毕业设计（论文）JFZ2518发电机潜在失效模式分析.doc

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1、湖南工业职业技术学院毕 业 设 计课题名称 JFZ2518 发电机潜在失效模式分析 系（院）名称 汽车工程学院 专业及班级 汽车制造与装配技术 学生姓名 罗伯钊 学 号 7 指导教师 袁金海 完成日期 2015 年 9 月 26 日摘要 发电机是汽车的主要电源，其功用是在发电机正常运转时，向所有用电设备（起动机除外）供电，同时给蓄电池充电。汽车发电机作为汽车的一个重要部分，随着汽车电器化程度越来越高，所受重视程度也不断提高。沃尔沃发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。从基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可工

2、作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不同而已。在直流电机流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能。本文介绍了发电机的机构与工作原理，着重介绍JFZ2518发电机的潜在缺陷及后或分析。关键词：蓄电池；交变电动势；电磁感应ABSTRACTA generator is the main power supply of the automobile, its function is in the normal operation of

3、 the generator, to all electrical equipment (starter except) power supply, and at the same time to the battery. As an important part of the automobile, the automobile generator is becoming more and more important with the increasing of the electric vehicle. The principle of the DC electric potential

4、 Volvo generator working principle is to alternating electromotive force induced in the armature coil, by the commutator with brush of the role, so that leads from the brush end. From the basic electromagnetic situation, a direct current motor principle can be operated as a motor, but also as a gene

5、rator running, but the conditions of the constraints are different. In DC motor current voltage, the electric energy input armature, mechanical energy output from the motor shaft, drive production machinery, electric energy conversion into mechanical energy, such as the motor, such as the original m

6、otor drive DC motor armature, and brush on the DC voltage, the electric power can be drawn from the brush. In this paper, the mechanism and working principle of generator are introduced, and the potential defects of JFZ2518 generator and its analysis are emphatically introduced.Keywords: Battery; al

7、ternating electromotive force; electromagnetic induction目 录 第一章潜在设计失效模式及后果分析（设计FMEA） 1 1.1什么是FMEA 1 1.2FMEA的特点 1 1.3FMEA的实施 2 第二章 熟悉交流发电机 3 2.1汽车发电机发展史 3 2.2交流发电机的结构 5 第三章 交流发电机的故障与排除方式8 3.1交流发电机与调节器常见故障的诊断与排除8 第四章 交流发电机的工作原理极特性 12 4.1交流发电机的工作原理 12 4.2交流发电机的主要特点 13 4.3交流发电机优缺点分析 15 【结束语】 18 【参考文献】 1

8、9第一章.潜在设计失效模式及后果分析（设计FMEA）1.1 什幺是FMEA FMEA是在产品设计阶段和过程设计阶段，对构成产品的子系统、零件，对构成过程的各个工序逐一进行根系，找出所有潜在的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采用必要的措施，以提高产品的质量和可靠性的一种系统化的活动。FMEA可以描述为一组系统化的活动，其目的是：a）发现和评价产品/过程中潜在的失效及其失效后果；b）找到能够避免或减少这些潜在失效模式发生地措施；c）将上述整个过程文件化。它是对设计过程的更完善化，以明确必须做什幺样的设计和过程才能满足顾客的需要。所有FMEA的重点在于设计，无论是用在设计产品或过程。1.2 F

9、MEA的特点 a)失效还没有产生，可能发生、但不是一定要发生； b)时机：在设计或过程开发阶段前开始； c)合作：小组由各种有经验和专业知识的人构成1.3 FMEA的实施由于尽可能的持续改进产品和过程是企业普遍的趋势，所以使用FMEA作为专门的技术应用，以识别并帮助减少潜在的隐犹一直是非常重要的。对车辆抱怨的研究结果表明，全面实施FMEA能够避免许多抱怨事件的发生。适时性是成功实施FMEA的最重要因素之一，它是一个“事发前”的行为，而不是“后见之明”的行为。为达到最佳效益，FMEA必须在设计或过程失效模式被无意地纳入产品或过程之前进行。事先花时间适当地完成FMEA分析，能够更容易、低成本地对产

