由于整體式發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器裝在發(fā)電機(jī)內(nèi)部,不論是內(nèi)搭鐵還是外搭鐵對(duì)汽車(chē)電路均無(wú)影響,因此內(nèi)、外搭鐵型式的區(qū)別只針對(duì)非整體式發(fā)電機(jī);在使用時(shí),它必須與同樣搭鐵型式的調(diào)節(jié)器配用。
交流發(fā)電機(jī)按散熱型式可分為:
1) 交流發(fā)電機(jī):其兩端端蓋密封,端蓋上制有很多散熱肋,通過(guò)風(fēng)扇帶動(dòng)空氣流通使端蓋散熱。這種型式散熱效果較差,只適用于小功率、有特殊使用環(huán)境要求的場(chǎng)所。
2) 普通單外風(fēng)扇發(fā)電機(jī):在兩端蓋上制有通風(fēng)孔,通過(guò)風(fēng)扇抽風(fēng),使冷空氣流經(jīng)電機(jī)內(nèi)部帶走熱量,散熱效果一般。
3) 內(nèi)外風(fēng)扇發(fā)電機(jī):在端蓋外面和內(nèi)部各裝有一個(gè)風(fēng)扇,通過(guò)抽風(fēng)實(shí)現(xiàn)散熱,散熱效果較好。
4) 雙內(nèi)風(fēng)扇發(fā)電機(jī):在兩端蓋內(nèi)裝有兩風(fēng)扇,分別裝在兩磁極背面。這種散熱效果好,但成本較高,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,一般用在乘用車(chē)等功率要求較高的場(chǎng)合。
5) 液冷發(fā)電機(jī):它是隨著現(xiàn)代汽車(chē)電器的不斷增多,對(duì)發(fā)電機(jī)功率要求不斷增大的情況下由歐美發(fā)達(dá)國(guó)家新近研制出的一種新型結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)。與傳統(tǒng)風(fēng)冷式發(fā)電機(jī)不同,它采用水、油等液體作為傳熱介質(zhì),目前在豪華大客車(chē)上已開(kāi)始使用。
二、 發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理
發(fā)電機(jī)的發(fā)電過(guò)程是一個(gè)利用電磁轉(zhuǎn)換原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程,它可以分為以下幾個(gè)步驟:
1) 產(chǎn)生磁場(chǎng) 發(fā)電機(jī)在未發(fā)電前由蓄電池供給其初始勵(lì)磁電流(發(fā)電機(jī)發(fā)電后由自身提供)。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān),蓄電池電勢(shì)加在發(fā)電機(jī)激磁線圈兩端,產(chǎn)生勵(lì)磁電流,從而在線圈的鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2) 磁場(chǎng)形成回路,切割定子線圈 產(chǎn)生的磁場(chǎng)在發(fā)電機(jī)中的傳遞回路如下:磁軛和軸→爪極一端→定子鐵芯→另一端爪極→磁軛和軸。其間需要通過(guò)兩次轉(zhuǎn)子外圓與定子鐵芯內(nèi)圓之間的主間隙,并切割嵌在定子鐵芯槽中的定子線圈。同時(shí),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,通過(guò)皮帶傳動(dòng)將機(jī)械能輸入到發(fā)電機(jī),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于每個(gè)爪極在圓周方向上布置有多個(gè)爪,在爪與爪之間是空位,因此在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,切割每一組定子線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度是循環(huán)變化的。對(duì)汽車(chē)發(fā)電機(jī)而言,這種變化被設(shè)計(jì)為三相正弦波形。
3) 產(chǎn)生交流電 定子線圈受變化的磁場(chǎng)切割后將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)波形的三相交流電動(dòng)勢(shì),這種電動(dòng)勢(shì)加在負(fù)載兩端時(shí)便會(huì)產(chǎn)生三相交流電流。
4) 整流和調(diào)壓 產(chǎn)生的三相交流電流通過(guò)三相橋式整流電路整流為直流電。同時(shí)調(diào)節(jié)器通過(guò)控制激磁電流的通斷將發(fā)電機(jī)輸出電壓維持在相對(duì)恒定的范圍內(nèi),滿足汽車(chē)電器的需要。
三、 發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)
交流發(fā)電機(jī)雖然有很多種類,但基本結(jié)構(gòu)大致相同,都包括轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋、風(fēng)扇、皮帶輪等幾大部分。下面以我公司JFZ2721發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)作一下簡(jiǎn)介。由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯由內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅剛片疊壓而成;定子繞組則采用漆包圓銅繞組線繞制而成,安放在定子鐵芯的槽內(nèi)。定子繞組間與定子鐵芯間采用聚酯薄膜帶絕緣,同時(shí)用槽楔將繞組固定,防止繞組竄動(dòng)、脫落。為提高定子繞組的
絕緣、散熱和機(jī)械性能,繞組嵌入鐵芯后應(yīng)進(jìn)行浸漆處理。
定子繞組為三相對(duì)稱繞組,三相繞組的聯(lián)接方法有星形(Y形)和三角形(△形)兩種。三相繞組的繞制方法是使三相繞組能產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位互差120°(電角度)的三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì),為此在繞制和嵌放時(shí)應(yīng)按照一定的繞組規(guī)范進(jìn)行,并確定合理的安放位置。
