交流发电机的构造

车用交流发电机多采用三相同步交流发电机，其结构按其类型的不同而不同，普通式与整体式的车用交流发电机在结构上大同小异，但与无刷式、永磁式交流发电机的结构有较大差异。

1. 普通交流发电机的构造

普通交流发电机的基本结构如图2.1所示，主要由三相同步交流发电机和6个硅二极管整流器组成，主要组成部件包括转子总成、定子总成、整流器、前后端盖、电刷及电刷架、风扇、带轮等。

图2.1 普通交流发电机的基本结构

1—后端盖；2—电刷架；3—电刷；4—电刷弹簧压盖；5—硅二极管；6—散热板；7—转子；8—定子总成；9—前端盖；10—风扇；11—带轮

(1)转子总成。

转子主要由两块对称的爪极、励磁绕组、滑环和转轴组成，如图2.2所示。 每块爪极具有6个鸟嘴形磁极，目的是使磁力线在定子、转子之间的间隙成正弦分布，以保证定子感应电动势有较好的正弦波形。 磁极由厚钢板冲压而成，压装在转轴上。 爪极的空腔内有一个圆柱形磁轭，磁轭内孔与转轴压装在一起，其上绕有励磁绕组。 励磁绕组的两端引出线穿过一个爪极端部的两个小孔分别焊接在两个彼此绝缘的滑环上。 滑环与轴之间是绝缘的，与装在后端盖上的两个电刷接触。 电刷将直流电源引入励磁绕组，励磁绕组通电后把两块爪极磁化，其中一块磁化为N极，另一块磁化为S极，建立了磁场。 因此转子总成的作用是为交流发电机建立磁场。 如图2.3所示。

图2.2 转子的结构

1—滑环；2—转轴；3—爪极；4—磁轭；5—励磁绕组

图2.3 转子的磁场

(2)定子总成。

定子总成由定子铁芯和三相绕组组成，如图2.4所示，定子总成是用来产生三相交流电动势的。

图2.4 定子总成的结构

1，2，3，4—绕组引线；5—定子铁芯

定子铁芯由相互绝缘的厚度为0.5mm的硅钢片叠成环状，环的内圆表面一般开有规则的线槽，槽内规则地放置三相绕组。

三相绕组的连接方法有星形连接(Y形)和三角形连接(△形)两种。

当采用Y形连接时，三相绕组的三个末端U2、V2、W2连接在一起，称为中性点，三个始端U1、V1、W1作为交流发电机的输出端，如图2.5所示。当采用△形连接时，一相绕组的始端与另一相绕组末端连接，共有三个接点，这三个接点即为交流发电机的输出端，如图2.6所示。三相绕组一般采用星形连接法，也有采用△形连接法(如北京BJ2021型汽车)。

绕制三相绕组的要求是:使三相绕组产生频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称电动势。 因此，每相绕组的线圈的个数、匝数、节距都完全相等。

(3)整流器。

整流器的功用是通过由硅二极管组成的桥式电路将三相绕组产生的交流电整流成直流电。

图2.5 Y形连接

图2.6 △形连接

交流发电机的整流器一般由6个硅二极管组成三相桥式全波整流电路。 常见的二极管安装形式有焊接式和压装式两种，如图2.7所示。 焊接式是将二极管的PN结直接烧结在元件板上；压装式是将具有金属外壳的二极管压装在元件板的孔中。

图2.7 二极管安装示意图

(a)焊接式；(b)压装式

1—正元件板；2—负元件板

轿车用交流发电机整流器总成的结构如图2.8所示。

图2.8 整流器总成的结构

汽车交流发电机上的整流二极管的引出电极有正极与负极之分。 引出电极作为发电机正极的3个二极管称为正极管，一般涂有红色标记，引出电极为发电机负极的3个二极管称为负极管，一般涂有绿色或黑色标记。

整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等。 整流板有正负之分。 将正二极管安装在一块铝质的散热板上，称为正整流板，处于外侧。 将负二极管安装另一块铝质散热板上，称为负整流板，处于内侧，负整流板直接搭铁，如图2.9所示。 两块元件板相互绝缘地安装在一起，然后固装在后端盖上。 也可以用发电机后端盖代替负整流板。 在整流板上有一个输出接线柱(发电机的输出端)。

图2.9 元件板总成

(4)端盖和电刷总成。

交流发电机的前、后端盖均用铝合金铸造而成，因为铝合金为非导磁材料，可减少漏磁并具有轻便、散热性能好等优点。

在后端盖上装有电刷组件，电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成，电刷是用铜粉和石墨粉模压而成，其功用是将直流电源引入励磁绕组产生磁场。 电刷架是用酚醛玻璃纤维塑料模压或用玻璃纤维增强尼龙制成。 电刷安装在电刷架的孔内，借弹簧张力使电刷与滑环保持接触。

电刷组件的安装有外装式和内装式两种，如图2.10所示。 外装式(如图2.10(a)所示)可直接从发电机的外部拆装电刷；内装式(如图2.10(b)所示)必须将发电机拆开才能更换电刷，使用很不方便，故已逐渐被淘汰。

图2.10 电刷元件

(a)外装式；(b)内装式

交流发电机有内搭铁和外搭铁之分，两只电刷引线的接法也不同。 内搭铁交流发电机如图2.11所示，其励磁绕组直接在发电机外壳搭铁，两只电刷的引线中一根与后端盖上的磁场接线柱“F”(或“磁场”)相连接，另一根则直接与发电机外壳上的搭铁接线柱“—”(或“搭铁”)连接。 而外搭铁式如图2.12所示，由于其励磁绕组是通过所配的调节器搭铁，因此，两只电刷接线柱均与发电机外壳绝缘，分别用“F1”和“F2”表示。

图2.11 内搭铁式

图2.12 外搭铁式

(5)带轮及风扇。

交流发电机的前端装有V带轮，由发动机通过V带驱动发电机旋转，风扇对发电机起到冷却的作用。

发电机的后端盖上有出风口，前端盖上有进风口，当V带轮由发动机曲轴驱动时，交流发电机转子轴上的叶片式风扇旋转，使空气高速流经发电机内部进行冷却，这种称为外装式风扇。 近年来为提高发电机效率，减小发电机体积，又出现了内装式风扇，即风扇叶片直接做在转子上。

2. 国产交流发电机型号

根据中华人民共和国汽车行业标准《汽车电气设备产品型号编制方法》(QC/T73—1993)的规定，汽车交流发电机的型号组成如下:

(1)产品代号。 交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB和JFW四种，分别表示普通交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。

(2)电压等级代号和电流等级代号。 分别用一位阿拉伯数字表示，其含义分别见表2.1、表2.2。

表2.1 电压等级代号

表2.2 电流等级代号

(3)设计序号。 按产品设计先后顺序，以1～2位阿拉伯数字组成。

(4)变型代号。 交流发电机以调整臂位置作为变型代号。 从驱动端看，在中间不加标记；在右边时用Y表示；在左边时用Z表示。