2完整版本.2-汽车供电系统-交流发电机

第二节交流发电机构造、工作原理及特性

汽车用发电机有直流发电机（DCgenerator）和交流发电机（ACgenerator）两大类，目前大多采用交流发电机。

交流发电机（alternator）与蓄电池协同工作，共同构成汽车电源系统。

交流发电机与电压调节器配合工作，其主要任务是对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。

交流发电机主要由三相同步交流发电机和二极管整流器组成，一般称为硅整流交流发电机，亦简称交流发电机。1.交流发电机的分类按总体结构分按磁场绕组搭铁方式分按装用的二极管数量分1）普通交流发电机2）整体式交流发电机3）带泵交流发电机4）无刷交流发电机5）永磁交流发电机1）内搭铁式交流发电机2）外搭铁式交流电发机六管、八管、九管、十一管1）普通交流发电机整体式交流发电机(integratealternator)是内装电压调节器的交流发电机。2）整体式交流发电机带泵交流发电机是带有真空泵的交流发电机。

3）带泵交流发电机采用交流励磁机和旋转整流器为同轴的发电机磁场提供励磁能量的同步发电机。4）无刷交流发电机

永磁交流发电机（permanent-magnetalternator）是转子磁极采用永磁材料的交流发电机。5）永磁交流发电机1）内搭铁式交流发电机2）外搭铁式交流电发机2.按磁场绕组搭铁方式分1）六管交流发电机

六管交流发电机的整流器由六只硅二极管组成，这种型式应用最为广泛。3.按装用的二极管数量分:

六管、八管、九管、十一管2）八管交流发电机八管交流发电机是指具有两个中性点二极管（neutral-pointdiode）的交流发电机，其整流器总成共有八只二极管。八管交流发电机整流电路

试验表明，在不改变交流发电机结构的情况下，在定子绕组的中性点处加装中性点二极管后，发电机输出功率与额定功率相比，可以提高10%～15%，并且转速越高输出功率增加越明显。八管交流发电机整流电路3）九管交流发电机

九管交流发电机是指具有三个磁场二极管的交流发电机，其整流器总成共有九只二极管。4）十一管交流发电机

十一管交流发电机是指具有中性点二极管和磁场二极管的交流发电机，其整流器总成共有十一只二极管。AlternatorTerminalIdentification“B”TerminalAlternatorOutputTerminaltoBattery“L”TerminalGroundsWarningLamp“S”TerminalSensesBatteryVoltageS端子感知电池电压“IG”TerminalIgnitionSwitchSignalTurnsRegulatorON点火开关信号启动调节器2.交流发电机的构造四根电线将交流发电机与充电系统的其余部分连接起来。B是交流发电机的输出线，为电池提供电流。IG是启动交流发电机/调节器总成的点火输入。S被调节器用来监控电池的充电电压。L是调节器用来接地充电警示灯的电线。ChargingSystemCircuitAlternatorB+OutputTerminal+输出Regulator,Diode,&BrushCover调节器、二极管、电刷端盖EndFrameCover后端盖DriveFrameCover前端盖DrivePulley驱动皮带轮MountingEar装配吊耳CirculationVent环向通气孔IdentificationLabel标识牌Thealternatorcontains:Arotatingfieldwindingcalledtherotor.转子Astationaryinductionwindingcalledthestator.定子Adiodeassemblycalledtherectifierbridge.整流桥Acontroldevicecalledthevoltageregulator.电压调节器Twointernalfanstopromoteaircirculation.内部风扇AlternatorDesignDrivePulleyRemovaloftherearcoverreveals:BrushesDiodeRectifierBridgeRegulatorInsidetheAlternatorTheRectifierBridgeconvertsACvoltagetoDCvoltage.TheBrushesconductcurrenttotherotorfieldwinding.TheRegulatorcontrolsthealternatoroutput.SlipRings(partoftheRotorAssembly)滑环RegulatorDiodeRectifierBrushesSlipRingsInsidetheAlternatorStatorWindingRotorWindingAssemblySeparatingthecasereveals:Thestatorwindingdevelopsvoltageandcurrentbeginstoflowfromtheinducedmagneticfieldoftherotor.Therotorwindingassemblyrotatesinsidethestatorwinding.Therotorgeneratesamagneticfield.1.转子总成转子总成（rotorassembly）是交流发电机的磁场部分，作用是产生磁场。图交流发电机转子总成1—滑环；2—转子轴；3—磁爪；4—磁轭；5—磁场绕组转子总成主要由两块低碳钢爪形磁极、磁轭、磁场绕组、转子轴和滑环等组成。SlipRingsBearingInternalCoolingFanRotorAssemblyFingerPolesRotorFieldWindingRotorShaftInternal

