闽仙无刷发电机原理和使用要求.docx

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闽仙无刷发电机原理和使用要求

第一部分无刷发电机的结构和原理

交流发电机简介

汽车用的发电机是三相交流发电机。

原理是通过旋转磁场把机械能转变成电能。

再通过二极管整流后输出的直流电来供汽车上电器设备用电并对蓄电池充电。

交流发电机的分类

•按发电机是否带有调节器可分为整体式交流发电机（内置调节器）与交流发电机（外置调节器）。

•发电机磁场线圈输出端在发电机内部搭铁，称为内搭铁式发电机；磁场线圈输出端通过发电机调节器在发电机外部搭铁的，叫外搭铁式发电机。

•分为有刷发电机与无刷发电机。

•按是否带有真空泵可分为带泵交流发电机与非带泵交流发电机。

•按磁场方式分：

电磁发电机和永磁发电机。

按电机整流组件二及管的个数，可分为6管、8管、9管及11管交流发电机等。

8管发电机在中性点增加了两个二极管，使三相绕组的三次谐波在中性点叠加，经整流后可将发电机的输出功率提高10%-15%。

9管发电机增加了三个功率较小的激磁管，可用充电指示灯来表示发电机的工作情况，省去了结构相对复杂的继电器。

11管发电机增加了两个中性点二极管，三个激磁二极管3A—5A。

交流发电机的结构

由皮带轮、风叶、前端盖总成、转子总成、内定子线圈、外定子线圈、后端盖总成、硅整流桥、调节器、真空泵总成。

⑴

本公司生产的无刷发电机，能够适应灰尘、潮湿的恶劣环境。

其优点如下：

无刷发电机是把励磁线圈固定在电机后端盖上，不随着转子转动。

与有刷发电机相比，省去了电刷、集电环等易损件，不会因灰尘、电刷的损擦失圆，引起的打火花、接触不良、引起不发电。

无刷电机具有可靠性好，使用寿命长的特点。

⑵

有刷发电机易引起的故障主要如下：

•转子绕组引线至集电环间捆绑固定不好或绕组内圈与磁轭处松动，在高速工作时由于离心力、振动而甩断导线。

•绕组引线与集电环焊接处因焊接质量和其它原因脱焊，集电环与转子轴间配合松动，引起的断线。

•电刷自然磨损或松动；电刷弹簧卡死、折断；集电环烧蚀或失圆，造成激磁电流减少或不能通过，以致转子磁场不能正常建立。

•集电环与电刷接触面接触不良，如有灰尘/油污或滑环与电刷高速磨合时，产生发热或失圆打火花,使集电环表面烧蚀，接触电阻加大，造成转子不能正常工作。

•而无刷发电机可避免上述故障。

⑶

•整体式交流发电机，即发电机内置调节器：

调节器与发电机是配合使用，它是通过控制发电机励磁电流来稳定电机的输出电压，内置调节器的发电机质量可靠。

•带泵发电机--发电机后部带真空泵：

真空泵抽气，作为汽车刹车制动助力，有利于简化结构，降低整车的成本。

整流桥的作用和原理

•交流发电机发出三相交流电，但汽车上的用电设备和蓄电池都是直流电。

整流桥的功能是将交流电转变为直流电。

•整流桥的正向测试如图所示：

（表笔互换是反向数值是无穷大）

整流组件常见故障

常见故障主要是因二极管的正向或反向工作电压过高、电流过大而击穿，造成二极管的短路、断路故障，使发电机失效。

1、原因分析

•发电机工作时，电源线路或用电设备搭铁短路，造成发电机顺间输出电流过大，使整流桥失效（断路）。

•汽车装有电感的电气设备，发电机有时有高压产生造成整流桥激穿（短路）。

•整流桥自身存在有缺陷（管芯在烧结时虚焊压降大）。

造成整流桥失效。

2、调节器作用

发电机的电压是随着转速的上升而升高，因此需通过电压调节器来控制电压保持在某一稳定电压值。

调节器是一负反馈控制，并在某一规定的电压下起作用，若电机电压高于规定值，“则通过减弱磁场以降低发电机的输出电压”，限制发电机的输出电压不超出某一规定范围。

如：

14V发电机，控制在14.2±0.25V范围内，28V发电机，控制在28.5±0.30V范围内。

3、用万用表测量调节器如图所示：

•调节器内部断路，励磁线圈无电流通过，发电机不能发电，会被用户误判为是发电机的故障。

•调节器内部击穿短路使调节器失控，发电机的电压是随着转速的升高而升高，电压的稳定主要是通过调节器来稳压，调节器失控后，电机的电压不断升高，会烧坏汽车上电器、线路。