10、品/过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。FMEA能够减少或消除因进行预防/纠正而带来更大损失的机会。FMEA小组应该有充分的沟通和整合。当FMEA被展开，会有三种基本的案例。每个案例都有不同的领域和重点：案例1：新设计、新技术或新过程。该FMEA的领域是完成设计、技术或过程。案例2：修改现有的设计或过程（假设现有的设计或过程已经有一个FMEA）。该FMEA的领域应该在于修改设计或过程，有可能因为某修改和市场上历史反映而有交互影响。案例3：在一个新的环境、地点或应用上，利用了现有的设计或过程（假设现有的设计或过程已经有一个FMEA）。该FMEA的领域现有的设计或过程新环境或地点上的影响分析。虽

11、然在FMEA的编制工作中，必须明确的指派每个人的职责，但是FMEA的输入还是应该依靠小组努力。小组应该由知识丰富的人员所组成（如：对设计、分析/测试、制造、装配、服务、回收再利用、质量及可靠度等方面的工程指挥员）。FMEA由相关负责组织中的工程师所组成，其可以是OEM（如：生产最终产品、供方，或分包方）。去比较一个小组的FMEA评价和另一个小组的FMEA评价是不恰当的，即使该产品/过程呈现了相同的情境；由于每个小组的所在环境是独一无二的，因此各自将会有个别的评价（如：评价是主观的）。建议针对FMEA质量目标，采取FMEA评审。并包括管理者评审。跟踪 采取有效的预防/纠正措施，以及针对这些行动的

12、跟踪是需要的，但不用过分强求。应该和所有被影响的单位措施行动。一个彻底周详考虑和充分开发的FMEA如果没有实际且有效的预防/纠正措施，则其价值将有限。 担当责任的工程师负责确保所有的建议措施都已经实施或充分说明。FMEA是一份动态文件（living document），应该始终反映出最终的评估，以及最终的适当措施，包括那些在开发生产之后所发生的措施。 担当责任的工程师有许多方式来确保那些建议措施被实施，他们包括，但不局限于： a评审设计、过程和图样，以确保建议措施已经被实施，b确认该项变更编入设计/组装/制造文件中，以及c评审设计/过程FMEA、特别的FMEA应用和控制计划。页码：正文页起，居

13、中，五号，Times New Roman第二章.熟悉交流发电机2.1发电机发展历史 1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水来转动发电转子的，经过反复改进，于1847年得到了3。2KW的输出功率。1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机。 美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于爱迪生坚持只搞直流方式，因此

14、他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送到了皮菲德尔。 在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连，他建造了第一座发电机原型，其中包括了在磁场中迥转的铜盘，此发电机产生了电力。在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。但是，法拉第的发电机终于改变了一切。 发电机包括一个能

15、在二个或二个以上的磁场间迅速旋转的电磁铁，当二个磁场相互交错，就产生了电，由电线从发电机中导出。电子工程师依发电机线绕的方式和磁铁的安排，而获得交流电（AC）或直流电（DC），大部分发电机都是产生交流电，它比直流电更易由传输线作长距离的传送。 学过物理课的人都会记得，英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说：“当磁场的磁力线发生变化时，在其周围的导线中就会感应产生电流。 法拉第曾煞费苦心，通过研究和反复实验，终于发现了这一影响巨大的科学原理，而且他确信，利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。 就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法

16、拉第发现的启示，法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。 皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U 形磁铁（通过手轮和齿轮使其旋转）的地方，用两根铁芯绕上导线线圈，使其分别对准磁铁的N 极和S 极，并将线圈导线引出。这样，摇动手轮使磁铁旋转时，由于磁力线发生了变化，结果在线圈导线中就产生了电流。 由这种发电机的装置可以知道，每当磁铁旋转半圈时，线圈所对应的磁铁的磁极就改变一次，从而使电流的方向也跟着改变一次。为了改变这种情况，使电流方向保持不变，皮克希想出了一个巧妙的办法：在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片，由线圈引出的两条线头，经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外，再用两根导

17、线与两个金属片接触，以引出电流。这个装置，就叫做整流子，在后来的发电机上仍得到应用。 整流子为什么能保持电流方向不变呢？这是因为电流从线圈流入整流子，而整流子是和磁铁一起旋转的。当磁铁转过半圈，线圈中电流方向倒逆过来，整流子也正好转过半周来而掉转了方向，因而输出的电流方向始终是不变的。 皮克希发明的这种发电机在世界上是首创，当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方，一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活；二是通过整流子可以得到定向的电流，但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况，人们采用增加一些磁铁和线圈数量，并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法，使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。从