CoolingFan2.定子总成

定子总成（statorassembly）也称电枢，由定子铁心和定子绕组组成，作用是产生三相交变电动势。

定子铁心一般由一组相互绝缘且内圆带有嵌线槽的环状硅钢片或低碳钢片叠成，

定子槽内嵌有三相对称绕组。绕组是用高强度漆包线在专用模具上绕制的。LaminatedIronFrameStatorLeadEndsThreeWindingsNeutralJunctionStatorWindingLaminatedIronFrameStator

LeadEndsThreePhase

WindingsNeutralJunctionJF132型交流发电机定子绕组的展开图

为了在三相绕组中产生大小相等，频率相同，且相位相差120°的对称电动势，每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数都是完全相同的。

三相绕组的连接方法可分为星形连接和三角形连接两种。

星形连接是每相绕组的一根线头都接至公共接点，另外三根线头分叉成Y形。定子绕组的连接方法（星形连接）所以，星形连接又称Y形连接。星形连接有低速发电性能好的优点，所以目前车用发电机多采用星形连接。三角形连接是三相绕组的首尾线头彼此相接，就像三角形，所以称为三角形连接。三角形连接的优点是发电机内部损失小，在高转速时能产生较大的输出电流，因而主要用在高转速时要求有高输出功率的交流发电机上，如神龙富康轿车等。三角形连接的缺点是低转速时输出电压较低。定子绕组的连接方法（三角形连接）Astherotorassemblyrotateswithinthestatorwinding.Thealternatingmagneticfieldfromthespinningrotorinducesanalternatingvoltageintothestatorwinding.Boththestrengthofthemagneticfieldandthespeedoftherotoraffecttheamountofvoltageinducedintothestator.Rotor/StatorRelationship磁场的强度和转子的速度都会影响感应到定子的电压。3.整流器

整流器（rectifier）的作用是把交流发电机产生的三相交流电转变成直流电输出，整流器一般由六只整流二极管和散热板组成。交流发电机用的整流二极管分为正极二极管和负极二极管两种。DiodeRectifierBridgeAssembly二极管整流桥总成GroundPoints接地点“B”Terminal“P”TerminalStatorTapsAttachestoStatorWindings连接到定子绕组上NegativeDiodes负极二极管PositiveDiodes正极二极管4.电刷电刷装在电刷架中的导孔内，借助弹簧的弹力与滑环保持接触。

两个电刷中与发电机外壳绝缘的称为绝缘电刷，其引线接到发电机后端盖外部的接线柱“F”上，成为发电机的磁场接柱。另一个电刷是搭铁的，称为搭铁电刷。（a）外装式电刷（b）内装式电刷图3-19电刷及电刷架

搭铁电刷的搭铁方式有两种：引线用螺钉固定在后端盖上（标记为“－”）直接搭铁，即内搭铁；搭铁引线与发电机机壳绝缘，接到后端盖外部的绝缘接线柱上（标记为“F－”）通过调节器搭铁，即外搭铁。5.带轮及风扇（a）单面轴向通风（b）双向轴向进风、径向排风发电机的通风