（负载时,12V系统,电压>16V;24V系统,电压>30V）

汽车交流发电机的特性

汽车交流发电机的工作特性是以输出特性曲线来表示发电机的特性，是指发电机输出电压保持衡定时，发电机转速与输出电流的关系，通过它可以知道发电机在不同转速下输出功率的大小。

从图中可以知道，在发电机输出电压一定时，随着转速的增加，发电机的 输出电流也逐渐增大。

当转速增大到一定值后，发电机的输出电流不再增大，此时的电流值为发电机的最大输出值。

发电机的额定电流值一般为4000r/min转速的输出电流值。

汽车交流发电机使用参数

14V发电机在使用时电压大于13V,28V发电机在使用时电压大于26V。

发电机使用注意事项

1、电器接线时注意事项

电机使用时必须与电瓶并联工作，各个导线连接处必须牢固、可靠,不得有松动、虚接情况。

车辆供空调导线与其它电器导线不得为同一根导线，供其它电器导线的线径必须满足如下要求：

电流为35A时ф≥6mm2；电流为70A时ф≥13mm2；电流为100A时ф≥20mm2；激磁及信号导线线径ф＝0.75～1.5mm2；发电机输出引线到电瓶及车用电器的连接点应近可能靠近发电机，可减小电压降；电机指示灯输出端标记为D＋，此端与电机B＋端必须接一充电指示灯（2W），中性点输出标记为N，可以接继电器开关、充电指示灯等；相输出标记为W，可以接转速信号传感器、继电器开关、充电指示灯等，其输出电流为最大为500mA。

转速表接转速传感器时，必须知道电机转子爪级的极对数（6或8对极）。

2、机械装配时注意事项

•适当的调整调节臂，保证皮带张紧力适当，拧紧电机各处紧固螺母到规定力矩规范；

•保证电机的安装支架可以满足强度、刚度要求；

•若为带泵电机，保证接于真空泵上的气管、油管畅通。

3、车辆装配及传动系统

检查固定发电机的各紧固螺栓是否松动，调整套、支撑套是否齐全；传动皮带是否达到规定的张紧力，（20-30公斤）如传动皮带过松，高速运转的发电机负载较大时，传动带打滑（会有橡胶糊味）造成发电机发电量降低，同时电机过热影响轴承寿命。

