《发电机拆装》
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机电工程系1绪论 ..............................................................1
1.1引言.........................................................1 1.2发电机拆装的目的及意义.......................................1 2发电机的拆装 ......................................................9
2.1发电机拆装一般步骤...........................................9 2.2 注意事项 ....................................................9 3发电机的故障检测 .................................................10 3.1发电机定子绕组的检测........................................10 3.2整流器的检修................................................12 4结束语 ...........................................................14
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1绪论
1.1引言
随着我国汽车市场的迅速发展，汽车的保有量大幅的增加轿车也不在是奢侈品，大家都知道发动机是汽车的心脏，是整个汽车的技术核心。而发电机呢也随着汽车的发展，人们生活水平的日益提高，为提高驾车的舒适性，驾车的方便性，发电机也随之发展的越来越快。其目的就是为了适应当代社会的汽车发展状况。交流发电机呢乃是汽车电器的主要电源。随着汽车行业的发展，显而易见，其主要发展发面是主要在为驾驶者的舒适性，安全性，以及方便性而努力。而其以上的优点由于其汽车上的电气设备是离不开的。然而交流发电机又是汽车电器的主要电源。可见，交流发电机在当代为了其舒适性、安全性而努力发展的汽车及其行业上的重要性。所以要学好发电机，如果能设计出属于自己的，并且具有相当水平的交流发电机，那该是多么的令人兴奋地一件事啊！我们之所以学习发电机不只是为了简单的学习其如何维修，应该加入自己的想法在里面，假设自己是交流发电机的设计者，自己应该如何去完善这款发电机，我们人类的前进历程就是在不断地改革，创新中发展的，所以我们也要沿着这条路继续其那人的征程。
1.2发电机拆装的目的及意义
（1）加深对汽车用硅整流发电机构造及工作原理的理解； （2）熟悉硅整流发电机拆装操作顺序。 硅整流发电机的结构
硅整流发电机主要由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇及皮带轮、电刷及电刷架等6个部分组成。
1.转子
转子的作用是产生旋转磁场，其结构如图3-1所示。转子轴上压装有导磁铁心(也称磁扼)，铁心上绕有励磁绕组，两块爪极压装在转子轴上并与铁心压紧，
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绕组的两端线引出后，分别焊接在两个彼此绝缘的滑环上。电刷与发电机滑环紧密接触。当电刷与电源接通时，励磁绕组有电流通过，产生磁场。两块爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极。于是在转子的表面形成了N, S极相互交错的六对磁极，磁极的分布，见图3-2。
图3-1 转子的结构
图3-2 转子磁极分布
2.定子
硅整流发电机的定子又叫电枢，它的作用是产生三相对称交流电。定子由铁心和绕组两部分组成。铁心由圆环状相互绝缘的硅钢片叠成，其内圆有沟槽，定子绕组就嵌装在沟槽内。JF1522A型发电机的结构，如图3-3所示。
三相绕组的形状、尺寸完全相同，对称地安装在定子铁心的槽内，三相绕组一般为星形连接形式。
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图3-3 JF1522A型发电机的结构
1-紧固螺母及弹普热圈;2-带轮;3-风扇;4-前轴承盖;5-前端盖;6-半圆键;7-宗位套筒;8-前轴承(个封闭式);9-轴承蒸紧固螺栓;10-转子总成;11-后轴承(个封闭式);12-电刷;13-电刷架;14-定子总成;15一后端盖;16-正极管;17-负极管;18-绝缘板;19-搭铁散热板;20-绝缘散热板;21-防护罩;22-防护罩固宗螺钉;23-拉紧螺栓