18、皮克希发明发电机后的30 多年间，虽然有所改进，并出现了一些新发明，但成果不大，始终未能研制出能输出像电池那样大的电流，而且可供实用的发电机。 1867 年，德国发明家韦纳冯西门子对发电机提出了重大改进。他认为，在发电机上不用磁铁（即永久磁铁），而用电磁铁，这样可使磁力增强，产生强大的电流。 西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是，电磁铁的铁芯在不通电流时，也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时，利用这一微弱的剩磁发出电流，再反回给电磁铁，促使其磁力增强，于是电磁铁也能产生出强磁性。 接着，西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机，它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时，

19、这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多，因而它作为实用发电机被广泛应用起来。 西门子的新型发电机问世后不久，意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈，从而提高了发电机的效率。 实际上，帕斯努悌早在1860 年就提出了发电机电枢的设想，但未能引起的人们的注意。1865 年，他又在一本杂志上发表了这一独创性的见解，仍未得到社会的公认。 到了1869 年，比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时，看到了帕其努悌发表的文章，认为这一发明有其优越性。于是，他就根据帕其努悌的设计方案，兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制，于1870

20、 年制成了性能优良的发电机。 在帕其努悌的发明中，对发电机的整流子部分进行了重要改进，使发电机发出的电流强度变化极小。而采用帕其努悌设计方案制成的古拉姆式发电机，其发出的电流强度变化也很小。这是古拉姆发电机的优良性能的表现之一。 古拉姆发电机的性能好，所以销路很广，他不仅发了财，而且被人们誉为“发电机之父”。 有些人看到古拉姆发明发电机获得成功，也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中，就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式，制成了性能良好的发电机。 古拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状，在环与环之间夹上纸进行绝缘，然后将环捆在一起作

21、为铁芯，在其上面绕上导线线圈，再由线圈的不同部位引出一些导线，接向带整流子。而阿特涅发电机的电枢，是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来，制成铁芯，然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”，意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后，发电机无论是外观或是性能，都比原来有了很大起色。 西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是，德国以西门子公司为核心，大力研制各种发电机，从而使电力工业得到了迅速的发展。 随着发电机的逐渐大型化，转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。这是因为用水力转动大型发电机较方便，而且不消耗燃料，成本低。因此，西门子公司又投入水力发电的研究工作。

22、利用水力发电与水力发电不同，前者必须将发电机安装在水流湍急的地方，也就是水流落差大的地方。这样，就必须在山中河川的上游发电，然后再输送到远方的城市。 为了远距离输送电，就要架设很长的输电线。但是，在输电线中通过很强的电流时，电线就要发热，这样，好不容易发出的电能在送向远方的途中，却因为电线发热而损耗掉了。 为了减少电能在长距离输送中的发热损耗，可以采用的办法有两个：一是增加电压的截面积，即将电线加粗，减小电阻；二是提高电压而减小电流。 前一个措施因需要大量的金属导线，而且架设很粗的导线有很多困难，因而很难得到采用。比较起来，还是后一个措施有实用价值。然而，对于当时使用的直流电来说，使其电压提高

23、或降低都是难以实现的。于是，人们只得开始考虑利用电压很容易改变的交流电。 看来，将直流发电机改为交流电发电机比较容易，主要是取掉整流子就行了。所以，西门子公司的阿特涅便于1873 年发明了交流发电机。此后，对交流发电机的研究工作便盛行起来，从而使这种发电机得到了迅速的发展。2.2 交流发电机的结构汽车交流发电机，发电机是汽车的主要电源，由发动机驱动，它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，若还有过余能量，再向蓄电池充电。 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。(一）转子转子的功用是产生旋转磁场。转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成。转子轴上压装着两块爪极，两块

24、爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。交流发电机的磁路为：磁轭N极转子与定子之间的气隙定子定子与转子间的气隙S极磁轭。（二）定子定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角