传动皮带过紧可能造成发电机轴承损坏、发电机扫膛或挂脚断裂。

•发电机若与车辆上其它零部件有干涉，其有可能造成发电机短路，烧毁发电机内部电器件；发电机内部电器件也会因长期撞击而损坏；

•检查发电机安装位置与发动机的排气管是否过近，具体规范详见电机使用注意事项；

•带泵发电机应检查各接点是否有润滑油泄漏，特别是发电机壳体内；各管路不得有死折弯。

长期漏油可能造成发电机烧毁。

4、发电机有异响

•运转的发电机有异响：

原因--轴承损坏、电机扫膛、整流管击穿后内部环流声。

检查传动皮带是否过紧，发电机调整套是否有调整余量并与发动机安装支架贴实，发电机振动是否正常。

5、发电机不发电：

用万用表测量发电机电阻是否正常如图所示：

6、发电量低：

皮带轮打滑,外定子一相失效和相间短路,整流桥一相失效（开路）。

定子常见故障及修理

1、外定子组件

定子组件－常见故障有：

绕组短路、绕组断路、定子铁心损坏，短路可分为相间短路、匝间短路和绕组搭铁等。

相间短路和匝间短路可外观检查：

一般可见到线圈烧焦、变色（如变黑）现象，这种现象用万用表测量比较困难，应使用精度较高的电桥用电阻测量，即三相绕组不均衡，电阻值相差很大。

搭铁故障用欧姆表可以查出。

定子铁心损坏一般是转子碰刮、定子绝缘浸漆处理不好，造成槽内线圈在发动机振动条件下出现导线与定子相对震颤磨损，使绝缘纸磨破，造成对地短路。

针对装配来讲，造成对地短路常见的原因是定子引出线处理不好，引出线离电机外壳过近，在检测中没有发现，但在使用中，由于振动、温度的变化，引出线与外壳相碰出现短路。

原因分析

•定子浸漆处理不好绝缘漆没能填满槽内空隙，使导线固定作用减小。

同时导热介质由于气隙存在相对减少，定子线圈的热量不能及时传出，最易引起匝间、相间短路。

•交流发电机使用时环境温度过高，排气管或增加器导线管距离发电机进风口（后端）过近，一方面过热，另一方面使导线散热不利造成热损坏。

•交流发电机输出电流过大，过载使用时间过长（属匹配不合理），超过定子绕组的载流值，使定子绕组因过流而烧毁。

•发电机清洁不好定子线表面油污、油泥过量，散热不良，长时间工作温升过快过高，使绝缘物热老化失效而损坏。

•发电机使用时间过长，自然老化。

•轴承因缺油松动或烧蚀，致使轴承径向间隙过大使转子轴偏心，造成转子与定子碰刮扫膛，使定子绕组局部温升过高而短路或机械性断路。

•前后端盖紧固螺钉紧度不一或部分失效，造成扫膛使定子损坏。

2、维护与预防

•注意定期保养，更换零件（如轴承），对轴承松旷严重的要及时更换。

•检查发电机前后盖装配紧固螺栓是否松动，及时拧紧或装配，拆卸或装配发电机的步骤是，紧固螺钉要对称（对角）均衡地拧紧。

紧定后转动发电机应无阻滞现象和碰刮响声。

•注意保持交流发电机的清洁，整流组件表面及检查正负极板之间及没有夹杂导电异物。

•检查各联接接线柱及接线管有无火花燃灼痕迹、氧化痕迹，检查接线卡子处的导线是否有断裂及断裂裸线外露，并用胶布重新包扎好。

对于与B＋联接的电瓶火线及空调主线（较粗），其与接线鼻子之间联接是否紧固，以防与电机外壳或其它搭铁部件短路而引起失火及防氧化。

内定子常见故障及修理

内定子励磁线圈是发电机产生磁场的部件，由于产生切割磁力线，因此线圈受到磁反向力的作用，内定子线圈的线断路的故障发生率较高。

1、原因分析

•内定子线圈绕线时，缠绕不紧，有松动，工作时由于振动、磁反向作用力而折断导线。

•励磁线圈的引线碰外壳搭铁，线圈阻值变小。

•线圈绝缘处理不好，线圈不能固化而扭动导线。

•调节器击穿，使线圈长期通过电流，因温升过高而烧毁线圈。

•发动机未工作时，点火开关长时间闭合，使电流长时间通过线圈绕组，线圈因温升过高而烧毁。

（线圈发黑）

2、 维护及预防

•采用滴漆工艺将激磁绕组紧固在内定子铁芯上，因此检查粘接是否牢固是非常重要的。

可用手握住绕组用力扭转之，检查是否松动。

若有，应重新用环氧树脂加固，一般固化时间为2h。

•用欧姆表测量线圈两端电阻，电阻值应满足相应的规范要求。

如测量值过小，则内定子线圈内部有短路或碰外壳，需检修或更换内定子。

其它维护及预防

•发现因调节器损坏导致电压过高时，应及时更换调节器。

•检查电器线路的绝缘情况，发现导线有裸露处应及时包扎处理。

•检查B＋、B－、D＋、N及W端线柱是否松动。

可用手拉扭动与之相连的导线，若有转动，说明接线柱有松动，应及时拧紧。

•对于改装车辆增大用电设备的车型，要更换功率相当的发电机及加粗各相关连接导线。

