学习任务2 汽车发电机结构与拆装（课件）-《汽车构造与拆装（电气设备）》同步教学（人民交通出版社）

学习任务二 汽车发电机结构与拆装 1 学习目标 1.知识目标： （1）能够描述发电机的作用； （2）能够描述硅整流发电机的组成； （3）能够描述硅整流发电机的拆装步骤。 2.技能目标： （1）能够正确使用发电机拆装工具； （2）能够正确使用工具对发电机进行拆装。 3.职业素质目标： （1）培养学生安全操作意识； （2）培养学生按照5S标准进行实践； （3）培养学生团队协作和沟通能力。 任务描述 一辆轿车，因发电机不发电进厂报修。主管让你更换此发电机，你能完成这个任务吗？ 基础知识 带有电刷的交流发电机（下面简称交流发电机）主要由转子总成、定子总成、整流器、前后端盖、电刷、调节器、风扇及皮带轮等组成，如图2-1所示。 图2-1 交流发电机结构 基础知识 1.转子总成 交流发电机的转子总成是发电机的磁场部分，其主要由两块磁爪、励磁绕组、滑环及转子轴等组成，如图2-2所示。 图2-2 转子总成结构 基础知识 1.转子总成 两块磁爪被压装在转子轴上，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，使两块磁爪被分别磁化为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。磁爪凸线的外形像鸟嘴，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，国产发电机大多采用6对磁极。 基础知识 2.定子总成 定子总成（图2-3）是产生和输出交流电的部件，又称电枢，由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯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，三相绕组大多数采用Y形（星形）联结，如图2-4所示。 图2-3 定子总成 图2-4 定子绕组的联结方式 基础知识 3.整流器 交流发电机的整流器一般由6只硅二极管组成，由于技术发展之后又生产了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。整流板及二极管的安装如图2-5所示。 图2-5 整流板及二极管的安装 基础知识 3.整流器 安装二极管的散热板称为整流板（又称元件板），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。 安装在正整流板上并与之绝缘的三个接线柱分别固定正、负极管子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”。 基础知识 4.端盖与电刷总成 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。为了提高轴承孔的机械强度，增加其耐磨性，在部分发电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。国产交流发电机的电刷架有两种结构形式：一种电刷架可直接从发电机外部进行拆装，如图2-6a）所示；另一种则不能直接在发电机外部进行拆装，如图2-6b）所示，若需要更换电刷，必须将发电机拆开。 基础知识 4.端盖与电刷总成 图2-6 电刷架的结构 基础知识 5.电压调节器 电压调节器主要是用在发电机转速变化时，控制发电机的输出电压，使其保持恒定。发电机的输出电压经过调节之后稳定在13.8～14.5V。 电压调节器按工作原理的不同可分为触点式电压调节器、晶体管调节器、集成电路调节器和电脑控制调节器。 （1）触点式电压调节器。 这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。 （2）晶体管调节器。 随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：晶体管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有质量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现一般应用于东风、解放及多种中低档车型。 基础知识 5.电压调节器 （3）集成电路调节器。 集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，一般应用于夏利、桑塔纳等轿车上。 （4）电脑控制调节器。 