25、形（大功率）接法，都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。1 每个线圈的两个有效边之间的距离应和一个磁极占据的空间距离相等。2 每相绕组相邻线圈始边之间的距离应和一对磁极占据的距离相等或成倍数。3 三相绕组的始边应相互间隔2+120o电角度（一对磁极占有的空间为360o电角度）在国产JF13系列交流发电机中，一对磁极占6个槽的空间位置（每槽60o电角度），一个磁极占3个槽的空间位置，所以每个线圈两条有效边的位置间隔是3个槽，每相绕组相邻线圈始边之间的距离6个槽，三相绕组的始边的相互间隔可以是2个槽，8个槽，14个槽等。（三）

26、整流器交流发电机整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电，6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。 （四）端盖端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。磁场绕组（两只电刷）和发电机的联接不同，使发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种1内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）。2外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷

27、都和壳体绝缘的发电机。外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再搭铁。8管交流发电机8 管交流发电机（如夏利车用）和6管交流发电机的基本机构是相同的，所不同的是整流器有8只硅整流二极管，其中6只组成三相全波桥式整流电路，还有2只是中性点二极管，1只正极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流第三章 交流发电机的故障与排除方式3.1交流发电机与调节器常见故障的诊断与排除1不充电（1）故障现象：发动机中速以上运转，电流表指示放电，充电指示灯不熄灭。测量发电机端电压为蓄电池电压。（2）原因分析：1）发电机皮带断或打滑严重；2）发电机励磁线路或充电

28、线路断路；3）发电机故障：电刷与滑环接触不良；二极管击穿、断路； 转子绕组短路、断路或搭铁；定子绕组短路、断路、搭铁；4）调节器故障：弹簧弹力不足、气隙过小、高速触电烧结、触点烧蚀脏污同时调节电阻段路；晶体管调节器的稳压管及小功率三极管短路或到功率三极管断路；调节器的搭铁方式与发电机不匹配。故障诊断方法步骤1）依次检查皮带松紧、导线连接（松脱或接错）情况。若正常，进行下一步。2）检查励磁电路 对发电机进行电磁吸力试验，若不正常，检查励磁电路。应首先区分是发电机的故障还是调节器的故障（给发电机转子绕组通电，通过试验其是否有电磁吸力，来证明）。若正常，进行下一步。3）检查电枢回路（用试灯检查发电机

29、“B”接线端是否有电的方法来确定故障是在外线路还是在发电机内部，。诊断电路故障时，可用试灯或万用表的电阻档或电压档。2 充电电流过小（1）故障现象在蓄电池亏电的情况下，发动机中高速运转时充电电流很小，或蓄电池经常亏电。（2）原因分析1）充电线路接触不良；2）传动带打滑；3）发电机有故障；4）调节器调节电压过低或有故障。故障诊断方法步骤1）检查发电机传动带的松紧或油污、检查导线的连接；2）拆下发电机“F”导线，用试灯两端接发电机“B”和“F”接线柱,起动发动机，并逐渐提高转速，若试灯发红，证明发电机有故障；若两度增加较大则说明发电机正常，故障在调节器。有电流表可在此情况下观察其充电电流的大小。以

30、区分是发电机还是调节器的故障。3 充电电流过大（1）故障现象在蓄电池不亏电的情况下，电流表指示充电仍在10A以上，或电解液消耗过快。（2）原因分析1）调节器调节电压值过高；2）晶体管调节器大功率三极管不能有效截止或短路；3）电磁震动式调节器的磁化线圈或调解电阻断路、高速触点脏污等；4）发电机的励磁线路与“B+”短接。故障诊断方法步骤拆下调节器磁场接线，逐步提高发电机转速并观察电流表。若仍指示充电，即为发电机的故障；否则，为调节器的故障，对于电磁震动调节器可进行调整与检修；若是晶体管调节器，则应进行更换。4. 充电不稳（1）故障现象发动机在怠速以上运转时，电流表指示不稳或开灯后又闪亮现象。（2）

31、原因分析1）转动带松动有时打滑；2）充电系导线接触不良；3）发电机故障：转子或定子线圈有局部断路或短路故障；电刷与滑环间基础不良。4）调节器调节触点烧蚀或脏污，触点臂弹簧过软等。故障诊断方法步骤1）首先排除传动带打滑和导线基础不良等外在故障。2）应先检查调节器的故障再检查发电机的故障。3）发电机故障：轴承故障；转子与定子相碰；电刷磨损过大或与滑环接触不良；转子轴弯曲等。5 发电机异响（1）故障现象发动机在运转过程当中有不正常的响声。 （2）原因分析1）转动带过紧或过松；2）轴承损坏或缺油松旷、转子与定子相碰；3）电刷磨损过大或与滑环接触角度偏斜；4）电刷在刷架内倾斜摇摆；5）发电机装配不到位，