3.整流器
整流器的作用是将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。
硅整流发电机的整流器一般是由六只二极管组成的三相桥式整流电路。整流二极管的外形如图3-4所示。二极管的外壳和中心引线分别是它的两个电极。按中心引线极性的不同，二极管有两种形式:一种是中心引线为二极管的正极，称正极管;另一种是中心引线为二极管的负极，称负极管。便于区分，正极管管壳的顶部涂有红色标记，负极管则涂有黑色标记。负极管压装在后端盖上，正极管压装在元件板上。元件板与后端盖绝缘并通过与后端盖绝缘的螺栓引出，作为发电机的火线接线柱，标记为“电枢”或“+”。
图3-4 极管的外形及安装
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元件板由铝合金材料制成，以利散热，它固定在后端盖内。有些发电机将同一极性的整流元件直接制作在一块散热板上，制成如图3-5所示的整体式整流器。这种形式的整流器只要有一只二极管损坏，整个整流器即报废，但整体式整流器更换维修方便，因而应用也较广泛
图3-5 整体式整流器
4.前、后端盖
前、后端盖上均有轴承座孔，用于安装转子轴承以支撑转子。两端盖分别有挂脚，利用挂脚和调整臂将发电机安装固定在发动机上，改变调整臂的固定位置可以调整传动皮带的松紧程度。
前后端盖用铝合金材料制成，铝合金是非导磁材料，它既可以防止漏磁，又具有良好的导热性能，有利于散热。
5.电刷及电刷架
电刷架安装在后端盖上。两电刷分别装在电刷架的两个方形孔内。电刷用石墨粉压制而成，带有一条多股铜质引线。电刷外端装有弹簧，依靠弹簧使电刷与滑环紧密接触。电刷架结构有两种形式，一种是拆装电刷在外部进行，另一种是拆装电刷必须在发电机内部进行。
两电刷的引线分别接后端盖上的两个接线柱，按接线柱形式的不同，发电机被分成内搭铁和外搭铁两种形式。其中，内搭铁式发电机的一个接线柱与后端盖绝缘，称为“磁场”接线柱，标记“磁场”或“F\"，另一接线柱与后端盖直接接触(搭铁)，称为“搭铁” 接线柱，标记“搭铁”或“-”。外搭铁式发电机的两接线柱都与后端盖绝缘，分别标记\"F1\"、\"F2\"。工作时，励磁绕组的一端须经调节器在发电机外部搭铁。两种发电机励磁绕组的接法见图3-6。
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图3-6 励磁绕组的搭铁形式
6.风扇及皮带轮
风扇一般用低碳钢板冲压而成，在发电机工作时，对发电机强制通风冷却。皮带轮一般用铸铁或铝合金铸造而成，有双槽和单槽之分
发电原理
硅整流发电机的三相定子绕组是对称的。即每相绕组的个数及每个线圈的匝数都相等，
绕组的绕法也相同，且按相同的规律分布在定子铁心的槽中，它们之间互差120°电角度，绕组的接法见图3-7(a)。
三相交流电动势分别用eA、eB、eC表示，其瞬时值方程为:
式中:Em—每相电动势的最大值;
E—每相电动势的有效值;
w—角频率(
) , f为交流电的频率，与发电机的转速成正比)。
硅整流发电机每相绕组产生的交流电动势的有效值与发电机的转速和磁通的乘积成正比，可表示为
:发电原理如下:
当励磁绕组有电流通过时，转子的两块爪极被磁化，形成了N, S极相互交错的三对磁场。发电机工作时，磁场同时旋转。于是，定子三相绕组与磁场
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发生相对运动，定子绕组切割磁场磁力线，产生感生电动势。三相定子绕组所产生的感生电动势是频率相同、最大值相同、相位相差120。的三相对称正弦交流电动势
式中:C1—电机常数(与发电机的结构有关);
n—发电机转速;
Φ—磁场磁通。
发电机的三相绕组与整流器连接在一起时，三相绕组向整流器输出三相交流电，发电机输出的交流电压uA , uB, uC也是对称的，电压波形见图3-7 (b)。
图3-7 三相桥式整流器整流原理
整流原理 1.二极管的导通原则
整流器的作用就是利用二极管的单向导电性，通过三相桥式整流电路，将电枢绕组产生的三相交流电转换成直流电。硅二极管具有单方向导电特性，只要二极管正极的电位交于负极电位，管子呈低电阻，处于“导通”状态，反之管子呈交电阻，处于“截止”状态。电枢绕组输出的三相交流电，在某一瞬间，有一相电压最高，同时还有一相电压最低，接在电压最高的相线上的正极管获得正向电压导通。同时，接在电压最低的相线上的负极管也获得正向电压导通(此时相线上的电位低于接地电位，或者说，接地电位高于该相线电位，因而该二极管导通)。其余四个二极管皆因承受反向电压而截止。由于这两个二极管的导通，整流器的“+”端电位最高，“-”端电位最低，将发电机两相线之间的电压(线电压)加在负载R上。