•观察发电机输出电压的变化，电压过低或加小负载就出现电压过低，应及时检查整流二极管元件。

•装蓄电池时，按“先装火线，后装搭铁线”的顺序依次拧紧，以免打火引起其他故障。

第二部分发电机使用基本原则

1、配置合理：

在发电机怠速状态下，应基本满足整车常用电器的用电量。

尤其是空调车，发动机怠速时发电机必须满足空调和车上主要用电器的用电要求。

注意：

发电机与整车用电器配置不合理会导致电瓶亏电，并导致发电机因过热造成调节器损坏和定子烧毁。

发电机最低工作转速必须得到保证，发动机怠速调得过低使发电机转速过低同样会出现上述故障。

通过事前计算，确定所选发电机是否使用。

2、安装牢固：

发电机应正确，牢固，可靠地安装于发动机或车辆上。

安装螺栓必须与发电机安装孔匹配并拧紧。

皮带轮槽与主动轮槽应在同一平面内。

发电机的安装支架须保证必要的强度，刚度要求。

3、皮带张力不宜过松或过紧：

一般以能用手在两轮中心距1/2处，施加150N（15公斤力），将皮带轮按下10~20mm为宜（或带负载运转时无明显抖动）。

皮带每使用2个月，应检查一次皮带张紧力。

注意：

皮带过松会导致发电机“丢转”，造成发电量不足，电瓶亏电，定子烧毁及轴承损坏等故障。

新换皮带必须在运转5分钟后进行二次张紧。

适当的调整调节臂，保证皮带张紧力适当，拧紧电机各处紧固螺母到规定力矩。

4、避开热源和飞溅泥土等：

1.发电机工作环境温度一般为-40～85℃,应安装于发动机厂家或发电机供应商认可的远离发动机热源的地方（距离≥40cm或加有效隔热板）。

2.对发动机后置的车辆，发电机应尽量避免安装在车后轮飞溅泥土抛物线区域内，或使用挡泥板进行隔离处理。

注意：

发电机与车辆上其它零部件的最小距离为10mm，以避免在运行过程中与其它零部件磕碰。

注意：

若为带泵电机，保证接与真空泵上的气管，油管畅通，无折死弯。

尽量避免把电机装于车辆较低位置或轮胎附近，以避免外部飞溅物溅入电机内部，造成电机损坏。

5、导线合理：

考虑到温度，导线长度等因素，建议导线每mm²通过电流不超过5A。

1.导线规格：

35A内S≥6mm²

35～70A内S≥13mm²

70～100A内S≥20mm²

100～150A内S≥25mm²

2.激磁和新号导线线径S:

0.75～1.5mm²

3.接线片位置，发电机主输出导线紧固后应垂直于地面；

4.空调导线与车用电器导线不得为同一导线；

5.双线制发电机，负极接线的线径与正极接线的线径差不得大于20%。

6.空调导线应接到发电机B+输出端，尽量避免接到电瓶B+端或其他位置。

选择合理的导线直径是保证发电机发电量能完全输出的前提，也是整车用电安全的基础

6、接线正确，牢固：

1.发电机接线端子说明：

个端子切勿接错，以免造成车辆线束烧毁及发电机电器件损坏。

B+:

正极端

B-:

负极输出，接回路（双线制电机）；

E:

负极接地端；

N:

中性点；

W/AC/R:

相输出端；

IG/WL/D+/L:

充电指示灯端（有些同时兼顾励磁功能）；推荐指示灯功率2W。

D+/WL端可对外输出≤1A电流。

2.无电瓶应用发电机，应与电容组件配套使用。

警告：

螺母（栓），接线片松紧度一定要定期检查，松动（虚焊）会导致发电量不足并在松动点产生电火花，对车辆安全使用产生重大隐患（尤其是大功率电机）。

警告：

禁止发电机输出导线与车辆高压导气管捆绑在一起，禁止与发动机或整车油管捆绑在一起。

7、发电机拆装及车辆进行点焊加工时，必须断开电瓶及发电机连线。

特别提醒：

引线应先断负极，再断正极，安装时先装正极再装负极。

8、发电机的拆装修理，必须由专业人士进行操作

安装时检查个绝缘垫、套是否完好，损伤、损坏的必须更换！

发电机正极端与壳体不得短路，否则，发电机严禁整车以免引发车辆严重事故。

第三部分充电系统故障诊断及排除方法

不充电

一.车辆现象：

钥匙打开，充电指示灯不亮

故障检查：

1、检查充电指示灯

2、检查激磁线路是否断路

故障处理：

1、检测发电机指示灯端对地是否有电压，如无则更换指示灯或检查线路。

2、如有则发电机调节器或转子出现故障.（如图1）

（图1）

二.车辆现象：

发动机怠速时充电指示灯不熄灭，高速时熄灭

故障检查：

1、指示灯功率小或并联励磁电阻松脱。

2、.发动机怠速过低。

故障处理：

1、建议使用2-3W灯泡或修复线路.

2、调整发动机怠速转速.