32、使机体倾斜或转子轴弯曲；6）发电机皮带轮与轴松旷，使皮带轮与散热片碰撞。故障诊断方法步骤首先检查传动带的松紧度，然后根据原因分析依次进行检修与调整。6 充电指示灯故障（1）继电器控制式充电指示灯故障1）充电指示灯在汽车行驶中时亮时灭。可首先检查是否充电不稳，若正常，应检查相应的插接器和发电机之继电器间的中性点导线是否接触不良。2）充电指示灯不亮。接通点火开关，观察其他报警灯和仪表是否正常，若正常，应检查继电器触点是否能闭合导通、灯泡是否损坏、接线是否断路。3）充电指示灯不熄灭。将试灯两端分别接发电机“B”和“N”接线端，会出现以下几种情况之一。试灯微亮指示灯熄灭，应拆检发电机内部中性点线路是否

33、断路；若试灯不亮，说明继电器磁化线圈有断路；若试灯微亮指示灯不熄灭，应检查继电器，弹簧是否过硬，触点是否烧结；若试灯亮，则证明整流器负极管有击穿的。（2）带励磁二极管发电机的充电指示灯故障1）充电指示灯不亮。证明励磁电路断路，检查的方面包括：灯泡是否烧坏、调节器是否断路、电刷和滑环断路、线路是否断路（或插接器接触不良）、磁场绕组短路。2）充电指示灯常亮。应首先检查发电机是否发电，若发电再检查线路二极管是否击穿、励磁二极管是否均发生断路、负极管和励磁管均有击穿短路的。第四章交流发电机的工作原理极特性4.1 交流发电机的工作原理当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极

34、。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。由原动机（即发动机）拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出，经过发电机内部的整流桥将交流电转换成直流电从输出端子输出。交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分，三相定子绕组按照彼此相差120度电角度分布在壳体上，转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁，两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发，透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极。转子一旦旋转，转子绕组就会切

35、割磁力线，在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势，即三相交流电，再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。当开关闭合后，首先由蓄电池提供电流。电路为： 蓄电池正极充电指示灯调节器触点励磁绕阻搭铁蓄电池负极。此时，充电指示灯由于有电流通过，所以灯会亮。但发动机起动后，随着发电机转速提高，发电机的端电压也不断升高。当发电机的输出电压与蓄电池电压相等时，发电机“B”端和“D”端的电位相等，此时，充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经正常工作，励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经二极管整流后，输出直流电，向负载供电，并向蓄电池充电。目前，国内使用的车用

36、交流发电机一般有以下几种形式。按结构形式分:有电刷和无电刷；内置双风叶和外置单风叶；爪极式和凸极式。按励磁的形式分: 电磁式和永磁式。按功能的形式分:带调节器和不带调节器。其基本工作原理以前的资料均有介绍和论述，主要是从电磁场去分析。 （一）发电机的外形与结构此发电机的励磁部分采用了混磁方式，输出性能为14V/55A。以前有资料介绍过此发电机，但仅停留在样机阶段，结构也有所不同。随着国外车型不断出现，此结构发电机数量不断增多，市场销量逐渐上升，其实用价值逐步体现。发电机由前后端盖/轴承、定子部件、转子部件、整流桥/调节器、皮带轮和外置风叶等组成。其外形图如图1所示，总装图如图2所示。4.2 发

37、电机主要特点 励磁源采用混合式励磁方式，由永磁感应转子和电磁励磁构件组成。永磁感应转子由6块永磁磁钢（Y30）用增强尼龙塑压方式镶入转子铁心上，转子铁心由钢板B-1-GB708-88/08-S-GB710-91铁心片组成，厚度为28.5 mm。靠近后端盖端铸有内置风叶，外径为85.5mm，其外形如图3所示。电磁励磁构件是由导磁轭和励磁线圈部件组成。导磁轭压装在转子轴上，而励磁线圈部件由励磁骨架固定板、励磁托架和线圈骨架组成，线圈骨架上绕制有漆包线QZY-1 /135，直径为0.8 mm，匝数为390，电阻为2.95 ，铜的用量340g。励磁骨架固定板装配在后端盖上。导磁轭与导磁托架间的气隙为0

