汽车上的发电机和起动机

梦翔梦 收藏 1 219
导读:汽车上的发电机和起动机

汽车电气有两个关键的部件,一个是发电机,负责汽车供电;另一个是起动机,负责汽车起步。两者的电机一样有磁场、电枢和整流元件,但前者是将机械能转换为电能,后者是将电能转换为机械能,因此两者的构造是有很大差异。


以前的汽车发电机是直流发电机,用换向器整流,从20世纪70年代起已经逐步淘汰,现在的汽车发电机大都是交流发电机,用半导体整流。它具有体积小,功率大,寿命长,故障少和低速充电性能好的优点。


交流发电机分为定子绕组和转子绕组两部分,三相定子绕组按照彼此相差120度电角度分布在壳体上,转子绕组由两块极爪组成。当转子绕组接通直流电时即被励磁,两块极爪形成N极和S极。磁力线由N极出发,透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极。转子一旦旋转,转子绕组就会切割磁力线,在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势,即三相交流电,再经由6只硅二极管组成的整流元件变为直流电输出。


由于发电机输出电压会随发动机转速增高而升高,故要用电压调节器进行调节,使之符合使用需要。现代轿车的发电机都是比较紧凑的,将集成电路调节器放进发电机内装成一体,并且采用多管形式。例如夏利轿车的发电机就有8只半导体管,其中6只整流用,另2只用于三相中性点的电压整流输出,藉以提高发电机的功率。


现代轿车已普遍采用空调装置、电喷发动机、电控门窗、电动可调座椅等等。汽车越高级,用电量就越大。现在的中高级轿车发电机功率一般都达1千瓦。随着自动化舒适化的提高,用电量还要加大,但轿车的安装空间有限,不可能靠加大体积增加功率。因此,工程师就在冷却和安装位置上做文章。例如将发电机安装在发动机的上端,尽量远离发热区;发电机的前后端都装上风扇叶,以增强冷却效果。最近宝马公司更是尝试用水冷却方式来提高发电机的冷却效果。


起动机由电动机、驱动机构和操纵机构等组成。它专门启动发动机,需要强大的转矩,因此要通过的电流量很大,达到几百安培,这种特性决定了它与发电机的不同。例如,采用直流串激式电动机,转子及定子部分都是用比较粗的矩形截面铜线绕制;驱动机构采用减速齿轮结构;操纵机构采用电磁磁吸方式。


电动机由磁场(定子)、电枢(转子)和整流子组成,为了增大扭矩采用多极磁场,常见有4个磁场。当电流通过电枢线圈时,按照“左手定则”,整个线圈会受到一个转矩而转动。由于直流电动机通电后会产生一种反电动势,并与发动机转速成正比,与扭矩成反比,因此能满足发动机起动时的要求。起动机起动电流很大,因此,操作时启动时间一定要短。


减速齿轮机构的驱动齿轮与发动机飞轮接合而启动发动机,采用单向驱动方式。当电动机上的小齿轮的转速高于发动机飞轮齿圈的速度时,电动机带动发动机转,当发动机的转速高于电动机时,它们之间的动力传递关系自动解除。小齿轮个子小受力大,一出毛病汽车启动将会非常费劲。

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