交流发电机教案

崇德尚能励学敦行

汽车电气设备构造与维修教案

系部：汽车工程系

教师：

交流发电机

一．教学内容：

硅整流发电机的构造及拆装。

二．教学目的：

1．知识目标

(1)掌握发电机的构造；

(2)了解交流发电机的类型与特点；

(3)了解电压调解器类型及工作原理。

2．技能目标

(1)掌握发电机的拆装技巧；

三．教学重点：

1．发电机的结构、工作原理及整流过程；

2．发电机的拆装及部件的检测。

四．教学难点：

发电机的拆装及部件检测。

五．教学课时：

总课时：二课时

第一节：发电机的构造

第二节：发电机的拆装

六．教学方法及用具：

1．多媒体讲授法

2．实物拆装演示。

七．教学用具：

1．硅整流发电机一台；

2．常用拆装工具套件，起子、套筒扳手等。八．教学过程：

导入

汽车上蓄电池存储的电能是有限的，在它放点以后必须及时的补充充电，因此汽车上必须装备充电系统，充电系统由发电机、调节器和充电指示装置组成。

1、发电机

发电机作为汽车运行中的主要的电源，担负着向启动系之外的所有用电设备供电的任务，并为蓄电池充电，目前，汽车普遍采用硅整流发电机

2、调节器

发动机的转速变化时，发电机的输出电压也随之发生变化，发电机配有调节电压的电压调节器，以保持发电机输出的电压基本稳定，满足汽车用电设备对电压的要求。

调节器在结构上可以分为触点振动式和电子式两种。

3、充电状态指示装置

充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反应蓄电池是处于充电还是放电状态，有指示灯、电压表、电流表等形式

总之充电系统和蓄电池一起构成了汽车的电源系统。

新课

第一节硅整流发电机的构造硅整流发电机的全称是硅整流交流发电机，俗称交流发电机，如图1.1。

图1.1 交流发电机

硅整流发电机与直流发电机相比，在结构方面的根本性差别用硅二极管的固体整流电

路取代了机械整流器

1.1硅整流发电机的优点

1、体积小，重量轻；

2、低速充电性能好；

3、使用寿命长、故障少，保修简便；

4、调节器的结构简单；

5、对无线电的干扰少。

1.2硅整流发电机的分类

1、硅整流发电机按照有无电刷分为两大类有刷式和无刷式

（1）有刷式硅整流发电机根据电刷的安装方式又可以分为外装式和内装式

（2）无刷式可分为爪极式、感应式、带励磁机式和永磁式几种。

2、硅整流发电机按照磁场绕组的大铁方式不同有可以分为内搭铁式和外搭铁

3、硅整流发电机按照通风方式可以分为单风叶式和双风叶式

4、硅整流发电机按照采用二极管的多少有可以分为六管硅、八管硅、九管硅、十一管硅整流发电机

此外还有调节器硅整流发电机一体的整体式硅整流发电机和带真空泵的硅整流发电机

表1-1 交流发电机的类型

1.3普通硅整流发电机的构造

普通硅整流发电机的构造一般由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两部分组成三相同步交流发电机主要由转子总成、定子总成、前后端盖、电刷和电刷架以及皮带轮、风扇等部件组成，硅整流器硅二极管和散热底板组成。

图1.2 发电机总体构造

1.3.1转子总成

图1.3 转子总成

转子的组成：两块低碳钢爪极、励磁绕组、轴和滑环等组成，如图1.4。

图1.4 转子的结构

转子的作用：用来建立磁场

安装位置及方法：两块爪极交错压装在转子轴上（两块爪极各具有数目相等的鸟嘴型磁极，一般为六对）中间的空腔内装有导磁用的铁芯称为磁轭，其上绕有励磁绕组，绕组用高强度的漆包线绕制

