高级轿车电气系统：交流发电机的组成

交流发电机主要由定子总成、转子总成、电刷、整流二极管、前后端盖、调节器、风扇及带轮等组成，如图5-26所示。

（1）转子总成 交流发电机的转子总成是发电机的磁场部分，主要由两块爪形电极、励磁绕组、滑环及转子轴等组成，如图5-27所示。

图5-26 发电机剖面图

图5-27 转子总成的结构

两块爪形电极被压装在转子轴上，且内腔装有磁轭，其上绕有励磁绕组。绕组两端的引线分别焊在与轴绝缘的两个滑环上。两个电刷装在与端盖绝缘的电刷架内，通过弹簧力使其与滑环保持接触。

当发电机工作时，两电刷与直流电源连通，可为励磁绕组提供定向电流并产生轴向磁通，使两块爪形电极被分别磁化为N极和S极，从而形成犬牙交错的磁极对，并沿圆周方向均匀分布。爪形电极凸线的外形像鸟嘴，这种形状可以使定子感应的交流电动势近似于正弦波形，转子每转一周，定子的每条电路上就能产生周波个数等于磁极对数的交流电动势。磁极对数一般为4～7对。

（2）定子总成 定子总成是产生和输出交流电的部件，又称为电枢，由定子铁心和定子绕组组成，如图5-28所示。定子铁心由相互绝缘的内圆带槽的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相对称绕组，三相绕组联结方式有形（星形）联结和△形（三角形）联结两种。

交流发电机三相绕组大多数采用星形联结，如图5-29所示，将每相绕组的末端接在一起形成一个中性点，再从每相的始端引出端线的联结方式是星形联结。

图5-28 定子总成

如图5-30所示，将电源的三相绕组的始、末端依次相连接，再从三个连接点引出三根端线的联结方式是三角形联结。交流发电动机采用三角形联结，带三相不平衡的负载能力低，事实上我们实际应用中的很多负载是存在三相不平衡的。另外采用三角形联结容易出现环流，将会降低发电机效率指标。基于这样的原因，交流发电机较少采用三角形联结。

图5-29 星形联结

图5-30 三角形联结

（3）整流器 交流发电机的整流器一般由6只硅二极管组成，由于随着技术发展，又生产了9管发电机，增加了3个小功率的磁场二极管。外壳为正极、中心引线为负极的二极管称为负极管；外壳为负极、中心引线为正极的二极管称为正极管。(www.xing528.com)

安装二极管的散热板称为整流板，如图5-31所示，通常用合金制成以利散热。现代汽车用交流发电机都有两块整流板，安装三只正极管的整流板（装在外侧）称为正整流板，安装三只负极管的整流板（装在内侧）称为负整流板，两块板绝缘地安装在一起，它与后端盖用尼龙或其他绝缘材料制成的垫片隔开且固定在后端盖上。

图5-31 整流板及二极管的安装

A—磁场二极管 B—正极管 C—负极管 D—励磁绕组 E—正极端子

安装在正整流板上并与之绝缘的三个接线柱分别固定正、负极管的引线和来自三相绕组某一相的端头，与正整流板连接在一起的螺栓引至后端盖外部作为发电机的电源输出端，并标记为“B”。

图5-32 电刷架的结构

（4）电刷架 端盖包括驱动端盖、整流端盖以及安装在其上的轴承、轴承盖等零部件。由于铝合金为非导磁材料，可减少漏磁并具有轻便、散热性能良好等优点，所以端盖由铝合金制成。为了提高轴承孔的力学强度，增加其耐磨性，在部分发电动机端盖的轴承座内镶有铜套。

后端盖装有电刷架，两个电刷分别装在电刷架的孔内，借弹簧压力与滑环保持接触。如图5-32所示，若需要更换电刷，必须将发电机拆开。

（5）电压调节器 交流发电机是由发动机按一定的传动比驱动的，转速变化范围很大。当发电机转速变化时，要保持发电机电压稳定在某一限定值不变，只能相应地改变发电机的磁通，而磁通的强弱又取决于励磁电流的大小。也就是说，当发电机转速变化时，只要使励磁电流有相应的变化，就可保持发电机输出电压不变。

汽车发电机内装集成电路调节器及充电系统电路，如图5-33所示。该发电机调节器是由一块单片集成电路和晶体管等元件组成的混合集成电路调节器，装于发电机内部，构成整体式交流发电机。

图5-33 整体式交流发电机调节器工作原理

点火开关接通且发电机未转动时，蓄电池端电压经接线柱IG输入单片集成电路，使晶体管VT₁、VT₂均有基极电流流过，于是VT₁、VT₂同时导通。VT₁导通，发电机由蓄电池提供励磁电流进行他励，励磁绕组中有电流流过，电流路径为：蓄电池正极→接线柱B→励磁绕组→VT₁→搭铁→蓄电池负极；VT₂导通时，充电指示灯亮，表示发电机不发电。

发电机运转后，其端电压高于蓄电池电动势而小于调节电压时，VT₁仍导通，但发电机由他励转为自励，并向蓄电池充电。同时，由于P点电压输入单片集成电路使VT₂截止，故充电指示灯会熄灭，表示发电机工作正常。

当发电机电压随转速升高到调节电压时，单片集成电路检测出该电压，于是VT₁由导通变为截止，励磁绕组中电流中断，发电机电压下降。当电压下降到略低于调节电压时，单片集成电路使VT₁又导通，如此反复，发电机输出电压将被控制在调节电压范围内。

励磁电路断路时，P点电压信号异常，单片集成电路检测到后，控制VT₂导通，点亮充电指示灯，以示异常。