汽车交流发电机的结构及工作原理
汽车交流发电机
汽车交流发电机汽车交流发电机是汽车电气系统中一项重要的装备。
这种发电机由发电机主体、电刷、电刷座、整流器、电子调节器等部分组成，它的作用是发电、充电和维护汽车电瓶的充电状态。
下面，我们将讨论汽车交流发电机的原理、性能、维护等方面的知识。
一、汽车交流发电机的原理汽车交流发电机是通电线圈放在转子上的一种电机。
当发动机启动后，飞轮带动发电机转动，线圈与磁场交换引起电磁感应，从而形成电势差。
这个电势差在整流器的作用下，被整流成直流电，用来充电或供电。
二、汽车交流发电机的性能1. 电压稳定：汽车交流发电机要求输出电压稳定，以保证汽车电子设备的正常工作，避免由于电压不稳引起的电路问题。
2. 充电能力：汽车交流发电机需要快速地将电瓶充满，并保持充满状态。
3. 效率高：高效的发电机可以大大降低能源消耗和噪音。
4. 光洁度好：如果发电机表面被尘垢覆盖，会降低其散热效果，从而影响发电机的性能。
三、汽车交流发电机的维护1. 检查绕组：交流发电机内部的绕组应该经常检查，确保其正常工作，排除可能存在的性能隐患。
2. 清洗电刷和电刷座：电刷和电刷座会因油脂或尘埃而变得不良，所以应该经常清洗。
3. 调整电压：如果你的车电池充电量太低或过高，你需要调整发电机电压，使其达到适合的充电水平。
四、结语汽车交流发电机是一项重要和复杂的装备，对于保持汽车电子设备的正常工作、充电和维护极其重要。
准确的维护和调整可以大大延长电机的寿命和减少功能障碍。
在汽车电器维修方面，如果是非专业的维修或更换可能会导致汽车出现更严重的性能问题。
因此，建议您在必要时寻求专业汽车电器维护人员的帮助，以确保汽车的安全和可靠性。
汽车上交流发电机原理和控制
智能化和网络化将是未来汽车能源管理的重要趋势，通过先进的传感器、 控制器和通信技术，实现汽车能源的精细化管理，提高能源利用效率和 驾驶体验。
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永磁同步发电机
总结词
永磁同步发电机是一种采用永久磁铁励磁的交流发电机，它具有结构简单、效率高、可 靠性好等优点。
详细描述
永磁同步发电机由转子和定子组成，转子上安装有永久磁铁，定子上安装有多相绕组。 永磁同步发电机的转子采用高性能的稀土永磁材料制成，因此具有较高的磁场强度和稳 定性。同时，由于采用了先进的控制系统，永磁同步发电机的发电效率得到了显著提高。
交流发电机的分类
根据励磁方式分类
交流发电机可分为他励式和自励式两 类，他励式需要单独的励磁电源，自 励式不需要。
根据相数分类
根据整流器类型分类
交流发电机可分为六管、八管和九管 整流器等类型，不同类型的整流器具 有不同的性能和适用范围。
交流发电机可分为三相和单相两类， 汽车上通常使用三相交流发电机。
总结词
无刷交流发电机是一种新型的交流发电机，它通过电子换向器取代了传统的机械换向器，从而消除了机械摩擦和 磨损，提高了发电机的效率和可靠性。
详细描述
无刷交流发电机由转子、定子和电子换向器组成。转子上安装有永久磁铁，定子上安装有多相绕组。电子换向器 由功率晶体管和二极管组成，通过控制功率晶体管的通断来改变电流的相位，从而实现电子换向。无刷交流发电 机的优点包括高效率、高可靠性、低维护成本和长寿命等。
汽车上交流发电机原理和控 制
• 交流发电机基本原理 • 交流发电机控制系统 • 交流发电机的故障诊断与维护 • 新型交流发电机技术 • 交流发电机与未来汽车能源管理
《发电机及调节器》PPT课件【2024版】
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第3章 交流发电机及调节器 3.1 交流发电机的结构及类型
⑹风扇及皮带轮 交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机
通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。 风扇一般用低碳钢板冲压而成，在发电机工作时， 对发电机强制通风冷却。皮带轮一般用铸铁或铝 合金铸造而成。
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第3章 交流发电机及调节器 3.1 交流发电机的结构及类型
当励磁绕组有电流通过
时，便产生磁场，转子
轴上的两个爪极分别被
磁化为N极和S极。
当转子旋转时，磁极交
替地在定子铁心中穿过，
形成一个旋转的磁场，