2)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng),它主要由磁軛、磁場(chǎng)繞組、爪極和集電環(huán)等組成。爪極有兩塊,每塊上都有多個(gè)鳥(niǎo)嘴形磁極,兩塊爪極之間裝有磁軛和磁場(chǎng)繞組;磁場(chǎng)繞組裝在磁軛外部,中間用絕緣架隔開(kāi),通過(guò)磁軛一起壓裝在轉(zhuǎn)子軸上。
集電環(huán)由兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)組成,壓裝在軸上,銅環(huán)與軸絕緣。磁場(chǎng)繞組的兩端分別與兩個(gè)銅環(huán)焊接在一起。兩個(gè)銅環(huán)在發(fā)電機(jī)工作時(shí)分別與發(fā)電機(jī)的兩個(gè)電刷相接觸,使磁場(chǎng)繞組中保持電流通過(guò)。
3)整流器 交流發(fā)電機(jī)的整流器由多只硅整流二極管組成,其基礎(chǔ)是由六只二極管構(gòu)成三相橋式整流電路,將三相繞組感應(yīng)出的交流電變?yōu)橹绷麟姟?/div>
汽車(chē)用交流發(fā)電機(jī)用硅整流二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理與一般工業(yè)用硅整流二極管基本相同,但其外形結(jié)構(gòu)有要求有所不同?,F(xiàn)在主要應(yīng)用的型式有兩種:一是將二極管的PN結(jié)直接燒結(jié)在金屬散熱板上;二是將二極管壓裝在金屬散熱板的孔中使用。
整流二極管的引出電極有正極和負(fù)極之分,引出電極為二極管正極的稱為正極管;引出電極為負(fù)極的稱為負(fù)極管,六管發(fā)電機(jī)有三只正極管和三只負(fù)極管。散熱板一般用鋁板或銅板制成,又稱整流板,安裝三只負(fù)極管的整流板稱為負(fù)整流板;安裝三只正極管的整流板稱為正整流板。負(fù)整流板與端蓋碰在一起為發(fā)電機(jī)負(fù)極;正整流板用螺栓或引線引出,為發(fā)電機(jī)的正極,標(biāo)記為“B”。
4)端蓋 發(fā)電機(jī)有前后兩個(gè)端蓋,主要作用是支撐發(fā)電機(jī)其它部件,傳導(dǎo)散熱,并把發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)支架聯(lián)接起來(lái)。發(fā)電機(jī)用端蓋通常用鋁合金壓鑄而成,這種鋁合金不導(dǎo)磁,并且具有重量輕、散熱性能好的特點(diǎn),適合發(fā)電機(jī)防漏磁的需要。前端蓋緊挨皮帶輪,承載驅(qū)動(dòng)的主要分力,因而選用的軸承要大于后端,故也稱為驅(qū)蓋。整流器等電子元器件裝在發(fā)電機(jī)后部,靠后端蓋提供安裝位,因此也把后蓋稱為電蓋。在兩端蓋上制有掛角,掛角上的安裝孔用來(lái)與發(fā)動(dòng)機(jī)支架配合,將發(fā)電機(jī)固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上。
5)電刷組件 由電刷、電刷架和電刷彈簧組成,如下圖所示。電刷安裝在電刷架的孔內(nèi),借彈簧張力使電刷與集電環(huán)保持良好接觸。電刷用銅粉和石墨粉模壓而成,電刷架則用酚醛玻璃纖維塑料模壓而成。每臺(tái)發(fā)電機(jī)有兩只電刷,每只電刷上都有一根引線接到發(fā)電機(jī)后端蓋的接線柱上或直接搭鐵。
6)調(diào)節(jié)器 它的作用是控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓在一定范圍內(nèi)。從發(fā)電機(jī)或蓄電池上采集電壓信號(hào),通過(guò)控制激磁回路的通和斷來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓。當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí),維持激磁回路導(dǎo)通;當(dāng)電壓高于設(shè)定值時(shí)將激磁回路關(guān)斷,通常汽車(chē)調(diào)節(jié)器設(shè)定電壓為14.2±0.2/28±0.3。
7)其它零件 發(fā)電機(jī)上還裝有皮帶輪、風(fēng)扇等其它零部件,其中皮帶輪與轉(zhuǎn)子部件聯(lián)接在一起,依靠皮帶輸入機(jī)械能;風(fēng)扇也裝在轉(zhuǎn)子部件的軸上,通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的通風(fēng)散熱。
一、 發(fā)電機(jī)的性能參數(shù)
發(fā)電機(jī)除外形尺寸要求外,其性能參數(shù)更為重要,其中主要有三項(xiàng):空載性能、負(fù)載性能和調(diào)節(jié)電壓值,下面列有一個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出曲線供參考。
1)空載性能 用空載轉(zhuǎn)速指標(biāo)衡量(又稱零電流轉(zhuǎn)速、起始發(fā)電轉(zhuǎn)速),它是指發(fā)電機(jī)在輸出電動(dòng)勢(shì)達(dá)到規(guī)定值要求,但尚未輸出電流時(shí)的轉(zhuǎn)速,用n
0表示。對(duì)于帶充電指示燈的發(fā)電機(jī),由于指示燈本身有一定功率,其首次熄滅時(shí)的轉(zhuǎn)速往往高于零電流轉(zhuǎn)速。因此,在現(xiàn)場(chǎng)出于大批量生產(chǎn)的需要我們一般規(guī)定一個(gè)另外的熄燈轉(zhuǎn)速指標(biāo)用于驗(yàn)收。
2)負(fù)載性能 發(fā)電機(jī)在調(diào)節(jié)器完全導(dǎo)通,電壓恒定的情況下輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,實(shí)際中一般檢測(cè)兩個(gè)指標(biāo):**小工作電流和額定電流。**小工作電流指發(fā)電機(jī)在1500r/min時(shí)輸出的電流,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)往往處于怠速狀態(tài);額定電流指發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速5000r/min(有的規(guī)定為6000r/min)時(shí)輸出的電流,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)往往處于穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速狀態(tài)。額定電流一般標(biāo)示在發(fā)電機(jī)銘牌上。