励磁绕组的两端分别焊在两道彼此绝缘的铜质滑环上，花环与装在后端盖的两个电刷相接触，当电刷与直流电接通时，便有电流通过励磁绕组，产生磁场，使得一块磁极磁化为N极，另一块磁化为S极，从而在圆周上形成六对互相交错间隔排列的N、S磁极，磁极对数可以为4对、5对、6对。

我过设计的交流发电机的磁极对数多为6对，爪极的凸缘的外形呈鸟嘴形，当发电机工作时可以在定子铁芯内部形成近似争先变化的交变磁场。

1.3.2定子总成

定子由称电枢，由定子铁芯和定子绕组组成定子铁芯一般由一组相互绝缘且内圆带有嵌线槽的环状硅片叠制而成，定子槽内嵌有三相对称绕组。

图1.4 定子总成

三相绕组的连接方法有两种，如图1.5所示。

三角形接法和星形接法Y形接法是将三相绕组的三个端子X、Y、Z接在一起，将三相绕组的首段A、B、C作为交流发电机的交流输出端，三角形接法是将每相绕组的首端和另一相末端依次连接，因而有三个接点，这三个接点即为交流大电机的交流输出端，汽车用交流发电子大都采用Y形接法，美国通用汽车公司等交流发电机采用的是的、三角形接法。

图1.5 定子线圈接法

为了在三相绕组中产生大小相等，频率相同、且相位相差120度的对称电动势，三相绕组的接法应该遵循以下原则：

（1）每相绕组的线圈个数及每个线圈的匝数相等

例如：JF11型交流发电机定子总槽数Z为36，每相绕组占有的槽数为12个，因采用单层集中绕法，即每个槽内放置1个有效边，故每相绕组又有六组线圈串联而成，若每格线圈有12 匝，则每相绕组一共有78匝。

（2）每个线圈的节距相等，节距y1和极距yp是两个重要的结构参数，y1在数据上等

于两个有效边之间的定子槽数，而相邻异性磁极中心线之间的定子槽数则称之为极距yp 要使线圈内产生最大的感应电动势，线圈的两个有效边应分别置于异性磁极的下面。

若每个线圈的节距y1相等并且等于y2时，便可以满足上述条件获得最大的感应电动势极距yp可以通过下面的公式计算

（3）三相绕组的首端A、B、C在定子槽内的排列需要间隔120°的电度角，转子旋转时，磁场相对定子中的导体运动，在定子绕组中产生感应电动势，且每转过一对磁极线圈中的感应电动势就变化一个周期，即360°的电度角，由此计算（P=6,Z=36）每个槽的电度角为60°，即为：

如上述分析，要使三相绕组的电动势相差120度相位角，必须符合以下条件，相邻两相绕组线圈的起端间隔距离应等于=2+3n个槽（y1=3、n=1、2、3、…）即为2、5、8、11…个槽均可。

例子：JF11系列交流发电机定子绕组的三相绕组的三个首端A、B、C，一次嵌入1、9、17三个槽中，而末端X、Y、Z则相应的嵌在34、6、14三个槽内。

1.3.3整流器

硅整流发电机的硅整流器由六只硅整流二极管和散热板组成，六只硅二极管接成三相桥式整流电路将钉子绕组产生的三相交流电转换成直流电输出，散热板的外形及二极管的安装如图，有些交流发电机的整个整流器是单独的，外形由产方形，马蹄形，半圆形和圆形等多种，一般装在外端盖的外侧，称为外装式，维修时不将发动机解体只能打开防尘罩即可将其取出。

图1.6 整流器

一般发电机用的硅整流二极管分为正基二极管和富基二极管两种，正基二极管的中心线为正极，外壳为负极，管壳底部一般有红字标记，俗称正极管子，三只正极二极管的外壳压装或者焊接在铝合金散热板的三个孔中，共同组成发电机的正极。