磁力线和定子绕组之间
产生相对运动，在三相
绕组中产生交流感应电
动势。
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第3章 交流发电机及调节器 3.1 交流发电机的结构及类型
3）整流器 功用：将三相交流电变为直流电 组成：六只或八只硅二极管分别焊装在两块极板 （整流板）上而组成。
无刷交流发电机
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第3章 交流发电机及调节器 3.1 交流发电机的结构及类型
根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-93《汽 车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流 发电机型号组成如下：
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变型序号 设计序号 电流等级代号 电压等级代号 产品代号
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第3章 交流发电机及调节器 3.1 交流发电机的结构及类型
二极管组成。 1、整体式交流发电机的结构
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第3章 交流发电机及调节器 3.1 交流发电机的结构及类型
它主要由定子、 转子、电刷、整 流器、前后端盖、 风扇及带轮等组 成（电压调节器 装在交流发电机 后端的防护罩内， 但不是交流发电 机的组成部分）。
汽车交流发电机的原理
汽车交流发电机的原理汽车交流发电机是由转子和固定定子组成的。
转子是由一组电枢线圈绕制而成，通过与发动机曲轴相连，以发动机的转动为动力。
定子则是由一组绕制在铁芯上的定子线圈组成，定子线圈与电枢线圈之间通过磁场耦合来实现电能的转换。
发电机的工作原理主要包括磁场产生、电能转换和电压调整三个过程。
首先，当发动机启动后，转子开始旋转。
在发电机内部有一个励磁线圈，它连接到电源上，通电后会产生磁场。
通过电枢线圈和励磁线圈之间的磁场耦合作用，使得电枢线圈中电流产生变化。
这种电流的变化使得电枢线圈中形成一个自感电动势，即感应电势。
接下来，感应电势将激励定子线圈上的电流，使得定子线圈产生一个磁场。
由于转子和定子之间的磁场耦合作用，转子中的电流开始产生变化。
这种电流的变化在转子上形成了一个感应电势，即感应电势。
最后，感应电势通过定子线圈进一步转化为交流电流，并经过整流装置将其转化为直流电流。
直流电流通过调压器进行电压调整和稳定，然后通过蓄电池储存，为车辆提供电能。
需要注意的是，发电机发出的电能既要满足车辆自身的需求，也要充电蓄电池。
所以发电机的输出电流和电压需要通过发动机的控制系统进行实时调节和监测，以保证整个电力系统的正常工作。
总结来说，汽车交流发电机的工作原理是通过发动机驱动发电机的转子旋转，利用电枢线圈和定子线圈之间的磁场耦合作用，产生感应电势，并将其转化为交流电流，最后通过整流装置和调压器进行电能转换和调整，为汽车提供所需的电力供应。
这种自动化的电能转换过程，保证了发动机的更高效率，并为汽车的电子系统提供了稳定可靠的电源。
汽车交流发电机的工作原理
汽车交流发电机的工作原理
是交流发电机的定子和转子通过轴承和端盖连接组装，使转子在定子内旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过端子引出并连接到电路，从而产生电流。
交流发电机利用线切割磁力线感应电势的电磁感应原理，将原动机的机械能转化为电能输出。
同步发电机由定子和转子组成。
定子是发电的电枢，转子是磁极。
定子由电枢铁芯、均匀分布的三相绕组、框架和端盖组成。
转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。
汽车交流发电机是汽车的主要电源，由发动机驱动。
当它正常工作时，它向除启动器以外的所有电气设备供电。
如果有多余的能量，它会给电池充电。
交流发电机运行时，不能通过火检检查是否在发电，否则容易损坏二极管和电子元件。
汽车交流发电机结构与原理
图3-13定子总成实物照片
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。
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。
