基本介紹
- 中文名：汽車發電機
- 屬性：電源
- 作用：運轉時對外供電
- 結構：轉子、定子、整流器、端蓋組成
- 套用範圍：工農業生產，國防，科技日常生活
- 其他用途：向蓄電池充電
分類,工作原理,型號,結構,結構原理,動力性,注意事項,發電機,分類方式,
分類
汽車用發電機可分為直流發電機和交流發電機，由於交流發電機在許多方面優於直流發電機，直流發電機已被淘汰，交流發電機按照不同的分類方法分為以下幾類：
1.按總體結構分五類
汽車發電機
汽車發電機（1）普通交流發電機 又稱為“矽整流發電機”(使用時需要配裝電壓調節器的發電機) 。例JF132 （EQ140用） 。 見插圖
（2）整體式交流發電機 (發電機和調節器製成一個整體的發電機) 例別克轎車的發動機上裝配的是CS型發電機（包括CS—121、CS—130和CS—144三種不同的型號）。
（3）帶泵交流發電機。(帶泵交流發電機安的泵是真空泵不是真空助力泵，真空助力泵是汽車制動系統上的）。
（4）無刷交流發電機(不需要電刷的發電機) 例JFW1913。
（5）永磁交流發電機。磁極為永磁鐵製成的發電機)。
2.按整流器結構分四類
（1）六管交流發電機 例JF1522（東風汽車用）。
（2）八管交流發電機 例JFZ1542（天津夏利汽車用）。
（3）九管交流發電機 例（日本日立、三菱、馬自達汽車用）。
（4）十一管交流發電機 例JFZ1913Z（奧迪、桑塔納汽車用）。
3.按磁場繞組搭鐵形式分兩類
（1）內搭鐵型交流發電機 磁場繞組的一端（負極）直接搭鐵（和殼體相聯）。
（2）外搭鐵型交流發電機 磁場繞組的一端（負極）接入調節器，通過調節器後再搭鐵。
工作原理
整體交流發電機的工作原理
當外電路通過電刷使勵磁繞組通電時，便產生磁場，使爪極被磁化為N極和S極。當轉子旋轉時，磁通交替地在定子繞組中變化，根據電磁感應原理可知，定子的三相繞組中便產生交變的感應電動勢。這就是交流發電機的發電原理。
由原動機（即發動機）拖動直流勵磁的同步發電機轉子，以轉速n(rpm)旋轉，三相定子繞阻便感應交流電勢。定子繞阻若接入用電負載，電機就有交流電能輸出，經過發電機內部的整流橋將交流電轉換成直流電從輸出端子輸出。
交流發電機分為定子繞組和轉子繞組兩部分，三相定子繞組按照彼此相差120度電角度分布在殼體上，轉子繞組由兩塊極爪組成。當轉子繞組接通直流電時即被勵磁，兩塊極爪形成N極和S極。磁力線由N極出發，透過空氣間隙進入定子鐵心再回到相鄰的S極。轉子一旦旋轉，轉子繞組就會切割磁力線，在定子繞組中產生互差120度電度角的正弦電動勢，即三相交流電，再經由二極體組成的整流元件變為直流電輸出。
當開關閉合後，首先由蓄電池提供電流。電路為：
蓄電池正極→充電指示燈→調節器觸點→勵磁繞阻→搭鐵→蓄電池負極。此時，充電指示燈由於有電流通過，所以燈會亮。
但發動機起動後，隨著發電機轉速提高，發電機的端電壓也不斷升高。當發電機的輸出電壓與蓄電池電壓相等時，發電機“B”端和“D”端的電位相等，此時，充電指示燈由於兩端電位差為零而熄滅。指示發電機已經正常工作，勵磁電流由發電機自己供給。發電機中三相繞阻所產生的三相交流電動勢經二極體整流後，輸出直流電，向負載供電，並向蓄電池充電。
型號
根據中華人民共和國汽車行業標準QC/T73-93《汽車電器設備產品型號編制方法》的規定，汽車交流發電機型號組成如下：
汽車發電機
汽車發電機1. 產品代號
產品代號用中文字母表示，例：JF——普通交流發電機 JFZ——整體式（調節器內置）交流發電機 JFB——帶泵的交流發電機 JFW——無刷交流發電機
2. 電壓等級代號
電壓等級代號用一位阿拉伯數字表示，例：1表示12V系統，2表示24V系統，6表示6V系統
3.電流等級代號
電流等級代號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
電流（A） | ≤19 | 20～29 | 30～39 | 40～49 | 50～59 | 60～69 | 70～79 | 80～89 | ≥90 |
4. 設計序號
設計序號按產品的先後順序，用阿拉伯數字表示。
5. 變形代號
交流發電機以調整臂位置作為變形代號，從驅動端看，調整臂在左邊用Z表示，調整臂在右端用Y表示，調整臂在中間不加標記。
註：進口發電機不符合上述標準。
結構
6管交流發電機
汽車發電機（一）轉子
轉子的功用是產生旋轉磁場。
