3.3　交流发电机

汽车用交流发电机通常是指硅整流式交流发电机，它与电子电压调节器一起构成了汽车的第二电源。

3.3.1　交流发电机的外形与电路图形符号

交流发电机在车辆上由发动机通过皮带进行驱动，在怠速以上转速时，除向所有用电设备供电外，还对蓄电池进行充电。

（1）交流发电机的外形　常见的交流发电机主要有有刷交流发电机与无刷交流发电机两大类。图3-5（a）所示为有刷交流发电机外形，图3-5（b）所示为无刷交流发电机外形，图3-5（c）所示为整体式（内含电压调节器）交流发电机外形。

（2）交流发电机的电路图形符号　表3-3所示为交流发电机的电路图形符号。

3.3.2　交流发电机的类型

交流发电机的类型较多，根据分类方式的不同有多种形式，具体情况见表3-4。不同的交流发电机内使用的整流二极管数量也有一定的差异。

3.3.3　交流发电机的结构

（1）普通交流发电机的结构　图3-6（a）所示为普通交流发电机的结构，其主要由转子总成、定子总成、整流器、电刷组件、端盖、风扇和带轮等组成。

（2）无刷交流发电机的结构　图3-6（b）所示为爪极式无刷交流发电机的结构，其主要由转子总成、定子总成、整流器、磁轭、端盖、风扇和带轮等组成。

3.3.4　不解体判断交流发电机的好坏

交流发电机由转子、定子、整流器、端盖、带轮等组成。其中任一部件或零件异常均会导致发电机工作不良。由于发电机的拆卸和安装相当麻烦，故在分解发电机之前，一定要确认其确有故障后，方可解体进一步查找故障原因。确认发电机是否有问题的方法通常有以下几种。

（1）直观检查　交流发电机在解体前，可通过外观检查，初步判断出故障的可能部位，这样可有的放矢，会使检修速度加快。解体前的检查主要有以下几方面。

① 检查外观与间隙。检查外壳、挂脚等处有无裂纹及损伤等。手持带轮前后左右摆动，以判断前轴承轴向及径向的间隙是否变大。

② 检查阻力。转动转子，检查轴承阻力、噪声以及转子与定子之间有无摩擦噪声及异常响声。当发现阻力较大时，可拆除电刷再试，以确定阻力是来自于电刷还是来自于轴承。

③ 检查转子轴是否弯曲。转动转子轴，目测检查带轮的摆差（摆头）大小，以判断转子轴是否弯曲。

（2）手动判断

① 用一直流电源（6～12V）给发电机磁场线圈励磁（即将电源的负极接地，正极接发电机磁场接线柱）；并将电压表红、黑表笔也分别接到发电机电枢接线柱与地线间。

② 用手尽量高速转动发电机带轮并观察电压表。正常的发电机电压应达到3～5V（12V电系车型）或5～8V（24V电系车型）。

③ 用1m左右的尼龙绳绕在带轮上，将发电机夹持在台虎钳上，用力拉动绳子使发电机旋转，空载电压可达10～12V（12V电系车型）或20V以上（24V电系车型）。

④ 如果检查结果符合上述规律，说明发电机正常，问题出在其他电路；反之则说明发电机本身确有问题，应解体进一步查找原因。

（3）万用表测压判断

① 先检查调整发电机皮带的张力，然后拆下发电机各接线柱上的导线，另用一根导线将发电机电枢（“+”）和磁场（“F”）两接线柱连接起来。

② 用万用表检测发电机的输出电压。其方法是将万用表拨至直流电压（0～50V）挡，红表笔接发电机电枢（“+”）接线柱，黑表笔接外壳，即搭铁。

③ 启动发动机，并把从发电机电枢（“+”）接线柱上拆下的那根火线碰一下磁场（“F”）接线柱，即对发电机进行励磁，约几秒左右将该线移开，开始缓缓地提高发动机转速。

④ 观察万用表上所指示的电压值。若该电压值会随发电机的转速升高而逐渐增大，则说明被测发电机工作基本正常，问题出在其他部分。若万用表指针不动（无电压值），则说明发电机未发电，其内部可能有零件或部件不良，应进一步解体检查。