图3-14a 定子绕组的连接方法（星形连接）
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。
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3.1交流发电机的构造与工作原理
3.1.1汽车用交流发电机的分类 1.按总体结构分 1）普通交流发电机
普通交流发电机（图 3-1）的应用最为普 遍，如东风EQ1090 型载货汽车用JF132 型交流发电机，解放 CA1091型载货汽车 用JF1522A型交流发 电机等。
2）水冷式发电机
在高档轿车上，出于降低运行噪音和增强冷却效果的考 虑，多采用新型水冷式(water-cooled )发电机。
图3-8 宝马车配装的水冷式交流发电机
3.1.2交流发电机的构造
图3-9 国产JF系列交流发电机结构图 1—电刷；2—弹簧；3—盖板；4—转子总成；5—定子总成；
6—定位圈；7—前端盖；8—风扇；9—带轮；10—后端盖
3）带泵交流发电机
带泵交流发电机 是带有真空泵的 交流发电机，如 JFWBZ27型交 流发电机等。
龙口中宇 JFWBZ27带泵交流发电机
带泵交流发电机
4）无刷交流发电机
无刷交流发电机（brush-less alternator）是无电刷、 滑环结构的交流发电机。如福建仙游电机厂生产的JFW14X 型交流发电机和山东龙口中宇电机厂生产的 JFWBZ27交流 发电机。
交流发电机
风扇与皮带轮
前、后端盖
如图所示，前端盖、后端盖是由非导磁材料铝合金制成的，漏磁少， 并具有轻便、散热性能好等优点。在后端盖上装有电刷架和电刷。
1．发电机原理
当外加的直流电压作用在励磁绕组两端点的接线柱之间时，励磁绕 组中便有电流通过，产生轴向磁场，两块爪形磁极磁化，形成了6对相 间排列的磁极。磁极的磁力线经过转子与定子之间的气隙、定子铁心形 成闭合磁路。
当转子旋转时，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相绕组 中产生交流电动势。如上图所示，由于三相绕组是对称绕制的，所以产 生的三相电动势亦是对称的。 每相绕
式中：EΦ——电动势的有效值； C1——电机常数； n——转子的转速； Φ——磁极磁通。
发电机的基本原理
电磁感应：当磁通被在磁场里运动的导 体切割时，便在导体中产生电动势（感 应电动势）。若设法使磁通和导体产生 相对的切割运动，在导体中便能产生电 动势。这种现象称为“电磁感应”。发 电机积蓄由电磁感应产生的电动势，产 生电能（电压和电流）。
发电机基本原理
虽然单个导体在磁场里运动能产生电动 势，但是非常小。如果把二个导体首尾 连接起来，那么将产生二次电动势，结 果产生二倍电动势。以线圈形式的导体 在磁场中转动时，将产生较大的电动势， 从而形成电压和电流。发电机就是根据 这个原理，在磁场中转动线圈来产生电 能。
UN
U BE 2
带有中性点接线柱的发电 机，可用中性点电压来控制各种 用途的继电器工作。
图3.15 交流发电机中性点电压波形图
利用中性点电压提高发电机功率 有的发电机（如夏利发电机）的 整流器有8只整流管，其中两只整流管接 在中性点处（1只正极管和1只负极管）， 如图3.16所示。把中性点电压和三相绕组 并联输出，实践证明这样可提高发电机功 率10％～15％。 由于中性点电压的瞬时值是一个 三次谐波，其波峰在有些时候可能大于三 相绕组的最高值，此时，中性点正极管 VD7导通，其他三个正极管截止，由VD7供 给外电路高电压；同理，波谷也能小于三 相绕组的最低值，此时，中性点负极管 VD8导通，参与对外输出，这样就提高了 发电机的对外输出能力，提高了发电机的 输出功率。
汽车交流发电机的结构
汽车交流发电机的结构汽车交流发电机就是汽车电气系统的重要组成部分，主要用于提供电力给汽车电子设备和充电电瓶。
在这篇文档中，我们将介绍汽车交流发电机的结构与工作原理。
1、发电机的结构汽车交流发电机的结构与直流发电机相似，由两部分组成：转子和定子。
转子是发电机的旋转部分，由永磁体、交流电枢端子等构成；定子是由定子铁芯、线圈和毡垫组成的。
在汽车交流发电机中，线圈是交流电源，与定子铁芯构成磁路。
2、发电机的工作原理汽车交流发电机的工作原理是通过机械能将转子转动，使得定子中的线圈经过磁场而产生电动势。
当转子旋转时，永磁体和电枢端子也会旋转。
这样，线圈就会在磁场中轴向移动，并向交流电源投入电能。