电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电气系统正常工作，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性，如上海别克轿车发电机上使用了这种调节器。 基本技能 发电机就车拆卸与安装的准备工作及实施步骤如下。 1.准备工作 （1）防护装备：工作服、工作帽、手套、劳保鞋。 （2）车辆：台架、总成、整车。 （3）检测设备：万用表。 （4）手工工具：拆装工具一套。 （5）辅助材料：翼子板布和前格栅布、防护三件套、抹布、手套、白板笔等。 （6）在表2-1中填写本任务中要使用的主要工具，如图2-7所示。 基本技能 1.准备工作 （6）在表2-1中填写本任务中要使用的主要工具，如图2-7所示。 图2-7 拆装发电机的主要工具 基本技能 2.实施步骤 （1）蓄电池负极电缆的断开和连接，断开连接，移除传动皮带。 （2）举升和顶起车辆（图2-8），移除前排气管。 图2-8 举升和顶起车辆 基本技能 2.实施步骤 （3）断开发电机线束插头，拆下发电机和起动机电缆发电机导线螺母（图2-9）。 图2-9 断开发电机线束插头和拆卸导线螺母 基本技能 2.实施步骤 （4）拆下2个发电机螺栓（图2-10），并拆下发电机螺母。 图2-10 拆下发电机螺栓 基本技能 2.实施步骤 （5）拆下发电机（图2-11）。 图2-11 拆下发电机 基本技能 2.实施步骤 （6）更换新发电机，并安装发电机（图2-12），安装2个发电机螺栓，并紧固至22N·m。 图2-12 安装发电机 基本技能 2.实施步骤 （7）安装发电机螺母并紧固至22N·m（图2-13）。 图2-13 紧固螺母 基本技能 2.实施步骤 （8）安装发电机和起动机电缆，安装发电机和起动机电缆发电机导线螺母并紧固至12.5N·m（图2-14）。 图2-14 安装导线螺母 基本技能 2.实施步骤 （9）连接发电机线束插头（图2-15）。 （10）安装前排气管，降低车辆，安装传动皮带。 （11）连接蓄电池负极电缆。 图2-15 安装发电机线束插头 学习拓展 汽车用无刷交流发电机是指无电刷、无滑环的交流发电机。 无刷交流发电机有爪极式、励磁机式、永磁式和感应子式四种，其中爪极式和感应子式比较常见。 1.爪极式无刷交流发电机 爪极式无刷交流发电机的结构与一般交流发电机大致相同，其不同之处在于励磁绕组是静止的，不随转子转动，所以绕组两端可直接引出，不需要滑环和电刷。 学习拓展 1.爪极式无刷交流发电机 （1）爪极式无刷交流发电机的结构。 如图2-16所示，励磁绕组5装在发电机中部的磁轭托架10上，磁轭托架用螺栓固定在端盖7上。尽管磁极3、4转动，励磁绕组并不转动。两爪极3、4中，只有爪极4固定在转子轴6上，另一爪极3则用非导磁材料将其与爪极4固定在一起。当带轮带动转子轴6旋转时，爪极4就带动另一爪极3一同在定子内转动。固定两爪极的常用方法有非导磁连接环固定法和铜焊接法。在爪极3的轴向制有大圆孔，磁轭托架10由此圆孔伸入爪极3和4的腔室内，磁轭托架10与爪极3以及转子磁轭之间均需留出附加间隙g1和g2以便转子转动。 图2-16 爪极式无刷交流发电机的结构 1-定子绕组；2-定子铁芯；3、4-爪型磁极；5-励磁绕组；6-转子轴；7、8-端盖； 9-机座；10-磁轭托架 学习拓展 1.爪极式无刷交流发电机 （2）爪极式无刷交流发电机的优点。 没有电刷和滑环，不会由于电刷和滑环的磨损而接触不良造成励磁不稳定或发电机不发电等故障；工作时不会产生火花，减少了无线电干扰。 （3）爪极式无刷交流发电机的缺点。 两块磁极间的连接工艺困难；主磁路中增加了两个附加气隙g1和g2，要想获得同样大小（与有刷发电机相比）的输出功率，就必须加大励磁绕组的励磁能力；两个爪极之间连接的制造工艺比较困难。 学习拓展 2.感应子式交流发电机 如图2-17所示，感应子式交流发电机由定子、转子、整流器和机壳组成。它的转子由齿轮状硅钢片铆成，其上设有若干个沿圆周均匀分布的齿形凸极。 图2-17 感应子式交流发电机的结构 学习小结 （1）带有电刷的交流发电机主要由转子总成、定子总成、整流器、前后端盖、电刷、调节器、风扇及皮带轮等组成。 （2）带有电刷的发电机转子产生磁场，定子产生三相交流电，整流器是把定子产生的交流电变成直流电，电压调节器是发电机的输出电压恒定在13.5~14.5V。 （3）整流器按照二极管的数目可以分为6管式、8管式、9管式和11管式。 （4）调压器分为触点式调压器、电子晶体管式调压器、集成电路调压器和电脑控制调压器。 $$