38、.5mm。其外形如图3所示。定子部件中的定子线圈为3个绕组，每个绕组有3个元件，每个元件有23圈的QZ-2/180 1.0漆包线，采用了三角形接法，铜的用量150 g，定子铁心外径120.5mm，内径86.5mm，9齿，它与永磁感应转子间的气隙为1mm。其外形如图3所示。前端盖材料为10号钢，为满足电机励磁要求而提供磁路。后端盖轴承室内装有公差环，它的材料为PPS，作用是防止轴承跑外圈。前后轴承均采用加厚6203/6303。4.3 优缺点分析此发电机是一种混磁（即作用在电枢绕组上的磁通是永磁磁通与电磁磁通的合成磁通） 无刷内外置单风叶有调节器的交流发电机（简称为混磁发电机，下同）。就单独电励磁

39、而言，等同于爪极式无刷发电机的结构，当接通直流电时，主磁通经励磁线圈部件前端盖部件定子部件（铁心）主气隙g1永磁感应转子导磁轭附加气隙g2，最后到励磁线圈部件，形成闭合的磁路。爪极式无刷发电机漏磁大，漏磁系数可达到1.5，有2个附加气隙。而混磁发电机只有1个附加气隙，且在转子铁心上镶入了永磁磁钢，这样永磁磁钢和励磁绕组提供了合成的磁通，加大了磁通量。从而间接节省了铜的用量。由于有内外置单风叶，使得发电机的冷却条件改善，可适当提高电枢的电流密度，改善输出性能。采用无刷结构和加厚的轴承，增加了电机运转的可靠性。另外，永磁发电机电压调节率比电磁式差，而混磁发电机正好弥补了此点的不足。混磁发电机具有以

40、下优点:可靠，耐高温，允许超过100m/s的圆周速度，用铜量少（经计算节约材料20%）。缺点:结构相对复杂，电机容量相对不大，一般在310kW。工作原理编辑整体交流发电机的工作原理当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感应电动势。这就是交流发电机的发电原理。由原动机（即发动机）拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，三相定子绕阻便感应交流电势。定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出，经过发电机内部的整流桥将交流电转换成直流电从输出端子输出。交流发电机

41、分为定子绕组和转子绕组两部分，三相定子绕组按照彼此相差120度电角度分布在壳体上，转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁，两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发，透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极。转子一旦旋转，转子绕组就会切割磁力线，在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势，即三相交流电，再经由二极管组成的整流元件变为直流电输出。当开关闭合后，首先由蓄电池提供电流。电路为：蓄电池正极充电指示灯调节器触点励磁绕阻搭铁蓄电池负极。此时，充电指示灯由于有电流通过，所以灯会亮。但发动机起动后，随着发电机转速提高，发电机的端电压也不断升高。当发电机的输出电压与蓄电池电压相

42、等时，发电机“B”端和“D”端的电位相等，此时， 充电指示灯由于两端电位差为零而熄灭。指示发电机已经正常工作，励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕阻所产生的三相交流电动势经二极管整流后，输出直流电，向负载供电，并向蓄电池充电。型号编辑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： 1. 产品代号产品代号用中文字母表示，例：JF普通交流发电机 JFZ整体式（调节器内置）交流发电机 JFB带泵的交流发电机 JFW无刷交流发电机2. 电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，例：1表示12V系统，2表示24V系统，6表示6V系

43、统发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。结构原理发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。 电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的线圈内的感应电

44、动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。 从基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可工作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不

45、同而已。在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。同一台电机，能作电动机或作发电机运行的这种原理在电机理论中称为可逆原理。组成：定子 转子 机壳 整流调压元件 细分的话还有轴承 电刷 皮带轮 风扇 定子铁芯 绕组 转子铁芯 绕组等参 考 文 献1赵福堂. 汽车电器与电子设备M.北京.北京理工大学出版社.2009:17-25.2魏春源. 汽车电气与电子M.北京.北京立功大学出版社.2010:99-103.3陈俞光. 汽车电器及电子设备M.北京.机械工业出版社.2010:79-85.4刘震闻. 汽车电器及电子技术M.北京.机械工业出版社.2008:88-96.5辛希孟.信息技术和信息服务国