3、发电机的充电机制交流发电机的充电机制是利用励磁电流形成磁场，使得线圈在旋转时可以产生电动势。
当启动汽车时，电动机开始运转，驱动交流发电机发电。
此时，发电机的励磁线圈开始发生电流，形成磁场。
这样，线圈就会在磁场中轴向移动，并向交流电源投入电能。
4、发电机的维护与保养为了保持汽车交流发电机的正常工作，需要定期检查、维护和保养。
以下是一些常见的维护措施：（1）检查发电机的输出电压是否正常，是否达到了充电电瓶的标准电压。
（2）检查发电机的励磁线圈是否正常、电源是否稳定和供电是否恰当。
（3）调整发电机的电压、电流和电阻值确保性能正常。
（4）定期更换发电机的轴承、皮带和滚珠等易损件。
总之，汽车交流发电机在汽车电气系统中发挥着重要的作用。
学习了解它的结构和工作原理，对于保持汽车稳定性和保养维护都是非常有用的。
当然，每次使用前都需要仔细检查，以确保汽车交流发电机正常工作和安全运行。
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汽车交流发电机的结构及工作原理
充电指示灯点亮
故障现象：丰田花冠轿车行车途中仪表上的充电指示灯一直点亮。
故障诊断：经检查，发电机调节器损坏，更换调节器后，故障排除。
大多数汽车是接通点火开关后时，充电指示灯亮（表示不充电），而发动机起动后，交流发电机工作正常时，充电指示灯熄灭（表示正常充电）。
发动机正常工作时，充电指示灯不熄灭或突然发亮，则表示充电系统有故障。
问题1：充电指示灯有什么作用？
问题2：发电机主要由哪些部件组成？如何工作？
问题3：发电机如何检测？
理论知识点：
2.1 发电机的作用、型号与分类
一、发电机的作用
交流发电机是汽车上的主要电源，主要作用是在发动机正常运转时向所有的用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。
发电机在发动机上的位置
发电机安装在发动机上面，通过皮带与发动机的曲轴进行动力传递。
发电机一般在发动机的前端，安装有皮带轮。
二、发电机的型号
根据我国行业标准QC/T73-1993《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机的型号由以下五部分组成：
1.产品代号
JF——表示普通交流发电机
JFZ——表示整体式（内置调节器）交流发电机
JFB——表示带泵交流发电机（集成制动系统的真空助力泵）
JFW——表示无刷交流发电机
JFY——表示永磁交流发电机（无电磁铁，用永磁铁代替）
2.电压等级代号
1——表示12V系统
2——表示24V系统
6——表示6V系统
3.电流等级代号
4.设计序号
设计序号用1~2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。
5.变形代号
交流发电机以调整臂的位置作为变形代号。
Z——左调整臂
Y——右调整臂
——调整臂在中间（省略）
例：JFZ1913Z
该型号表示额定电压为12V，额定电流大于等于90A，左调整臂的整体式交流发电机。
三、发电机的分类
2.2 发电机的组成与工作原理
发动机3D模型
一、发电机的组成
发电机主要由转子、定子、整流器、碳刷组件、调节器、端盖、风扇、带轮等组成。
转子实物及结构示意图
1.转子
组成：由两块爪极、磁轭、磁场绕组、滑环、转子轴等组成。
转子轴上压装有两块爪极，爪极的空腔之内有绕有磁场绕组的磁轭，在转子轴的一端压装有两个铜环，两个铜环之间相互绝缘，与转子轴也绝缘，磁场绕组的两个引线焊接在两个铜环上。
作用：产生旋转的额磁场。
当点火开关闭合时，由蓄电会通过点火开关、电刷、滑环向磁场绕组供电。
当磁场绕组通电之后，就会把两侧的爪极进行磁化，一侧磁化成N 极，另一侧磁化成S 极，形成N 极、S 极交错的磁场。
当发电机在发动机曲轴的带动下进行转动的时候，就形成了一个旋转的磁场。
定子铁心和三相绕组实物图
定子感应电流的产生示意图
2.定子
作用：产生交流电动势
组成：由铁心和对称的三相绕组组成。
三相绕组缠绕在定子铁心上。
定子绕组的连接方式分为三角形连接和Y形连接两种。
整流器实物图
3.整流器
定子绕组中产生的感应电动势，属于三相交流电，而车上的用电设备需要的是直流电，因此，需要利用整流器对定子绕组中的交流电进行整流。
作用：将定子绕组内产生的交流电转变为直流电对外输出。
组成：由2块相互绝缘的铝合金散热板和压装（或焊装）在散热板上的6~11只整流二极管构成。
（1）6管交流发电机整流电路
三相桥式整流电路
