槽的空間位置，所以每 個線圈兩條有效邊的位置間隔是3個槽，每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離6個槽，三相繞組的始邊的相互間隔可以是 2個槽，8個槽，14個槽等。(三)整流器交流發(fā)電機(jī)整流器的作用是將定子繞組的三相交流電變?yōu)橹绷麟姡?管交流發(fā)電機(jī)

6、的整流器是由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路，6只整流管分別壓裝(或焊裝)在兩塊板上。.汽車用硅整流二極管特點(diǎn)(1)工作電流大，正向平均電流50A,浪涌電流600A;(2)反向電壓高，反向重復(fù)峰值電壓270V,反向不重復(fù)峰值電壓 300V;(3)只有一根引線見圖 2-9。并且有的二極管引線是正極，有的二極管引線是負(fù)極，引 出線為正極的管子叫正極管，引出線為負(fù)極的管子叫負(fù)極管，所以說整流二極管有正二 極管和負(fù)二極管之分。.整流管的安裝將正極管安裝在一塊鋁制散熱板上，稱為正整流板；將負(fù)極管安裝另一塊鋁制散熱板上,稱為負(fù)整流板，也可用發(fā)電機(jī)后蓋代替負(fù)整流板。見圖2-10。在正整流板上有一個輸

7、出接線柱B （發(fā)電機(jī)的輸出端）。負(fù)整流板上直接搭鐵。負(fù)整流板上一定和殼體相聯(lián)接。整流板的形狀各異，有馬蹄形、長方形、半圓形等見圖2-1111PT1 小心曖#型交注范物機(jī)整注壯心里b）在正整流板上有一個輸出接線柱B （發(fā)電機(jī)的輸出端）。負(fù)整流板上直接搭鐵。負(fù)整流板上一定和殼體相聯(lián)接。整流板的形狀各異，有馬蹄形、長方形、半圓形等見圖2-1111PT1 小心曖#型交注范物機(jī)整注壯心里b）道0這出I-奶餐鼻機(jī) ”定金適物 配般熱片d-掛值修慳5-正徵梵 的班以管 人黃蕓相加遢境強(qiáng)加電桎接M安裝汽（四）端蓋端蓋一般分兩部分（前端蓋和后端蓋），起固定轉(zhuǎn)子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造

8、，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好。后端蓋上裝有電刷組件，有電刷、電刷架和電刷彈簧組成。電刷的作用是將電源通過集電環(huán) 引入磁場繞組。見圖 2-12）帝爆式 討電冏困 m住上的訐驛呆板方-免弊洗扳圖27 2 電刷組件電刷架21磁場”接線柱3-電刷與彈簧4- “磁場中接線柱磁場繞組（兩只電刷）和發(fā)電機(jī)的聯(lián)接不同，使發(fā)電機(jī)分為內(nèi)搭鐵型和外搭鐵型兩種（五）風(fēng)扇風(fēng)扇用1.52mm厚的鋼板沖制而成， 并用半圓鍵裝在前端蓋外側(cè)的轉(zhuǎn)軸上。發(fā)電機(jī)的后端蓋上有進(jìn)風(fēng)口， 前端蓋上有出風(fēng)口， 當(dāng)皮帶輪與風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)時，使空氣高速流經(jīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)力通風(fēng)冷卻。（六）皮帶輪皮帶輪是利用皮帶將發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給

9、轉(zhuǎn)子，通常用鋁合金制成。一般分為單槽和雙槽兩種，利用風(fēng)扇的半圓鍵裝在風(fēng)扇外側(cè)的轉(zhuǎn)軸上，并用彈簧墊圈和螺母緊固。交流發(fā)電機(jī)工作原理交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理如圖2-2所示ffi2-2交流發(fā)電機(jī)工作原理圈電孑開發(fā)社區(qū)圖2-2交流發(fā)電機(jī)發(fā)電原理.在發(fā)電機(jī)內(nèi)部有一個由發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)磁場）.磁場外有一個定子繞組,繞組有3組線圈（3相繞組），3相繞組彼此相隔120度.當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)的磁場使固定的電樞繞組切割磁力線（或者說使電樞繞組 中通過的磁通量發(fā)生變化）而產(chǎn)生電動勢。（1）定子3相繞組感生電動勢的大小為:e 11= E 而而Gt = 7 5 Etsinot其中：Em-每相電動勢的最大值。電角速度f-