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2.整流器工作过程
不同形式的发电机，整流器二极管的数量也不同，下面分别介绍整流器工作过程与作用。
(1)普通(六管)整流器普通整流器见图3-7 (b)。整流过程为:在t1~t2时间内，A相电压最高，B相电压最低，因而二极管V,, VQ导通。电流由A点→V→负载R→V4→B点。
在t2~t3时间内，A相电压仍最高，但此时C相电压最低，故V1, V6导通，电流由A→V1→负载R→V6→B;在t3~t4时间内，V3, V6导通;在t4~t5时间内，V
3、V2导通。
依此类推，六只二极管两两轮流导通，于是，将电枢绕组产生的 三相交流电转换为直流电，向负载R供电。输出电压波形如图3-7 (c)所示。
发电机经整流后的直流电压与每相电动势的有效值成正比，可表示为: 式中:C为电机常数。
有些硅整流发电机把中性点用导线引出，接在中性点接线柱(一般用“N\'’标记)上。这一电压常用来控制充电指示灯或某些继电器。中性点输出的整流原理如下(见图3-7 )。
在0~t2时间内，由于V4导通，中性点负载的电流由三相绕组中性点→中性点负载RN→搭铁→发电机“-”→VQ→发电机B相首端构成回路，将uB反向加在RN上。
在t2~t4时间内，导通的V6，将uC反向加在RN上;在t4~t6时间内，导通的V2，将
uA反向加在RN上，即导通负极管将与其相接的那相电压反向加在中性点负载上，其输出波形见图3-7 (d)。显然中性点电压UN的平均值是发电机输出电压的一半。
图3-7 三相桥式整流器整流原理
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(2)九管整流器九管整流电路见图3-8，它是在六管整流器的基础上增加了三只较小功率的正极管，形成了两个三相桥式整流电路，且独立整流，由三只小功率正极管与三只负极管构成的整流器用来输出发电机的励磁电流，因此三只小功率正极管被称为励磁二极管。
图3-8 九管砖整流发电机原理电路
采用九管整流器的目的是用来控制充电指示灯，原理是:
.发电机不发电或其电压低于蓄电池时，发电机励磁电流由蓄电池通过点火开关SW,充电指示灯L，经电压调节器，到发电机励磁绕组，充电指示灯被点亮，表明发电机不对蓄电池供电。
.当发电机电压达到或超过蓄电池端电压时，B+与D+电位相同，发电机开始对蓄电池充电，这时，发电机励磁电路变为:发电机D+→电压调节器→发电机励磁绕组→搭铁一发电机负极构成回路。
.充电指示灯熄灭，表明发电机对蓄电池充电。
(3)带中性点整流管的整流器某些发电机在其中性点和发电机正、负极间分别接一个较小功率的整流二极管，见图3-9。其作用是对中性点处的高次谐波进行整流，将其输出电流叠加在输出端，以提高发电机的输出功率。实践证明，发电机接入中性点二极管后，当发电机转速达到5000r/min时，功率可提高10%~15%。
图3-9 带中性点整流管的整流器
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2发电机的拆装
2.1发电机拆装一般步骤
1）发电机的解体
（1）按发电机数量划分小组，准备好实习报告；
（2）拆下（本文来自 电子商务论文 http://www.daodoc.com，转载请保留。）后轴承盖及油封，旋下转子轴紧固螺母；
（3）拆下前、后端盖的紧固螺钉，使装有转子的前端盖与装有定子的后端盖分离，并在前后端盖及定子铁芯上同作一记号，以便装复时用；
（4）拆下皮带轮紧固螺母，取下皮带轮、风扇、半圆键，使转子与前端盖分离，注意不要使定子线圈引线拉断；
（5）拆下前轴承盖，取出前轴承；
（6）拆下后端盖上的防护罩；
（7）拆除元件板上的定子线圈线端的连接螺母与中性线线端的连接螺母，使定子与元件板（散热板）分离，取出定子总成。
（8）拆下后端盖上紧固元件板总成的螺母与电枢接线柱的紧固螺母，取下元件板总成。
在解体过程中，不能用手锤敲击转轴，使转子和前端盖、定子和后端盖分离。若遇转子轴与轴承配合过紧时，应当使用拉力器拆卸，如无拉力器，可用木锤轻击使之分离。
2）发电机的装复
装复发电机时，按上述解体相反顺序进行，但应注意，首先在轴承中加1～3号复合钙钠基润滑脂，但轴承内填充润滑脂的量不宜过多，以免易发生溢出而溅在滑环上，造成电刷接触不良。
2.2 注意事项
（1）拆装过程中不得丢失、损坏和漏装零部件；
