Конструкция автомобильных генераторов
Современный трехфазный генератор с когтеобразными полюсами (рисунок 2.7) состоит из следующих узлов:
статора, выполненного в виде пакета листовой стали, с вложенной в его пазы трехфазной обмоткой;
ротора с когтеобразными полюсами, обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
выпрямительного блока;
щеткодержателя футлярного типа с навесным регулятором напряжения;
крышек со стороны привода и со стороны контактных колец;
шкива.
Трехфазный ток, генерируемый в обмотке статора, выпрямляется выпрямительным блоком, содержащем шесть силовых диодов, включенных по схеме трехфазного моста. Во всем диапазоне частот вращения выходное напряжение поддерживается постоянным посредством регулирования тока возбуждения.
Статор генератора состоит из пакета статора, набранного из стальных пластин, толщиной 0,5 мм или 1,0 мм каждая. Пластины соединены между собой по наружной поверхности сваркой. Внутренняя поверхность пакета имеет трапецеидальные пазы, равномерно расположенные по окружности, в которые уложена трехфазная катушечная обмотка, обычно соединенная в звезду. Каждая фаза состоит из шести непрерывно намотанных катушек. Статор является якорем синхронного генератора.
Ротор генератора состоит из втулки и примыкающих к ней когтеобразных (клювообразных) полюсных половины и образуют 12–полюсную магнитную систему. Когтеобразные полюсные половины изготавливают обычно методом холодной штамповки из полосовой стали толщиной около 12 мм с последующим отжигом для улучшения магнитных свойств, так как при штамповке меняется структура внутренних слоев стали, что ухудшает кривую намагничивания материала. В дальнейшем полюсные половины обрабатываются по наружному диаметру. Втулка и полюсные половины закрепляются посредством прессовой посадки на валу ротора, имеющего накатку. Обмотка возбуждения намотана рядами на пластмассовый каркас и закреплена на втулке. Выводы обмотки возбуждения припаяны к медным контактным кольцам, изолированным друг от друга. На современных генераторах (компакт–генераторы) к полюсным половинам ротора с двух сторон привариваются центробежные вентиляторы, которые всасывают воздух с торцов генератора и выбрасывают его через радиальные отверстия в крышках, охлаждая лобовые части обмотки статора и выпрямительный блок с регулятором напряжения.
Так как ротор генератора вращается с большой скоростью (до 18000 об/мин), для снижения вибрации осуществляют динамическую балансировку ротора. Для этого у ротора после сборки проверяют на специальном оборудовании динамически (при вращении) дисбаланс, т.е. насколько отклоняется центр тяжести ротора от его оси. Допустимый дисбаланс ротора 0,02 гм (0,02 грамм на метр). Для получения необходимого дисбаланса производится балансировка ротора, т.е путем высверливания отверстий в полюсных половинах убирается лишний материал для приближения центра тяжести ротора к его оси.
Статор и ротор генератора для повышения механической и электрической прочности и улучшения теплопроводности пропитывают изолирующим лаком.
Крышки генератора выполняются из алюминиевого сплава методом литья под давлением. В крышках установлены закрытые шарикоподшипники с двусторонним резиновым уплотнением и одноразовой кремнийорганической смазкой.
На крышке со стороны контактных колец расположен щеткодержатель с встроенным полупроводниковым регулятором напряжения и выпрямительный блок, содержащий обычно две пластины (положительную и отрицательную) с запрессованными в них диодами. В положительную пластину запрессованы три диода прямой полярности (корпус диода является катодом, вывод анодом). В отрицательной пластине запрессованы диоды обратной полярности (корпус диода является анодом, вывод катодом). Пластины являются токоведущим элементами. Одновременно они используются в качестве теплоотвода для силовых диодов. Три дополнительных диода, так как они имеют малые размеры и служат только для питания обмотки возбуждения, потребляющей незначительный ток (не более 5 А) закрепляются на специальной пластмассовой детали, присоединенной к положительной пластине силовых диодов.
Установка генератора на автомобиле производится путем крепления его к нижнему кронштейну и планке, закрепленных на блоке ДВС. Натяжение ремня привода генератора осуществляется перемещением генератора вокруг оси нижнего кронштейна и затяжки гайки крепления на планке. Привод осуществляется клиновым ремнем; передаточное отношение от 2 до 3. Натяжение ремня контролируется величиной прогиба ремня, под действием прилагаемого к ремню усилия.
В вариантах для легковых автомобилей номинальное напряжение 14 В, а для грузовиков и автобусов в большинстве случаев – 28 В.
Внешние факторы, влияющие на генератор:
значительная вибрация с ускорением от 50g до 80 g;
высокие, вблизи двигателя от 100 °С до 120 °С температуры.
коррозия под действием воды, грязи, масел, соли;
значительные нагрузки из–за неравномерности частоты вращения коленчатого вала ДВС.