（4）用试灯判断

① 在发动机熄火状态，接通点火开关，用直流试灯的一端接磁场（“F”）接线柱，另一端接外壳。如试灯亮，则说明发电机励磁电路良好；如试灯不亮，则说明调节器有问题。拆下电枢（“+”）接线柱上的线头后启动发动机，使其以稍高于怠速的转速运转，再用试灯的一端触外壳，另一端触“+”接线柱。灯不亮或为暗红光，则说明交流发电机内部有问题。

② 也可以将“+”与“F”接线柱上的线头都拆下，接上试灯后启动发动机并慢慢提高转速，观察试灯。如果试灯随发动机转速升高亮度也增强，则为调节器有问题；如果试灯一直发红或亮度无明显变化，则为交流发电机内部有故障，例如个别二极管损坏，定子绕组某相松脱、短路等，应进一步解体检查。

（5）整流电路的检测判断　将数字式（万用表）置于二极管挡或机械式万用表电阻挡，如图3-7（a）所示，红表笔接发电机“E”端，黑表笔接“B+”或“D+”，读数应小于1V。如果读数为0或∞，说明整流器损坏；交换表笔，读数应为∞，否则也表明整流器损坏。

（6）磁场电路的检测判断　将万用表置于R×1挡，黑表笔测发电机“F”端［图3-7（b）］，红表笔测“E”端（对换表笔也一样），其正常电阻应为3～5Ω。如果阻值为0，说明磁场绕组短路或搭铁；如果阻值为∞，则说明磁场绕组断路、电刷与滑环间接触不良。

经采用上述方法检查后，如果是整流器、电刷、电刷架损坏，可在不解体的情况下更换整流器、电刷或电刷架。

3.3.5　交流发电机的拆卸与安装

经采用上述方法确认发电机有故障后，下一步就要对发电机本身进行拆卸（解体）了。交流发电机的安装是拆卸的逆过程，目前各种车型上使用的交流发电机的结构都有一定的差异，因此其拆卸顺序也不相同。

（1）交流发电机的分解图　图3-8所示为普通交流发电机的分解图，拆卸后清洗时，对绕组、散热板及全封闭轴承等宜用干净的棉纱擦拭去表面的尘土、污垢等。

图3-9所示为无刷交流发电机的分解图，这类发电机的励磁绕组是不动的，故其励磁绕组的两端引出线是直接引出的，拆卸时应注意到这一点。

（2）交流发电机的拆卸要点指导

① 清除发电机外部的灰尘和油污，并在前后端盖和铁芯上做出装配记号；拧下转子轴前端的固定螺母，拆下带轮和风扇。

② 拆下前端盖上的几个固定螺栓，用木锤轻轻敲击并拆下前端盖；拆下后端盖轴承油封盖，拧下轴子轴后端的固定螺母，使用专用工具将转子轴从后端盖上顶出。在取下转子总成时，注意不要让电刷弹簧从电刷架内弹出而丢失。

③ 拆下定子三相绕组与整流二极管之间的连接导线。其方法通常是用电烙铁将某些焊点熔化。例如有个别发电机定子绕组A、B、C的三线是用焊锡焊接在二极管中心柱上，此时应用电烙铁将线端头烫下来。但应注意定子三相绕组起端三根引线所接的位置。

④ 拆下整流元件板。元件板与后端盖之间的绝缘垫切不可拆坏或丢失；拆下电刷和电刷架。拆卸时，要注意磁场接线柱上的绝缘套不要丢掉。

3.3.6　转子总成

图3-10（a）所示为转子总成外形，图3-10（b）所示为转子总成分解图。转子总成用来在发电动机工作时建立磁场。它主要由爪极、磁场绕组、磁轭、滑环和转子轴组成。

（1）结构特点　两块由低碳钢制成的爪极压装在转子轴上，每块爪极上都有6个鸟嘴形磁极。两块爪极的中间装有磁场绕组。两个滑环压装在转子轴上，它们彼此绝缘并与轴绝缘，磁场绕组的两端分别焊接在两个滑环上。

（2）转子总成的检测与维修　当转子的磁场线圈有短路、断路、搭铁故障，或滑环污损时将会造成不充电、充电电流过小或充电电流不稳定的故障。

1）磁场线圈搭铁的检测　磁场线圈搭铁，是指线圈、线圈引线或滑环绝缘破坏，直接与转子轴或爪极相连通，把本来应该与外壳绝缘的部位变成了导体。检查时，将万用表置于R×1k或R×10k挡，如图3-11（a）所示，将两表笔分别接爪极和两个滑环中的任意一个，检测到的阻值应为∞。如阻值为0，则为搭铁故障。

