无刷交流发电机-汽车电器设备与维修（第4版）

无刷交流发电机是指没有电刷和集电环的交流发电机。东风车系用JFW2621型28V 45 A整体式发电机和斯太尔（STEYR）车系用JFW2518A型28V 27 A整体式交流发电机，均为无刷交流发电机。

1.无刷交流发电机的结构特点

普通交流发电机是依靠磁场绕组随转子轴一同旋转，形成旋转磁场使定子绕组切割磁力线而发出交流电的，因此，必须用电刷和集电环（滑环）才能将磁场电流引入磁场绕组。实践证明，集电环与电刷在使用中必然产生机械磨损而导致接触不良，造成磁场电流不稳定或交流发电机不发电等故障。为了克服这些不足，国内外都研制开发了结构新颖、性能优良、维修方便的无刷交流发电机，其显著特点是交流发电机内部没有集电环和电刷，特别适用于使用环境条件恶劣的汽车。

车用无刷交流发电机分为爪极式无刷交流发电机和永磁式无刷交流发电机两种类型。当今汽车大多采用爪极式无刷交流发电机。

爪极式无刷交流发电机的结构与普通交流发电机基本相同，也是由转子、定子、整流器和端盖4部分组成。其不同之处在于，其磁场绕组是静止的且不随转子转动，因此磁场绕组两端的引线可直接引出，从而省去了集电环和电刷，形成无刷结构，其剖面结构如图3－23所示。

图3-23　爪极式无刷交流发电机的剖面结构

1—磁轭托架；2—磁场绕组；3，8—爪形磁极（爪极）；4，6—端盖；5—定子铁芯；7—定子绕组；9—转子磁轭；10—转子轴

在两个爪极3和8中，只有爪极8直接固定在交流发电机转子轴上，另一爪极3一般用非导磁材料焊接（铜焊）在爪极8上，也可用非导磁连接环固定在爪极8上。

在爪极3的轴向制有一个大圆孔，磁轭托架1由此圆孔伸入爪极的空腔内。磁场绕组2固定在磁轭托架1上，磁轭托架1固定在端盖4上。(www.xing528.com)

在磁轭托架1与爪极3（图中N极）和转子磁轭9之间分别设有附加间隙g1和g2，以便转子转动。

2.无刷交流发电机的工作原理

任何交流发电机的工作原理都是建立在电磁感应的基础上的，无刷交流发电机也不例外。当磁场绕组接通直流电流时，因为爪形磁极的N极与S极之间的气隙（在爪形磁极圆周上用铜焊焊接的气隙）大于N极或S极与定子铁芯之间的主气隙g，所以，其主磁通路径为：转子磁轭→附加间隙g2→磁轭托架→附加间隙g1→N极→主气隙g→定子铁芯→主气隙g→S极→转子磁轭，从而形成闭合回路。

由主磁通路径可见，爪形磁极的磁通是单向通道，即左边爪极3的磁极全是N极，右边爪极8的磁极全是S极。当磁场电流的方向改变时，爪形磁极的磁通方向也随之改变，即左边爪极3的磁极全都变为S极，右边爪极8的磁极全都变为N极。

当交流发电机的驱动带轮带动转子轴旋转时，爪极8就带动爪极3一同转动，爪极上的N极和S极就在磁场绕组的外围与定子铁芯5之间旋转，其磁力线便交替穿过定子铁芯5，定子槽中三相定子绕组的磁通量随之发生变化。根据法拉第电磁感应定律可知，在定子绕组中会感应产生交变电动势，形成的三相交流电经整流器整流后，即可变为直流电供用电设备使用。

3.无刷交流发电机的优、缺点

爪极式无刷交流发电机的优点：结构简单，维护工作量小，工作可靠性高，可在潮湿和多尘环境中使用；工作时无火花，减小了无线电干扰，这是因为无刷交流发电机没有集电环和电刷，不存在集电环与电刷接触不良所导致的发电不稳或不发电等问题。

爪极式无刷交流发电机的缺点：由于主磁通路径中增加了两个附加间隙g1和g2，因此在交流发电机输出功率相同的情况下，必须增大通过磁场绕组的电流，这就对控制磁场电流的电压调节器提出了更高的要求。