第二节 交流发电机结构(王字号)

一、6管普通交流发电机的结构

主要部件有：转子、定子、整流器。此外，还有电刷和滑环；使转子平滑转动的轴承；风扇。所有这些部件均装在前后机架上。组成

（一）转子

转子的功用是产生旋转磁场,主要由两块爪极、磁场绕组、磁轭、集电环、转子轴组成。

由低碳钢制成的两块六爪磁极压装在转子轴上，其空腔内装有导磁用的铁心，即磁轭。铁心上绕有励磁绕组，励磁绕组的二根引出线分别焊在与轴绝缘的两个压装在轴上的滑环上。

滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，滑环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个滑环分别与磁场绕组的两端相连当两滑环通过电刷通入直流电时，磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为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。交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S极→磁轭，见图。转子结构转子电路

（二）定子产生交流电动势，由铁心和三相绕组组成。定子铁心由相互绝缘的且内带有嵌线槽的圆环状硅钢片叠制成。三相绕组的联接方法有星形接法即Y形、三角形（大功率）接法两种方式。目前多数车用交流发电机采用星形连接，即每相绕组的首端分别与整流器的硅二极管相接，作为交流发电机的交流输出端；每相绕组的尾端接在一起，形成中性点N。定子结构三相绕组中所产生的电动势是对称的，即电动势的频率相同、幅值相等、相位互差120°。为保证三相绕组中所产生的电动势是对称的，三相绕组在定子槽中的绕法必须满足：（1）每相绕组线圈的个数，每个线圈的匝数，每个线圈的大小都必须相等，这样可保证每相绕组所产生的电动势大小相等。（2）每相绕组的首端在定子槽内的排列必须间隔120°电角度（单位“度”俗称“电角度”，是“相位差”的单位）绕组连接方法

（三）整流器整流器的作用主要是将定子绕组产生的三相交流电变成直流电输出；其次，可阻止蓄电池的电流向发电机倒流。

整流器

1．车用硅整流二极管特点（1）工作电流大。（2）承受反向电压的能力高。（3）只有一根引线（引出电极）。

有的二极管引线是正极，有的二极管引线是负极，引出线为正极的管子叫正极管，引出线为负极的管子叫负极管，因此整流二极管有正二极管和负二极管之分。二极管

2．整流管的安装

（1）正极管在管壳底标有红色标记。在负极搭铁的交流发电机中，三个正极管的外壳压装在元件板的三个座孔内（即负极在元件板上），共同组成发电机的正极，由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外，作为发电机的火线接线柱“B”（“＋”，“A”或“电枢”接线柱）。（2）负极管即，管壳底部有黑色标记。三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔内（正极在元件板上），和发电机外壳一起成为发电机的负极。负整流板直接搭铁并和壳体相联接。正极板负极连一起，负极板正极连一起。

整流板的形状有马蹄形、长方形、半圆形等。CA1091型汽车用的外搭铁交流发电机，把整流器单独装在后端盖外。上海桑塔纳轿车用JFZ1813Z型交流发电机整流器也安装在后端盖外侧，只要打开塑料防尘罩，即可取出，不需将交流发电机解体、维修方便。有些交流发电机的整流器采用九只二极管，增加的是三只小功率励磁二极管，专门用来供给励磁电流，这样可以提高发电机的电压调节精度。采用励磁二极管后，仅用简单的放电警告灯即可以指示发电机的发电情况，节省了一只放电警告灯继电器。另外，有些发电机为了提高中性点电压，提高发电机输出功率，增加了两只二极管对中性点电压进行整流，汇入发电机的输出端。同时具备上述两种功能的发电机整流器共有11只硅二极管，下图为具有中性点和励磁二极管的整流器。

（四）端盖固定转子、定子、整流器和电刷组件。在后端盖内装有电刷架和电刷。端盖一般用非导磁性材料铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。前后端盖上通常设有通风口。当传动带轮和风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部进行冷却。而有些工作环境恶劣的工程机械、农用拖拉机等为防止灰尘、泥土进入发电机内部，因此采用外型尺寸较大的封闭型交流发电机，以保证其散热的需要。

（五）电刷与电刷架

将电源通过集电环引入励磁绕组，两个电刷分别装在电刷架的孔内，借助弹簧压力与集电环保持接触。电刷与集电环接触应良好，否则会因为磁场电流过小，导致发电机发电不足。滑环和电刷总成励磁绕组通过两只电刷（F和E）和外电路相连，根据电刷和外电路的联接形式不同，发电机可分为内搭铁和外搭铁两种类型：

内搭铁型发电机：磁场绕组的两端通过电刷分别引至发电机后端盖的接线柱，分别称为“F”（“磁场”）接线柱，“E”（“搭铁”接线柱），即励磁绕组的一端在发电机的外壳上直接搭铁；