轉子由爪極、磁軛、磁場繞組、集電環、轉子軸組成。
轉子軸上壓裝著兩塊爪極，兩塊爪極各有六個鳥嘴形磁極,爪極空腔內裝有磁場繞組 (轉子線圈)和磁軛。
集電環由兩個彼此絕緣的銅環組成，集電環壓裝在轉子軸上並與軸絕緣，兩個集電環分別與磁場繞組的兩端相連。
當兩集電環通入直流電時（通過電刷），磁場繞組中就有電流通過，並產生軸向磁通，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。當轉子轉動時，就形成了旋轉的磁場。
交流發電機的磁路為：磁軛→N極→轉子與定子之間的氣隙→定子→定子與轉子間的氣隙→S極→磁軛。
（二）定子
定子的功用是產生交流電。
定子由定子鐵心和定子繞組成。
定子鐵心由內圈帶槽的矽鋼片疊成，定子繞組的導線就嵌放在鐵心的槽中。
定子繞組有三相，三相繞組採用星形接法或三角形（大功率）接法，都能產生三相交流電。
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。
1． 每個線圈的兩個有效邊之間的距離應和一個磁極占據的空間距離相等。
2． 每相繞組相鄰線圈始邊之間的距離應和一對磁極占據的距離相等或成倍數。
3． 三相繞組的始邊應相互間隔2π+120o電角度（一對磁極占有的空間為360o電角度）
在國產JF13系列交流發電機中，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
交流發電機整流器的作用是將定子繞組的三相交流電變為直流電，6管交流發電機的整流器是由6隻矽整流二極體組成三相全波橋式整流電路，6隻整流管分別壓裝（或焊裝）在兩塊板上。
1．汽車用矽整流二極體特點
（3）只有一根引線見圖2-9。並且有的二極體引線是正極，有的二極體引線是負極，引出線為正極的管子叫正極管，引出線為負極的管子叫負極管，所以說整流二極體有正二極體和負二極體之分。
（四）端蓋
端蓋一般分兩部分（前端蓋和後端蓋），起固定轉子、定子、整流器和電刷組件的作用。端蓋一般用鋁合金鑄造，一是可有效的防止漏磁，二是鋁合金散熱性能好。
後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引入磁場繞組。見圖2-12
磁場繞組（兩隻電刷）和發電機的聯接不同，使發電機分為內搭鐵型和外搭鐵型兩種
1．內搭鐵型發電機：磁場繞組負電刷直接搭鐵的發電機（和殼體直接相連）。見圖2-13a
2．外搭鐵型發電機：磁場繞組的兩隻電刷都和殼體絕緣的發電機。見圖2-13b
外搭鐵型發電機的磁場繞組負極（負電刷）接調節器，通過後再搭鐵。
8管交流發電機
8 管交流發電機（如夏利車用）和6管交流發電機的基本機構是相同的，所不同的是整流器有8隻矽整流二極體，其中6隻組成三相全波橋式整流電路，還有2隻是中性點二極體，1隻正極管接在中性點和正極之間，1隻負極管接在中性點和負極之間。對中性點電壓進行全波整流。
9管交流發電機（日車套用較多）
其中6隻大功率整流二極體組成三相全波橋式整流電路，對外負載供電
3隻小功率管二極體與三隻大功率負極管也組成三相全波橋式整流電路專門為發電機磁場供電。所以稱3隻小功率管為勵磁二極體。
11管交流發電機（例如桑塔納車用發電機）
11管交流發電機的整流器由8隻大功率整流二極體（其中2隻中性點二極體）和3隻磁場二極體組成。其它結構和6管交流發電機相同。
無刷交流發電機
無刷交流發電機分為爪極式、激磁機式和永磁式三種。
（一）爪極式無刷交流發電機
1．爪極式無刷交流發電機的結構及工作原理
爪極式無刷交流發電機磁場繞組是靜止的，它通過一個磁軛托架固定在後端蓋上,所以，不再需要電刷。
兩個爪極中只有一個爪極直接固定在電機轉子軸上，另一爪極則用非導磁聯接環固定在前一爪極上。當轉子旋轉時，一個爪極就帶動另一爪極一起在定子內轉動, 當磁場繞組中有直流電通過時，爪極被磁化, ,就形成了旋轉磁場。
2.優點
（1）結構簡單、維護方便、工作可靠
（2）不存在電刷與集電環接觸不良導致的發電不穩或不發電故障。
3.缺點
（1）爪極間連線工藝困難
（2）由於磁路中間隙加大，發電機相同輸出功率下需加大勵磁電流。
帶泵交流發電機
帶泵交流發電機的發電機與普通交流發電機完全一樣，不同的是轉子軸很長並伸出後端蓋，利用外花鍵與真空泵的轉於內花鍵相連線，驅動真空泵與發電機轉子同步旋轉，給汽車制動系中的真空筒抽真空，為制動系的真空增壓器提供真空源，主要用於沒有真空源的柴油機（汽油機可直接從進氣歧管處取得真空。制動時因節氣門幾乎關閉而在進氣歧管中形成高真空，而柴油機無節氣門）。國產JFB2525型帶泵交流發電機外形如圖2-21所示。