端盖（bearingbraket）的作用是支承转子总成并封闭内部构造。交流发电机的前、后端盖均用铝合金铸造而成，其上制有通风口，用以通风散热。前、后端盖上均装有滚珠轴承，用以支承转子总成。6.端盖根据中华人民共和国行业标准QT／T73－1993《汽车电气设备产品型号编制规则方法》的规定，汽车交流发电机的型号如下：（1）产品代号。用2或3个大写汉语拼音字母表示，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。（2）电压等级代号。用1位阿拉伯数字表示：1-12V；2-24Ⅴ；6-6V。（3）电流等级代号。用1位阿拉伯数字表示，其含义见表2-5。（4）设计序号。按产品的先后顺序，用1、2位阿拉伯数字表示。（5）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-调整臂在右边；Z-调整臂在左边；调整臂在中间时不加标记。3.交流发电机型号例如：桑塔纳、奥迪100型轿车所用代号为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。1.三相交流电动势的产生4.交流发电机的工作原理发动机结构常数每极磁通每相绕组匝数感应电动势频率绕组系数每相电动势有效值图2-23交流发电机的工作原理

a)汽车交流发电机电路b)感应电动势输出波形2.整流原理二极管导通规则正极管：电位最高者导通负极管：电位最低者导通输出直流电压平均值：三只正极管和三只

负极管轮流工作

中性点(UN)：电压中心抽头(N)对发电机外壳（搭铁）电压，UN=U/2UN用途：控制充电指示灯和各种用途的继电器，如控制空调继电器、磁场继电器等。八管交流发电机整流电路

试验表明，在不改变交流发电机结构的情况下，在定子绕组的中性点处加装中性点二极管后，在发电机>2000rpm时，输出功率与额定功率相比，可以提高10%～15%，并且转速越高输出功率增加越明显。八管交流发电机整流电路3、励磁方法他励自励调节器根据发电机电压波动自动调节励磁电流，以稳定发电机电压交流发电机的励磁电路此励磁电路缺点：驾驶员如果在发动机熄火后，忘记将点火开关S关闭，蓄电池就会通过调节器向发电机励磁绕组长时间放电。九管交流发电机整流电路

在有些交流发电机中，除了有普通交流发电机用来整流的六只二极管外，又多装了三个功率较小的二极管，组成九管交流发电机。三个功率较小的二极管专门用来供给磁场电流，所以又叫磁场二极管。九管交流发电机充电系统电路不同汽车的励磁电路各不相同，但有一个共同特点是：励磁电路都必须由点火开关控制。十一管交流发电机整流电路

十一管交流发电机整流和充电电路→上海桑塔纳、一汽奥迪等汽车采用十一管交流发电机，不仅能增大输出功率，还可以用充电指示灯来指示发电机工作状况。交流发电机工作特点：转速变化范围大、输出电流不稳定。输出特性空载特性外特性5.交流发电机的工作特性1.输出特性交流发电机的输出特性也称负载特性或输出电流特性。输出特性是指在发电机保持输出电压一定时，发电机的输出电流与转速之间的关系：I=f(n)。一般对标称电压为12Ⅴ的硅整流发电机，其输出电压恒定在14V，对标称电压为24V的发电机，其输出电压恒定在28V。通过试验可以测得一条的输出特性曲线。

交流发电机的输出特性输出电流发电机转速指保持发电机端电压不变时，输出电流与发电机转速之间关系。空载转速n1，是指输出电流为零、电压为额定电压时的发电机转速。满载转速n2，是指额定电压、额定电流下的发电机转速。n1、n2是判断发电机性能重要参数交流发电机的输出特性曲线

由输出特性可以看出发电机在不同转速下的输出功率情况：（1）发电机只需在较低的空载转速时，就能达到额定输出电压值。表明交流发电机具有低速充电性能好的优点。空载转速值是选择发电机与发动机传动比的主要依据。（2）发电机转速升至