（2）拆装中有问题应及时向指导教师报告；
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（3）拆装完后，应清洗、收理好所有工具。
3发电机的故障检测
3.1发电机定子绕组的检测
1)直观检查
.检查绕组外露部分导线有无断路，绝缘有无损坏。
.若有断路，可将断路处的导线两端头刮净，取同样直径一段导线，搭接在断路处焊牢。焊剂用松香酒精焊膏或单用松香皆可，不得使用酸性焊膏。
.焊接完毕后，进行绝缘处理:先用布带包扎，然后涂绝缘漆烘干。
2)用万用表测量
.侧定子三相绕组的通路断路。万用表的一表笔接三相绕组的中性点，另一表笔分别接绕组的三个首端(见图3-14)。
图3-14 判断定子续组有否断路
电阻值应接近0且相等。如果有一相电阻值为无穷大，则该相断路。因绕组的电阻值很小，在侧量绕组的电阻值时，用数字式万用表显示更为清楚。
.侧量三相绕组与铁心的绝缘情况。将万用表的一表笔接定子铁心，另一表笔接任一绕组的首端(见图3-15)，如指示无穷大，说明绕组绝缘良好。如指示为零或电阻很小，说明至少有一相绕组搭铁。
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图3-15 检查定子续组与铁心的维缘情况
.判断搭铁绕组。将中性点烫开，使三相绕组导线分离。然后将万用表的一表笔接定子铁心，另一表笔分别接三个绕组的首端(见图3-16)，如测得某一相电阻为零或电阻极小，说明该相绕组已搭铁或绝缘不良。对搭铁绕组仔细观察，发现搭铁部位，可做应急包扎绝缘处理。如不能处理，或定子绕组已烧坏发黑，应折除重绕。
图3-16 判断定子搭铁续组
.绕组之间绝缘的侧量。烫开三相绕组的中性点，将万用电表的一表笔接一相绕组的首端，另一表笔分别接其余两个绕组的首端，正常值应为ac。如某次侧得的阻值为零或有一定数值，说明该两相绕组短路或绝缘不良。
.定子绕组的重新制作。首先折除旧绕组，并将线槽清理干净。同时记录每相绕组线圈的个数，每个线圈的匝数、导线线径及绕组的安装位置等参数。按原参数重新绕制线圈，在定子槽内垫一层复合聚醋膜，再把线圈嵌装于定子槽内，用竹楔楔紧，最后浸漆烘干。
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3.2整流器的检修
1)正极管的测量[见图3-17(a)]
.将万用表拨到Rx1档，红表笔接元件板，黑表笔分别接三只管子的引线，侧得的电阻值应为8~10Ω;
.万用表拨到Rx1K档，黑表笔接元件板，红表笔分别接三只管子的引线，侧得的阻值应为10kΩ以上。
.若某整流管两次侧得的电阻值都为零，表明该整流管已击穿损坏。
.若两次侧得的电阻值均为无穷大，表明该整流管已断路损坏。
2)负极管的测量[见图3-17 (b))
.用万用表Rxl档，黑表笔接后端盖，红表笔分别接三只整流管的引线，电阻值应为8~10Ω;
.万用表拨到Rxl K档，红表笔接后端盖，黑表笔分别接三只整流管的引线，电阻值应在10kΩ以上。
.若某整流管两次侧得的电阻值都为零，表明该整流管已击穿损坏。
.若两次侧得的电阻值均为无穷大，表明该整流管已断路损坏。 图3-17 二极管的测量
3)整流管的更换对于整体式整流器，一旦发现有整流管损坏，须更换整个整流器。
对压装整流管式整流器，若有整流管损坏，可按图3-18的方法更换整流管。
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图3-18 二极管的拆装
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4结束语
通过这次拆装实习，让我深刻的体会到做任何事情都必须认真对待，都必须付出汗水和努力。当然这次实习也达到了我预先的目的，让我对发动机及变速器等汽车大型组件有了一个很深的认识，以前只有在课本上的感观性的认识，这次则是实践中的深入性的认识。通过这次实习使我们学到很多书本上学不到的东西，多多少少的使我们加深了对课本知识的了解。这次拆装实习不仅把理论和实践紧密的结合起来，而且还加深了对汽车组成、结构、部件的工作原理的了解，也初步掌握了拆装的基本要求和一般的工艺线路，同时也加深了对工具的使用和了解。提高了我们的动手能力，而且也增进了我们团队中的合作意识，因为发动机不是一个人就能随便能够拆卸得下来的，这就需要我们的配合与相互间的学习，通过这次实习我们收获颇丰，不仅是知识方面，而且在我们未来的工作之路上，它让我们学会了如何正确面对未来工作中的困难与挫折，是一次非常有意义的经历。
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