汽車雙整流發電機
雙整流發電機是一種最新型交流發電機，它大大改善了普通交流發電機低速充電性能和高速最大功率輸出，又不增設比較複雜的控制電路，因此也沒有增加充電系的故障率。
結構原理
工作中高低速供電電路的變換是自動的，沒有增設任何機電控制裝置，其工作原理分析如下：
在低速範圍內，由於發電機轉速低，三相繞組的串聯輸出，提高了發電機的輸出電壓，使發電機低速充電性能大大提高。在高速範圍內，隨著發電機轉速的增大，串接的三相繞組的感抗增大，內壓降增大，再加上電樞反應加強，使輸出電壓下降。這時原三相繞組A、B、C因內壓降較小，產生的感應電流相對較大，確保高速下的功率輸出。
動力性
我們在進行汽車交易的過程中，必須要進行路試，然而，在路試的過程中必須要考慮到車輛的動力性，那么，什麼是汽車的動力性呢？
汽車發電機
汽車發電機汽車的動力性就是指汽車在良好的路面上進行直線行駛的過程，可以由縱向的外力來進行決定相應的行駛性能，是能夠達到平均行駛速度的要求。我們從這個定義當中就可以看出，對於道路來說，必須要是良好的路面，水平或是坡路都可以，運動方式可以採取直線行駛的過程，對於外力因素來說，可以由縱向的外力來決定運動的基礎，使其能夠達到一定的能力。對於運動能力來說，主要有三個方面的指標，比如汽車的最高車速，加速時間，以及最大爬坡度。在良好的水平路面上進行行駛的車輛，如果能夠達到最高的行駛速度，我們就叫最高車速。對於加速時間來說，通常是在原地起步的加速時間，以及超車加速的時間，這個時間表明了汽車的加速能力。“t”表示原地起步的時間，一般都是一檔或是二檔進行起步，逐漸進行換檔位處理，如果行駛到一定的預定距離時，車速所需要的時間。就是原地起步的時間。超車的加速時間也可以用“t”來進行表示，最高的次高檔位的一些車，其車速在30或是4左右，全力加速要在一些高速路上所用的時間表示。
注意事項
目前，汽車上廣泛使用交流發電機，使用時應注意以下幾點：
①經常清潔發電機外表的積垢和塵土，保持清潔和通風良好。
②經常檢查與發電機相關的各緊固件的緊固情況，及時緊固各部螺釘。
③傳動皮帶的張力要合適。過松，易打滑而造成發電不足;過緊，易損壞皮帶和發電機軸承。
④安裝蓄電池時，千萬不要裝錯，通常是先裝正極線，不裝搭鐵線，否則極易燒壞二極體。
⑤採用積體電路調節器時，發動機不運轉應立即關斷點火開關。
⑥絕不允許用“刮火”方法試驗是否發電。
⑦發電機有了故障不發電時，要及時排除，否則會造成更嚴重的故障。
發電機
電能是現代社會最主要的能源之一。發電機是將其它形式的能源轉換成電能的機械設備，最早產生於第二次工業革命時期，由德國工程師西門子於1866年製成，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其它動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。
分類方式
發電機的分類方式通常有以下三種：
1. 按轉換的電能方式分類
按轉換的電能方式可分為交流發電機和直流發電機兩大類。
交流發電機又分為同步發電機和異步發電機兩種。同步發電機又分為隱極式同步發電機和凸極式同步發電機兩種。現代發電站中最常用的是同步發電機，異步發電機很少用。
交流發電機組又可分為單相發電機和三相發電機兩種。三相發電機輸出電壓為380V,單相發電機輸出電壓為220V.
2. 按勵磁方式分類
按勵磁方式可分為刷勵磁發電機和無刷勵磁發電機兩類
有刷勵磁發電機的勵磁方式為他勵式，無刷勵磁發電機的勵磁方式為自勵式。他勵式式發電機的整流裝置是在發電機定子上，而自勵磁式發電機的整流裝置是在發電機組的轉子上。
3. 按驅動動力分類
發電機驅動動力的形式有多種，常見的的動力機有：
（1）風力發電機
風力發電機就是依靠風力帶動發電機轉動，產生電流；這種發電機無需消耗額外能源，是一種無污染的發電機；
（2）水力發電機
水力發電機是利用水流的落差，產生動力，帶動發電機發電，也是利用綠色自然資源發電的設備，又稱水輪發電機
（3）燃油發電機
燃油發電機是依靠柴油或汽油燃燒產生動力帶動發電機組的。使用小型燃油發電機可以起到應急的作用。遇到停電，就可啟動燃油發電機發電，以維持正常工作。
