普通交流发电机的基本结构大同小异,只是由于使用条件不同,在局部结构如皮带轮尺寸、槽型、槽数、整流管数、转子以及接线方式等有所差异外,均由转子总成、定子总成、散热板(硅整流器)、电刷总成、前后端盖以及传动散热装置(皮带、风扇与带轮等)部件组成,如图2-22所示。
图2-22 JF132发电机的结构
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
转子总成是交流发电机的磁极部分,用来产生磁场。它由转子轴、两块爪形磁极、磁轭、励磁绕组、集电环(滑环)等组成,如图2-23所示。
图2-23 交流发电机的转子总成
1—集电环;2—转子轴;3—爪形磁极;4—磁轭;5—励磁绕组
两块爪形磁极有数目相等的鸟嘴形磁极,互相交错地排列后形成磁极(通常每块具有六个爪形磁极),它们是用低碳钢板冲压而成,也可以用精密铸造方法成形。在两块爪形磁极之间的空腔内装有导磁用的铁芯,称为磁轭,它由低碳钢制成,其上绕有磁场线圈。爪形磁极和磁轭均压装在有花键的转子轴上。磁场线圈的两个头分别焊接在与轴绝缘的两个滑环上,滑环通常由黄铜制成,由酚醛玻璃纤维塑料制成的环座固定于转子轴上。因此,两滑环之间、滑环与转子轴之间均保持绝缘。滑环的外表面必须平整、光滑,才能很好地和它们相互配合的两个炭刷保持接触。两个炭刷装在与端盖绝缘的炭刷架内,通过弹簧压力与滑环保持接触。两炭刷的引线分别与端盖上的磁场(F)、搭铁(E或一)两接柱(大多数发电机在端盖接线柱旁铸出相应的标识,如F、E等)相连。平时爪形磁极上保持剩磁能力差,当直流电源通过磁场、搭铁两接柱后,两块爪形磁极分别产生N、S极,形成6对相互交错的磁极。
大部分磁通路径是:磁轭→爪形磁极(N扱)→爪形磁极空气隙→定子铁芯→另一爪形磁极(S板)→磁轭;小部分磁通从定子旁边的空气中及N、S极之间的空气通过,称为漏磁通。
2.定子总成
定子总成由定子铁芯和定子绕组组成,如图2-24所示。
图2-24 定子总成
定子总成是三相交流发电机的电枢,用来产生三相交流电,它固装在两端盖之间。定子铁芯由硅钢片叠制而成,为了防止磁的损失,硅钢片的两侧涂有绝缘漆或进行了氧化处理。铁芯内侧分布有许多槽,在槽内布有三相线圈绕组。三相绕组用高强度聚酯漆包线在绕线机上绕制而成,在嵌入定子铁芯槽内时,通常先用绝缘纸(一般为青壳纸)等绝缘材料将线圈包好,与铁芯槽隔开,最后用干燥的与槽形相仿的槽楔(竹条)打入挤紧,以防止线圈通电时松动发响。三相绕组连接方式有星形接法和三角形接法两种,但大部分发电机按星形接法,如图2-25中(a)所示。星形接法多用在需要发动机低速时提供较高电压的场合,而三角形接法的交流发电机可以输出较高的电流强度,神龙富康轿车、北京切诺基轿车、部分广州本田轿车均采用三角形接法,如图2-25中(b)所示。
星形接法是将A、B、C三相绕组的末端连接在一起,形成三相绕组的中心抽头或称为中性点,记为N。东风EQ2102、解放CA1121J等型汽车发电机均带有中性点接线柱,中性点接线柱对外壳的电压,即输出电压Un是发电机输出电压的一半,这个电压一般用来控制各种用途的继电器。
图2-25 定子绕组的“△”形和“Y”形连接(www.xing528.com)
三角形接法是将相邻相绕组的首端与尾端相连,即A相的首端与C相的尾端、B相的首端与A相的尾端、C相的首端与B相的尾端分别焊接在一起。三角形接法无中性点。
3.整流器
整流器的功用是将定子绕组产生的交流电变成直流电。车用硅整流二极管的引线是一个极,外壳是一个极,引线为正极的二极管安装在一个板上,称为正整流(或正元件)板;引线为负极的二极管也安装在一个板上,称为负整流(或负元件)板,正、负整流板间用绝缘垫隔开,且紧固整流板的螺钉必须与正整流板绝缘,同时将负整流板紧压于外売上,即负整流板必须与端盖保持良好接触而搭铁。正整流板上有一螺孔,通过与端盖绝缘的螺钉将整流后的直流电引至端盖外,称此接线柱为“B”接线柱(或“电枢”、“输出”接线柱,有的发电机标“A”)。整流器总成装于后端盖的外侧,以利冷却,便于维修。整流器外面加装防护盖。二极管通过焊接(如JFW1521型交流发电机)或压装(如JFW2621型交流发电机)方式装于整流板上。图2-26所示为普通六管交流发电机二极管安装示意图和电路图。
4.电刷与电刷架
电刷的作用是与滑环相接触,将直流电引入励磁绕组。电刷由石墨制成。电刷架内装电刷和弹簧,利用弾力使电刷与滑环紧密接触。电刷架多用酚醛玻璃纤维塑料制成。
电刷、电刷弹簧以及电刷架构成一个组合体,如图2-27所示。
图2-26 二极管安装示意图和电路图
图2-27 电刷总成
交流发电机的电刷总成有内装式和外装式两种结构。内装式是将电刷架安装在后端盖内部,即电刷的拆装或更换在电机内部;外装式则是用螺钉将电刷架安装在后端盖壳外表上,即电刷的拆装或更换在外部进行。在后端盖安装电刷架的励磁接线柱旁边,通常会对应铸出“F”、“F+”、“D+”和“E”、“F-”等标记。如果中性点抽头也有引出线,则与励磁绕组接线柱共用电刷架定位,在同一个出线口,但在中性点接线柱旁边也标出“N”字样。
5.端盖
端盖的作用是支撑转子,封闭内部结构,方便安装与调整V型皮带松紧度,它由铝合金铸造。采用铝合金的最主要目的是为了防止漏磁,同时又减少发电机重量,且散热性能好。端盖有前后之分。前端盖铸有安装臂,调整臂与出风口。后端盖铸有安装臂与进风口。发电机的整流器及电刷总成都安装在后端的内侧或外侧上。
6.传动散热装置
发电机的前端装有传动皮带盘,它通过发动机曲轴带动皮带盘旋转。为了对发电机强制通风散热,在皮带盘后装有叶片风扇(或直接在转子端面上加工出具有风扇功能的多片突缘),前、后端盖开有通风口。当皮带盘与风扇一起转动时,靠风扇的离心作用使空气从后端盖进风口流入,经发电机内部从前端盖出风口流出。有些装有两个风扇的紧凑型发电机,利用风扇的离心力从前、后端盖的进风口吸入空气,再从前、后端盖径向的出风口排出,将转子和定子绕组的热量带走,达到散热的目的。交流发电机散热装置如图2-28所示。
图2-28 交流发电机散热装置
1—带轮;2—左风扇;3—转子;4—右风扇
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