外搭铁型发电机：磁场绕组的两端引至后端盖上的接线柱分别称为“F1”和“F2”接线柱，且两个接线柱均与发电机的后端盖绝缘，励磁绕组再经调节器搭铁。

（六）带轮及风扇发电机的前端盖装有带轮，由发动机通过风扇传动带驱动发电机旋转，在带轮的后面装有叶片式风扇，前后端盖上分别有出风口和进风口。当发动机带动发电机高速旋转时，可使空气流进发电机内部，冷却发电机。对于一些高档轿车，发电机功率大，体积小，为提高散热效率，一般装有两个风扇，其将风扇叶直接焊接在转子上。二、8管交流发电机其中6只组成三相全波桥式整流电路，另2只是中性点二极管，1只正极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流。试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%。这种结构发电机的充电指示灯电路由调节器直接控制。三、9管交流发电机（日车应用较多）

由6只大功率整流二极管和3只小功率励磁二极管组成的。其中6只大功率整流二极管组成三相全波桥式整流电路，对外负载供电；而3只小功率管二极管与三只大功率负极管也组成三相全波桥式整流电路专门为发电机磁场供电，所以称3只小功率管为励磁二极管。

四、11管交流发电机（桑塔纳用发电机）

11管交流发电机的整流器由8只大功率整流二极管（其中包括2只中性点二极管）和3只磁场二极管组成。11管交流发电机在汽车上应用也较多，因为其中性二极管可提高发电机功率，励磁二极管可控制充电指示灯电路。五、无刷交流发电机（一）爪极式无刷交流发电机磁场绕组是静止不动，磁场绕组的两端引出线可以直接引出，省去了电刷和集电环，爪极在磁场绕组的外围旋转。

爪极式无刷交流发电机的优缺点：优点是结构简单、维护方便、工作可靠，不存在电刷与集电环接触不良导致的发电不稳或不发电故障；缺点是爪极间连接工艺困难，由于磁路中间隙加大，发电机相同输出功率下需加大励磁电流。

（二）激磁机式无刷交流发电机它实际上是在一台爪极式三相交流发电机的基础上增加了一部专为其激磁的小型硅整流交流发电机，称为激磁机。当发电机转动时，在激磁机转子的三相绕组中感应出三相交流电，在发电机内部经二极管整流后变为直流电，直接供给爪极式三相交流发电机的磁场绕组激磁发电。这种无刷发电机的优点是磁路中无附加气隙，因而漏磁少，输出功率大，但结构复杂。（三）永磁式无刷交流发电机它是以永久磁铁作为转子磁极而产生旋转磁场，去掉了电刷和滑环，同时不需要磁场绕组和爪极。结构简单可靠、使用寿命长。转子常用的永磁材料有铁氧体、铬镍钴、稀土钴、钕铁硼等。由于转子为永磁结构，所以产生的旋转磁场强度是不变的、不可调的，因此，不能采用普通交流发电机通过调节器控制磁场电流的办法来调节发电机的输出电压。为解决调压问题可采用电压调节器与三相半控桥式整流相配合的办法，使发电机输出电压不随转速大幅度变化而变化。

永磁式交流发电机具有如下优点：1、体积小、质量轻、结构简单、维护方便，使用寿命长。如750W的钛铁硼永磁发电机与350W普通交流发电机重量相当。转子上除轴承外无其他磨损件并开有通风孔，冷却散热好，因而寿命可提高两倍以上。2、由于传动比大，即发动机转速低而发电机转速高，所以发动机低速时发电机充电性能也好。3、比功率大，可节约金属材料。4、无激磁损耗，效率可提高10％以上。5、在电压控制器中，由于仅有约10mA的电流通过触点，故可降低触点磨损，电压调节结构很简单。

六、带泵交流发电机

带泵交流发电机结构与普通交流发电机完全一样，不同的是转子轴很长并伸出后端盖，利用外花键与真空泵的转子内花键相连接，驱动真空泵与发电机转子同步旋转，给汽车制动系中的真空筒抽真空，为制动系的真空增压器提供真空源，主要用于没有真空源的柴油机（汽油机可直接从进气歧管处取得真空。制动时因节气门几乎关闭而在进气歧管中形成高真空）。

七、汽车双整流发电机

双整流发电机是一种最新型交流发电机，大大改善了普通交流发电机低速充电性能和高速最大功率输出，又不增设比较复杂的控制电路，因此也没有增加充电系的故障率。

1、结构原理

在普通交流发电机三相定子绕组基础上，增加绕组匝数并引出接线头，增加一套三相桥式整流器。低速时由原绕组和增绕组串联输出，而在较高转速时，仅由原三相绕组输出。工作中高低速供电电路的变换是自动的，没有增设任何机电控制装置：

在低速范围内，由于发电机转速低，三相绕组串联输出，提高了发电机的输出电压，使发电机低速充电性能大大提高。在高速范围内，随着发电机转速的增大，串接的三相绕组的感抗增大，内压降增大，再加上电枢反应加强，使输出电压下降。这时原三相绕组A、B、C因内压降较小，产生的感应电流相对较大，确保高速下的功率输出。

2、双整流发电机优点

（1）既降低了发电机的充电转速，又保证了高速大电流输出，提高了发电机的有效功率。双整流发电机比普通发电机最低充电转速降低了200－300r／min，在低速下发电机即可输出电流达10A；而额定电压及额定电流下的转速不大于2500r／min。

（2）结构简单