F1、F2为发电机的磁场绕组，定子绕组为Y形连接，6只二极管分作两组，其中一组正二极管的负极端连到一起，形成一个公共端，作为发电机的输出端，正极端引线接在三相定子绕组上。
另一组负二极管的正极形成一个公共端，接在发电机的壳体上（搭铁），负极端引线接在三相定子绕组上。
（2）8管交流发电机整流电路
从Y形定子绕组的中性点上引出连接线，并加装两只二极管，就构成了8管式交流发电机。
这两个二极管称作中性点二极管。
（3）11管交流发电机整流电路
按照第一组正二极管的连接方式再引出3只正二极管，这三只正二极管的公共端，通常标作D+，这三只二极管称作磁场二极管，D+主要给调节器供电。
向磁场绕组供电。
4.电刷组件
作用：将电源通过滑环引入磁场绕组，给磁场绕组供电。
组成：由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。
电刷的结构形式：外装式电刷组件和内装式电刷组件。
发电机的搭铁类型分为内搭铁型和外搭铁型。
内搭铁型发电机的磁场绕组的一端通过滑环与电刷之后，直接与发电机的壳
体相连，在发电机的内部进行搭铁。
外搭铁型发电机的两个电刷都与壳体绝缘。
有刷交流发电机在工作的时候电刷和滑环之间会产生相对运动，电刷会产生磨损，从而影响发电机的性能，为了解决这个问题，产生了无刷式交流发电机。
无刷式交流发电机取消了电刷与滑环的结构。
在转子轴上压装有一侧爪极，另一侧的爪极中间加工出一个很大的圆孔，两块爪极之间通过非导磁材料焊接起来，磁场绕组缠绕在磁轭托架上，磁轭托架通过螺钉安装在发电机一侧的端盖上，同时，组装完毕后磁轭托架和磁场绕组会深入到爪极空腔当中。
工作时，当磁场绕组通电时，仍然把两块爪极分别磁化为N 极和S极，两块爪极在转子轴的带动下转动，形成旋转磁场，定子绕组切割磁力线，产生电能。
与普通交流发电机相比，在发电机的磁路上附加了两个间隙，一个是磁轭托架与转子轴之间，另一个是磁轭托架与爪极之间，这样会使磁路中的磁阻增大，有一定的磁场能量的损失。
5.调节器
对于交流发电机定子内产生的交流电，它的幅值随着发动机转速的变化而变化，而车上所有的用电设备工作的时候，都需要有一个额定电压的供电要求，为了满足这个要求，必须对发电机的工作电压进行调节。
调节器实物图
Rectifier——整流器Regulator——调节器
作用：当发电机转速变化时控制发电机的输出电压，使其保持恒定。
分类：触点式电压调节器（已经被淘汰）
晶体管式电压调节器（用在中低档的汽车上）
集成电路式电压调节器（集成度高、体积小，通常和电刷架安装在一起，集成在发电机内部，比如桑塔纳轿车上采用的就是这种类型的调节器）电脑控制调节器（负载检测装置检测负载情况，传递到汽车电脑，由电脑来控制调节器的工作，控制发电机的输出电压，比如别克轿车上就是采用的这种调节器）
6.端盖
端盖实物图
作用：支撑转子、定子、整流器和电刷组件
组成：由前、后端盖两部分组成，一般由铝合金铸造，既可以防止漏磁，又有良好的散热性。
带轮和风扇实物图
7.带轮
曲轴通过皮带、带轮驱动发电机转子运转进行发电。
8.风扇
风扇有内置和外置两种形式，运转时可以给发电机强制通风。
工作时，转子、定子、整流器内部都会产生热量，因此需要冷却。
二、发电机的工作原理
1.发电机的工作场景
（1）发动机熄火时，蓄电池给用电设备供电（2）发动机起动时，蓄电池给起动机供给大电流
（3）发动机工作时，发动机给蓄电池充电及给用电设备供电
2.发电机的工作原理
（1）发电原理
转子的磁场绕组通电，将转子的两块爪极分别磁化为N极和S极，在发动机
的带动下转动，形成旋转磁场，定子的三相绕组切割磁力线，产生感应电动势，在绕组中产生三相交流电（相位差为120°）。
（2）整流原理
三相桥式整流电路，利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。
（3）调节器工作原理
a.晶体管调节器
发电机电压随发动机转速升高到调节电压上限值时，通过晶体管VT1、VT2（三极管）、稳压二极管VZ的导通和截止控制励磁电流的切断，磁极磁通减少，限制发电机电压，使之不超过上限值。
当发电机电压降到调节电压下限值时，通过晶体管VT1、VT2（三极管）、稳压二极管VZ的导通和截止控制励磁电流的接通，磁极磁通增多，使发电机电压升高。
b.集成电路调节器
集成电路调节器的工作原理和晶体管调节器完全一样，都是根据发电机的电压信号（输入信号），利用晶体管的开关特性控制发电机的励磁电流，以达到稳定发电机输出电压的目的。
调节器电路。