三.车辆现象：

发动机工作时，充电指示灯不熄灭

故障检查：

1、检查发电机激磁端对地电压是否在1-3V之间。

（如图2）

（图2）

故障处理：

1、如果发电机指示灯端电压非常低，说明励磁先指示灯功率过小或线路有虚接现象。

调整指示灯功率或检测线路插接件和连接点。

2、如果发电机指示灯端电压为零，说明励磁线路发电机端有对地短路点，检查线路。

3、如果发电机指示灯端电压为电瓶电压，说明车辆励磁线路出现问题，同时发电机调节器及励磁管可能被损坏，必须修正励磁线路后再接修好的发电机。

故障检查：

2、.检测发电机输出端B+对地电压是否是24V左右的电瓶电压（如图3）

（图3）

故障处理：

1、如果B+对地电压为零，则检查发电机到电瓶间的正、负极引线是否导通。

2、如果B+对地电压明显低于电瓶电压，则检查发电机到电瓶间的正负极引线各接点是否松动现象或电瓶损坏。

推荐检测方法：

在发电机输出端B+与励磁端D+L间跨接2W指示灯，观察指示灯工

作情况。

（如4）

（图4）

故障处理：

1、指示灯亮度正常，启动发电机后指示灯熄灭，发电机输出电压27-28.5V；车辆励磁线路出现问题需要检修。

2、指示灯亮度正常，启动发动机后指示灯不熄灭，发电机输出电压27-28.5V发电机调节器出现问题需要更换。

3、指示灯亮度正常，启动发动机后指示灯不熄灭，发电机输出端电压为电瓶电压，发电机调节器、整流桥、定子或内部连线可能出现问题需要修理或更换。

充电电压过低

四.车辆现象：

蓄电池经常充电不足，充电电压低，开负载时电压下降明显。

首先了解发电机输出功率与车辆的匹配是否合理

故障处理：

测量发电机B+端电压（如图5）

（图5）

通常应在27.8到28.4V之间，如电压正常，说明电压表或电压取样点出现问题需修理或更换。

故障检查：

1、检查电压表是否损坏。

2、检查发电机转速。

故障处理：

1、发电机怠速空载转速建议大于1200rpm。

2、发电机带空调等大功率负载工作是转速应≥2000rpm或电压应在27v左右。

故障检查：

2、.检查发电机及相关轮系皮带质量和张紧情况。

故障处理：

1、检查发电机及相关轮系皮带质量，对焦化、缺齿、断裂、变形、落槽底的皮带必须更换。

2、对发电机及相关轮系进行复紧。

注意：

如果需要更换皮带的系统式双皮带传动，在更换时必须爽皮带同时更换！

故障检查：

3、检查发电机皮带轮。

故障处理：

1、如松动需要打紧。

故障检查：

4、检查导线使用是否合理，测量发电机及电瓶端电压。

故障处理：

1、如在大负荷工作条件下压差大于1v（因导线细导致压降大）更换导线

35A内S≥6mm²70A内S≥12mm²

100A内S≥20mm²150A内S≥25mm²

2.如果在大负荷工作条件下条件导线或插接器发热明显，虚更换导线或插接器。

故障检查：

5、检查充电系统导线与罗双连接部位是否松动、氧化、虚接并产生高热。

故障处理：

1、对表面压花的引片和安装接地螺栓客体表面打磨后再重新安装。

2、对松动的螺母、连接片进行重新拧紧，插接件需要重新插进。

注意：

重新安装或复紧后的部位虚在发电机带大负荷运行3-5分钟后检查是否还有高热。

故障检查：

6、检查发电机的相端输出电压（应为B+输出电压的一半左右）。

（如图6）

（图6）

故障处理：

1、如果相端（N/W）输出电压与正常输出值有较大差值，发电机整流桥或定子出现问题，考虑检修或更换。

故障检查：

7、检查电瓶充电是否正常。

故障处理：

如果经10分钟充电后，充电电流应下降到10A左右，如充电电流长期达30-90A。

电瓶损坏需修理或更换。

充电电压过高

五、车辆现象：

电压表显示是否损坏。

故障检查：

1、检查电压表是否损坏。

故障处理：

测量发电机B+端电压，通常应在27v到28.4v之间，如电压正常说明电压表标定值误差较大需修理或更换。

故障检查：

2、检查充电系统导线和链接部位，检查各接线螺栓部位，检查各接线螺栓是否松动、虚接、产生高热，导致之间发电机壳体是否短路。

故障处理：

1、如接触不良、接线松动处需要重新拧紧，插接件需要重新插紧。

2、如果短路，重新连接导线。

故障检查：

3、检查电瓶工作状态是否正常。

故障处理：

1、观察电瓶在充电过程中是否在短时间内充电电流值有较大变化（从50A降到10A以内）如果没有则需要考虑尽快更换电瓶。

2、观察电瓶表面是是否清洁、干燥，接线柱及卡箍配合是否良好；如果有损坏必须尽快更换。

故障检查：

4、检测发电机的相端输出电压（应为B+输出电压的一半左右）。

故障处理：

如果相端（N/W）输出电压与正常输出值有较大差值，发电机带负载时电压下降较大，发电机整流桥或定子出现问题，考虑检修或更换。

故障检查：

5、完成以上检查固化在那个现象未排除。

故障处理：

更换发电机调节器转子或整机。

充电电压不稳

六、车辆现象：

发动机正常运转时，电压表指示充电，单指针左右摆动，看不清读数（或充电指示灯时亮时灭）

故障检查：

1、发电机或相关轮系皮带过松、跳动。

故障处理：

张紧发电机及相关轮系皮带。

故障检查：

2、充电线路各连接处松动接触不良。

调节器的损坏。

故障处理：

检查紧固充电线路的各连接处。

更换调节器。