2）磁场线圈断路、短路的检测　磁场线圈断路是指线圈内部导线中断或引线折断、脱焊，使线路不通。磁场线圈短路是指线圈导线绝缘被破坏，造成部分线圈匝间相通，使线圈电阻值减小。磁场线圈的断路及短路可用万用表进行检查，检查时，用万用表置R×1挡，按图3-11（b）所示，用万用表两表笔测两滑环之间的电阻值，应在3～5Ω范围内（不同型号发电机有一定差异）。

如果电阻值为无穷大，表明磁场线圈断路；如果电阻值小于规定值，表明磁场线圈短路。磁场线圈出现断路与短路时应予修理或更换转子总成。

3.3.7　定子总成

硅整流发电机的定子也称电枢，是产生三相交流电势的部分，在发电机工作时，它与磁极磁场相互作用产生感应电势。

（1）组成与连接方式　硅整流发电机的定子总成主要由定子铁芯和三相定子绕组组成，固定在前、后端盖之间，其连接方式如图3-12所示。定子铁芯由内圆带槽的硅钢片叠成，在其槽内安放三相定子绕组。

三相定子绕组可以按星形连接方式连接，即将三相绕组的首端U1、V1、W1分别引出与整流器相连，而将三相绕组的尾端U2、V2、W2接在一起作为交流发电机的中性点，记作N，如图3-12（a）所示。捷达、红旗轿车发电机就采用这种连接方式。

三相定子绕组也可以按三角形连接方式连接，即将三相绕组的首端依次与相邻三相绕组的尾端相接，如图3-12（b）所示。神龙·富康轿车发电机就采种这种连接方式。

（2）定子总成的检测与维修　图3-13（a）所示为定子总成外形，先对定子总成进行检查，看定子铁芯有无碰损或擦伤。如果定子铁芯损坏严重，应更换定子总成。

1）定子绕组断路与短路的检测　定子绕组断路，是指绕组内部开路，或绕组引线折断、脱焊，使线路不通。定子绕组短路，是指绕组间导线绝缘破坏，致使部分线圈匝间相通，使线圈电阻值减小。定子绕组的断路或短路可先通过外观检查，仔细检查导线是否折断，各线头连接是否脱焊和烧焦。外部检查无问题时，再用万用表进行检查。

将万用表置于R×1挡，用烙铁先烫开定子绕组引线，如图3-13（b）所示，将万用表的一表笔接定子线圈中性点，另一表笔分别接在每相绕组的头（首）端，阻值一般不大于1Ω，且三相绕组阻值相等。若测得的电阻为0，则为绕组短路；若测得的电阻为∞，则为绕组断路。也可采用测两绕组间电阻的方法来判断故障原因。

2）定子绕组搭铁的检测　定子绕组搭铁，是指绕组导线绝缘层破坏，直接与定子铁芯相连通。定子绕组搭铁可用万用表电阻挡或交、直流试灯进行检查。采用万用表检测时，将万用表置于R×1k或R×10k挡，然后将万用表一表笔接定子铁芯，另一表笔分别与定子绕组各引线相接，其阻值应为∞。如电阻为0或有电阻值存在，则说明定子绕组有搭铁之处，应予修理或更换定子总成。

3.3.8　整流器

整流器的作用是利用整流二极管的单向导电性把交流发电机定子绕组输出的三相交流电变为直流电。

（1）整流器的外形和硅整流二极管的外形与符号　图3-14（a）所示为整流器的外形，整流器由整流板与整流二极管组成，最基本的整流器是由6个整流二极管（通常称其为6管）组成。这6个整流二极管中有3个为正极二极管［其外形与电路图形符号如图3-14（b）所示］，压装在同一块元件板上，称为正极板，另3个为负极二极管［其外形与电路图形符号如图3-14（c）所示］，安装在负极板上，也可直接安装在后盖上。