10、交流電動勢的頻率（為轉(zhuǎn)速的函數(shù)）p-磁極對數(shù)n-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min ）E6每相電動勢的有效值（2）定子每相電動勢的有效值看墻轆K-繞組系數(shù)（和發(fā)電機(jī)定子繞組白繞線方法有關(guān) ）N-每項(xiàng)匝數(shù)（匝）（|）每極磁通（Wb）Ce-電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù) （3）交流電動勢波形變化時，三由此可見，交流電動勢的幅值是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n 相電動勢的波形為變頻率、變幅值的交流波形。變化時，三4.定子三相繞組的接法4.定子三相繞組的接法定子三相繞組的接法有兩種定子三相繞組的接法有兩種（1）星形接法IL=II L-線電流I相電流（2）（2）三角形接法中0UL=U 四整流原理交流發(fā)電機(jī)定子的三相繞組中，感應(yīng)產(chǎn)

11、生的是交流電，是靠六只 二極管組成 的三相橋式整流電路變?yōu)橹绷麟姷?。二極管具有單項(xiàng)導(dǎo)電性 ，當(dāng)給二極管加上正 向電壓時，二極管導(dǎo)通，當(dāng)給二極管加上反向電壓時，二極管截止，二極管的導(dǎo)通 原則如下：.二極管的導(dǎo)通原則+2V XI+2V XI*3V KH正二極管Biur.nec當(dāng)三只二極管負(fù)極端相連時，正極端電位最高者導(dǎo)通; 當(dāng)三只二極管正極端相連時，負(fù)極端電位最低者導(dǎo)通。.整流過程分析橋式整流電路及電壓波形見圖2-30 % 0 % b % 、九 % 3 * 5電子開發(fā)社區(qū)DZ圖2-3橋式整流電路及電壓波形（1）整流時二極管導(dǎo)通條件：對于三個正極管子（D1、D3、D5正極和定子繞組始端相聯(lián)），在某瞬

12、時，電 壓最高一相的正極管導(dǎo)通。對于三個負(fù)極管子（D2、D4、D6負(fù)極和定子繞組始端相聯(lián)），在某瞬時，電 壓最低一相的負(fù)極管導(dǎo)通。但同時導(dǎo)通的管子總是兩個，正、負(fù)管子各一個。（2）整流過程看一下下面的動畫（動畫1）三相橋式整流電路中二極管的依次循環(huán)導(dǎo)通，使得負(fù)載RL兩端得到一個比較平 穩(wěn)的脈動直流電壓。如圖2-2所示（3）發(fā)電機(jī)輸出的直流電壓平均值為：U=1.35UL=2.34U 流經(jīng)每只二極管的電流ID=IL/33.中性點(diǎn)電壓有的發(fā)電機(jī)具有中性點(diǎn) 接線柱，如圖2-4 ,是從三相繞組的中性點(diǎn)引出來的，標(biāo) 記為N。輸出電壓為UN,稱為中性點(diǎn)電壓圖2-4帶中心抽頭的交流發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓的瞬時值是一個三次諧波電壓， 中性點(diǎn)電壓的平均值為發(fā)電機(jī)輸出電壓（平均值）的一半，即：UN=UB/2帶有中性點(diǎn)接線柱的發(fā)電機(jī)可用中性點(diǎn)電壓來控制各種用途的繼電器。有的發(fā)電機(jī)沒有中性點(diǎn)接線柱，但是也把中性點(diǎn)電壓充分的利用了 （如夏利、桑 塔納發(fā)電機(jī)），這些發(fā)電機(jī)在中性點(diǎn)處接上兩只 整流二極管，和三相繞組的六只 整流二極管一道輸出，可提高發(fā)電機(jī)功率。五交流發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢隨著汽車交流發(fā)電機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，各汽車生產(chǎn)大國相繼開發(fā)了結(jié)構(gòu)先 進(jìn)、性能優(yōu)良的新型交流發(fā)電機(jī)。目前汽車裝備的主要有八管交流發(fā)電機(jī) （如夏 利轎車發(fā)電機(jī)）、九管交流發(fā)電機(jī)（如斯太爾汽車發(fā)電機(jī)卜十一管交流發(fā)電機(jī)（如 奧迪、桑