图1.7整流原理

1.3.4前、后端盖

（1）前、后端盖的组成

端盖一般为铝合金铸造，前端盖铸有支脚、调整臂和出风口。后端盖上铸有支脚和进风口，而且还装有电刷总成。

（3）前、后端盖的作用

①由于端盖为铝合金铸造，一时可有效防止漏磁，二是铝合金散热性能好，而且可以减轻发电机的质量。

②固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。

1.3.5电刷和电刷架

电刷的作用是将电源通过滑环引入磁场绕组，由石墨制成。

电刷的结构分类：电刷总成由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。分为内装式和外装式。

图1.8 各式电刷

1.3.6带轮及风扇

带轮通常用铸铁或铝合金制成，也有用薄钢板卷压而成的，分为单槽、双槽和多楔形槽三种，用半圆键安装在风扇外侧的转轴上，再用弹簧垫片和螺母紧固。

图1.9 发电机带轮

风扇一般安装与发电机的前端盖和皮带轮之间。为发电机散热，保证发电机温度正常。

图1.10 发电机风扇

第二节硅整流发电机的拆装

2.1硅整流发电机的拆装及注意事项

2.1.1硅整流发电机的拆卸

1．从发动机上拆下发电机

（1）、拆下蓄电池负极上的搭铁端子

因为汽车上蓄电池的正极与发电机的输出接线柱B是直接相连的，如果不先拆下打铁电缆，那么在拆卸发电机输出接线柱上的导线端子时，一到那扳手搭铁，会导致短路放电而烧蓄电池的正极与发电机的输出接线柱之间的导线和电缆，因此必须先拆下搭铁端子的电缆（在配有电源总开关的汽车上则可以不拆下搭铁电缆端子，但是电源总开关必须处于断开位置）

（2）、拆下发电机上的导线端子或者插接器插头；

（3）、拆下发电机的固定螺栓和皮带张力调节器，并松开驱动皮带；

（4）、取下发电机，并用干净棉纱布擦净发电机表面尘土和油污，以便解体与检修。

2．交流发电机的拆装

发电机总成的拆装.flv

2.1.2硅整流发电解体与安装注意事项

（1）、当发电机的轴与轴承配合很紧时好哦这由于长期未拆修而使得轴与轴承绣死时，不能用手锤硬敲，应该用拉器拆卸；

（2）、一般情况下发电机的带轮风扇和前端盖不必从转子轴上拆下；

（3）、解体后应该用压缩空气把发电机的内部吹尽，并用汽油清洗各个部件的油污（绕组恶化电刷应该用干净的抹布檫干净，不得用汽油清洗）

（4）、组装发电机的各个部件之前应该将锂基2号润滑脂填入轴承，填充量为轴承空间的2/3为宜；不得造成溢出见到滑环上造成花环和电刷接触不良；

（5）、安装电刷组件时，应该现将电刷的两只引线端子套在两根螺钉上，在把电刷和电刷弹簧装进电刷加内

安装内装式电刷组件的发电机转子，应该用钢丝将电刷压进电刷架内，避免转子上的滑

环将电刷折断；

（6）、整流器组件和后端盖的固定螺栓配有绝缘衬套和绝缘垫圈，不得丢失，以便确保原件板和端盖间具有良好的绝缘性能。

（7）、在装配前后端盖时，要按照解体时所标记的极好对正安装；

（8）、装复后，转子的端隙不大于0.2mm，转子在定子内部的转动应该灵活自由，无碰撞摩擦现象，若有应该松开前后端盖的螺栓，一边转动转子一边用拇指或者橡胶手锤轻轻敲击端盖边缘，直至转子转动灵活为止。

九．课程小结、作业安排及学生学习效果评价1．口头总结本次课程内容及重点等，提醒同学们课后要进行巩固复习。

2．作业布置

（1）简述交流发电机的结构及各部件的功用。

（2）分为4人每小组到车间进行交流发电机的拆装实训，并编写拆装手册。

（3）预习交流发电机的工作原理。

3．学习评价

姓名：班级：日期: 年月日

十．教学后记：