（2）硅整流器的类型与电路结构　硅二极管组成的整流器主要有6管型（6个整流二极管，以下类推）、8管型、9管型及11管型。

1）硅二极管整流器为6管型　它是基本和常用的形式，它与交流发电机定子三相绕组之间的连接方式如图3-15所示，6个管子组成三相桥式整流电路。

2）硅二极管整流器为8管型　8管型利用6个管子组成三相桥式整流电路，另外2个管子作为发电机定子绕组中性点二极管，主要是利用发电机中性点电压来提高输出功率。具体连接方法如图3-16（a）所示。

3）硅二极管整流器为9管型　9管型利用6个管子组成三相桥式整流电路，另外3个整流二极管作为激励二极管，专门用来提供激励电流。具体连接方法如图3-16（b）所示。

4）硅二极管整流器为11管型　11管型利用6个管子组成三相桥式整流电路，另外2个二极管作为发电机定子绕组的中性点二极管，剩余3个二极管作为激励二极管。具体连接方法如图3-16（c）所示。

（3）硅整流器二极管的检测

在检查整流二极管之前，应先将发电机定子三相绕组与二极管完全脱开，即用电烙铁将二极管烫开，然后再对其进行检查。

对二极管主要检查其是否出现短路（PN结击穿）及断路故障。如果出现这些故障，二极管则不能保证其单向导电性。

在交流发电机中，由于发电机型号的不同，二极管安装的方法是不同的，有的把二极管中的正、负极管分别安装在元件板与后端盖上，也有的将其装在印制线路分开的正、负侧板（元件板）上，但对二极管的检查方法却基本相同。

1）正极型二极管

① 如图3-17（a）所示，选用万用表“+”表笔接二极管的引线，“-”表笔接其外壳，此时万用表所指示的读数为反向电阻，应大于10kΩ。

② 如图3-17（b）所示，对换红、黑表笔，即用万用表的“+”表笔接二极管的外壳，“-”表笔接其引线，测量二极管的正向电阻，阻值应为8～10Ω。

若使用不同规格、型号的万用表来测量，测得的电阻值可能有所不同，但其变化规律是相同的，均可参照上述结果来分析判断二极管的好坏。

2）负极性二极管

① 如图3-17（c）所示，用万用表负表笔接二极管的外壳，红表笔接其引线，此时万用表的读数为正向电阻，阻值为8～10Ω。

② 如图3-17（d）所示，对换红、黑表笔，再按上述方法测量，所测值为反向电阻，其值在10kΩ以上。

在对正、负极型二极管的正、反向检测时，若测得的电阻值均为0，则说明该二极管击穿短路；若测得的正、反向电阻为无穷大，则表明该二极管断路。

3.3.9　电刷组件

图3-18（a）与（b）所示为两种电刷组件。电刷组件通常安装在后端盖上，主要由电刷、电刷架、电刷弹簧及磁场接线柱等组成。

（1）电刷组件的结构形式　交流发电机电刷组件的结构形式主要有两种：一种为电刷架可以直接从发电机的外部进行拆装，即外装式，这种方式的电刷拆装与更换在发电机的外部进行，十分方便，故应用相当广泛；另一种为电刷架不能从发电机外部进行拆装，即内装式，拆卸这类电刷架必须对发电机进行解体，拆装十分不便，故现在已经很少采用。

（2）电刷组件的检修

① 检查电刷架有无破损、裂纹，电刷在电刷架内活动是否自如。如有破损或裂纹，或发现电刷在电刷架内活动受阻，均应更换电刷架。

② 检查电刷弹簧是否变形、折断或老化失去弹性。如果弹簧变形、折断或老化失去弹性，则应更换新件。

3.3.10　端盖、风扇和带轮

端盖属于发电机的外壳部分，风扇和带轮安装于发电机前端，具体情况如下。

（1）端盖　端盖分前端盖（驱动端盖）和后端盖（整流端盖）。其作用是支撑转子并封闭内部构件，以便安装和调整。它们均由铝合金制成，中心有球轴承，外端有通风孔和3～4个组装螺孔。后端盖内装有电刷架。图3-18（c）所示为后端盖外形。

（2）风扇及带轮　发电机前端外侧装有带轮。它由发动机通过驱动皮带［图3-18（d）］进行传动，带轮后面装有风扇，并在前、后端盖开有通风口。当风扇随带轮一起转动时，空气便由后端盖通风口流入，经发电机内部从前端盖通风口流出，对发电机进行散热。