其他交流发电机

随着汽车交流发电机技术的发展与进步，各汽车生产大国相继开发出了结构先进、性能优良的新型交流发电机。 目前汽车装备的主要有八管交流发电机、九管交流发电机、十一管交流发电机、无刷交流发电机和带泵交流发电机，这些发电机一般都制成整体式结构。 下面介绍其结构和工作特点。

1. 八管交流发电机

(1)八管交流发电机的结构特点。

在普通的六管交流发电机的中性点到发电机的输出端和搭铁端之间增加两个二极管，即为八管交流发电机。

(2)八管交流发电机的工作原理。

1)中性点的瞬时电压高于发电机的输出电压UB时，二极管VD7导通，电流便经VD7、负载以及3只负极管中的一只后经相应导通的绕组形成回路，如图2.22中箭头所示。

2)当中性点的瞬时电压低于搭铁端电压时，二极管VD8导通，电流则从某一相出发，经与之相连的正极管子、B＋端、负载、搭铁，最后经二极管VD8回到中性点而形成回路，如图2.23所示。

图2.22 中性点电压高于UB时

图2.23 中性点电压低于搭铁端电压时

由此可见，只要在中性点处接入两只中性点二极管，便可利用中性点电压来增加发电机的输出电流。 如图2.24所示为有无中性点二极管时某发电机输出电流的对比。 由图中可见，在中高速时，有中性点二极管的交流发电机其输出电流可增加10％～15％，对于发电机性能的改善非常明显。

图2.24 是否有中性点二极管时发电机输出电流的对比

2. 九管交流发电机

(1)九管交流发电机的结构特点。

九管交流发电机是在普通六管交流发电机的基础上，增加了3个功率较小的二极管，它们专门用来供给磁场电流，所以又称为励磁二极管，九管交流发电机充电系统线路如图2.25所示。

(2)九管交流发电机的工作原理。

增加3个励磁二极管后，用它的输出端供给交流发电机的励磁电流，并可省去结构复杂的继电器，而只用简单的充电指示灯来表示交流发电机工作是否正常。

当发电机工作时，三相绕组产生的三相交流电动势经6个整流二极管VD1～VD6组成的三相桥式全波整流电路整流后，从“B＋”接线柱输出直流电压向负载供电并向蓄电池充电。 发电机的励磁电流由励磁二极管VD7、VD8、VD9与3只负二极管VD2、VD4、VD6组成三相桥式全波整流电路整流后，从“D＋”接线柱输出。

图2.25 九管交流发电机充电系统线路

充电指示灯的工作过程如下:接通点火开关“SW”，电流从蓄电池正极，经充电指示灯→电压调节器“D＋”接线柱→电压调节器→调节器“DF”接线柱→交流发电机励磁绕组→搭铁→蓄电池负极，构成回路。 充电指示灯此时点亮，指示蓄电池对交流发电机励磁。 交流发电机工作时，充电指示灯由蓄电池电压与励磁二极管的输出端“D＋”电压的差值所控制。随着交流发电机转速的升高，由于“D＋”处电压增高，充电指示灯两端的电位差减小，灯就会由亮变暗最后熄灭，因而发动机工作时，充电指示灯熄灭，即表示交流发动机工作正常。 当交流发电机转速降低或交流发电机、调节器有故障时，“D＋”接线柱电压降低，充电指示灯由于两端的电位差增大，就会发亮。 因此，发动机工作时，充电指示灯突然点亮，即表示发电系统有故障。

3. 十一管交流发电机

整流器总成具有3个正极管VD1、VD3、VD5，3个负极管VD2、VD4、VD6，3个励磁二极管VD7、VD8、VD9和两个中性点二极管VD10、VD11的交流发电机，称为十一管交流发电机。桑塔纳、奥迪轿车用JFZ1913Z型14V90A发电机和东风EQ2102型越野车用JFW2621型28V45A整体式无刷发电机均为十一管交流发电机，其充电系统电路如图2.26所示。

图2.26 十一管交流发电机充电系统电路

十一管交流发电机是综合八管交流发电机和九管交流发电机的优点而设计的，不仅能提高输出功率，而且还有反映充电系统工作情况的功能，工作原理参照前面的八管发电机和九管发电机。

4. 无刷交流发电机

无刷交流发电机是为了克服传统交流发电机的电刷与滑环机构造成发电机电压不稳或不发电故障而产生的一种新型交流发电机。

无刷交流发电机的显著特征是将磁场绕组和电枢绕组都安装在发电机的定子上。 由此带来一系列优点:

因取消了电刷和滑环，从而避免了因电刷磨损、电刷与滑环接触不良、电刷在电刷架中卡住而引发的种种故障。

因消除了电刷火花而克服了火花引起的电磁干扰。

转子因取消磁场绕组而减轻了重量和转动惯量，有利于转速的提高。

取消了电刷、滑环机构可以减小发电机的轴向尺寸，同时也增强了发电机对潮湿、灰尘的较大的环境适应性。

车用无刷交流发电机有爪极式无刷交流发电机、感应子式无刷交流发电机等。

(1)爪极式无刷交流发电机。

1)结构。 爪极式无刷交流发电机的结构与普通交流发电机大致相同，只是其励磁绕组是静止的，且不随转子转动，因此，励磁绕组两端引线可直接引出，省去了滑环和电刷，而爪极在励磁绕组的外围旋转。 图2.27所示为爪极式无刷交流发电机的外形图和分解图。

图2.27 爪极式无刷交流发电机外形图和分解图

1—外形；2—后轴承；3—防护罩；4—元件板及硅二极管；5—励磁绕组支架及后轴承支架；6—定子总成；7—磁轭；8—励磁绕组接头；9—励磁绕组；10—爪极及转子轴总成；11—前端盖；12—风扇叶；13—皮带轮

爪极式无刷交流发电机的结构原理和磁路如图2.28所示。 励磁绕组7通过一个磁轭托架2固定在后端盖3上。 两个爪极中只有一个爪极直接固定在发电机转子轴上，另一爪极4则用非导磁连接环6固定在前述爪极上。 当皮带轮带动转子轴旋转时，一个爪极就带动另一爪极一起在定子内转动。

2)工作原理。当励磁绕组中有直流电流通过时，其磁路是:左边爪极的磁极N→主气隙→定子铁芯5→主气隙→右边爪极的磁极S→转子磁轭8→附加气隙→磁轭托架2→附加气隙。

转子旋转时，爪极形成的N极和S极的磁力线在三相绕组内交替通过，定子槽中的三相绕组就感应出交变电动势，形成三相交流电，经整流后变为直流电。

(2)感应子式无刷交流发电机。

1)结构。 感应子式无刷交流发电机由转子、定子、整流器、外壳、散热装置等组成。

图2.28 爪极式无刷交流发电机结构原理及磁路

1—转子轴；2—磁轭托架；3—后端盖；4—爪极；5—定子铁芯；6—非导磁连接环；7—励磁绕组；8—转子磁轭

转子:由外圆带槽的齿轮状冲片铆叠而成，如图2.29所示。

定子:定子铁芯内开有4个大槽和12个小槽，4个大槽均布在12个小槽中间，将小槽分为4个部分。 电枢绕组用两根高强度漆包线并绕，共16组镶嵌在定子铁芯上。 励磁绕组也用高强度漆包线绕制，共4组，安装在大槽中。 发电机内没有电刷和滑环。 图2.30所示为感应子式交流发电机结构示意图。

图2.29 转子

图2.30 感应子式交流发电机结构示意图

1—励磁绕组；2—电枢绕组；3—转子；4—定子

2)工作原理。 图2.30中1为励磁绕组，图中绕组导体中标出了励磁电流的方向。 在励磁电流作用下，定子铁芯被磁化，磁场方向可用右手螺旋定则确定(如图中带箭头的虚线所示)。 处在定子磁极之间的转子凸齿被电枢磁场磁化。 当磁力线从转子穿出的那些齿为N极，而磁力线从定子铁芯进入转子的那些齿为S极。 当转子凸齿与定子铁芯的齿部对齐时，穿过定子铁芯的磁场最强(即图2.30所示位置)，转子按顺时针方向旋转，转子凸齿离开定子铁芯的齿部，当转子齿中心线与定子槽中线重合时磁通减至最小，随后又逐渐增加，到转子凸齿中心线与定子铁芯凸齿中心线对齐时，磁通又达到最大。 如此反复，发电机的气隙磁通就这样呈周期性的变化，定子电枢绕组便感应出电动势。 根据电磁感应原理，电枢绕组中的感应电动势的方向总是阻碍原激磁磁场变化的。 由于气隙磁通的变化规律近似为正弦函数，故电枢绕组中的感应电动势亦近似正弦变化。 将电枢绕组按电动势正向叠加的原则串联起来，即可获得较大的正弦交流电动势，经全波整流电路便可得到所需的直流电。

5. 带泵交流发电机

带泵交流发电机主要用于没有真空来源的柴油车，作为真空助力制动系统中的真空动力源及其他用途的真空来源。

带泵交流发电机其发电部分与普通交流发电机完全一样，只是其转子轴较长并从后端盖中心伸出，然后在发电机后端盖上安装有真空泵，利用伸出的发电机转子轴外花键与真空泵转子的内花键相连接，当发电机旋转时，发电机转子便带动真空泵一同旋转，从而形成一个真空源。