汽车发电机潜在缺陷及其后果分析毕业论文.pdf

目录摘要.3 3关键词.3 3一、设计FMEAFMEA的简介.4 4(-)汽车发电机设计FMEAFMEA的介绍.4 4(-)汽车发电机设计FMEAFMEA的编制方法.6 6二、关于汽车发电机.1313(-)了解汽车发电机的功用与类别.1313(-)了解汽车发电机结构与工作原理.1515(三)汽车发电机相关保养.2020三、潜在失效模式及后果分析.2121()潜在失效模式.2121(-)失效的潜在后果.2222(三)失效的潜在起因.2323(四)采取措施与结果.2424四、结束语.2525参考文献.2626-2-汽车发电机潜在缺陷及其后果分析班 级：汽制S12-2学生：陈 淼指导老 师：任成高、王 宏峰摘要设 计FMEA是由 负 责 设 计 的 工程 师/小组 主要 采 用 的 一种 分析技术，用 以最大限 度地保证 各种 潜在的 失效 模式及相 关的 起 因/机理 已得到充分的 考 虑 和说 明。对最终 的 项 目 以及与之相 关的 每个系 统、子系 统 和部 件都 有应进 行 评 估。FMEA以最严密的 方式总结 了设 计 一个部 件，子系 统 或系 统 时小组 的 设 计 思想（其中包括根 据以往的 经 验 可能 会出错 的 一些项 目 的 分析）。这 种 系 统 化的 方法体现 了一个工程 师在任何设 计 过 程 中正常经 历的 思维 过 程，并使之规 范 化和文件化。设 计FMEA为设 计 过 程 提供支持，它以如下的 方式降 低失效（包括产生 不期望的 结 果）的 风 险：为客观 地评 价设 计，包括功能 要 求及设 计 方案，提供帮助；评 价为生 产、装 配、服务和回收要 求所做的 设 计；提高 潜在失效模式及其对系 统 和车 辆 运 行 影响已在设 计 和开发过 程 中得到考 虑 的 可能 性；为完整和有效的 设 计、开发和确 认 项 目 的 策 划提供更多的 信息；根据潜在失效模式后果对“顾 客”的 影响，开发潜在失效模式的 排序清单，从而 为设 计 改进、开发和确 认 试 验/分析建立 一套优先控制系 统；为推荐 和跟 踪 降 低风 险 的 措施提供一个公开的 讨 论 形式；为将来分析研 究 现 场情况，评 价设 计 的 更改及开发更先进 的 设 计 提供参考（如获 得的 教训）。关键 词：设 计；FMEA；发电 机；失效；缺 陷；3-一、设计FMEAFMEA的简介(-)汽车发电机设计FMEAFMEA的介绍设 计FMEA全称 设 计 缺 陷 及影响分析设 计.FMEA是产品设 计 师所库用 的 一门 分析技术，以尽可能 确 保产品的 潜在 缺 陷 及其产生 原因在设 计 阶 段都 得到考 虑 和恰当处理。FMEA可用 于产品总成、分 总成和零 件的 设 计。通 过 其严格的 形式，FMEA反映组 设 计 师对一个个体或系 统 的 总体设 计 思想。如果单凭经 验 和对一些老 问 题 的 了解 而 不进 行 这 种 系 统 的 分析，设 计 往往容易出错。FMEA提出的 系 统 方法将科 学的 思维 原则予以格式化，指导设 计 师在从事各种 产品设 计 时获 得理 想的 结 果。设 计FMEA可以从以下几方面 减少设 计 缺 陷 风 险。1)对设 计 要 求和选 择方案进 行 客观 评 价。2)潜在缺 陷 及其对功能 的 影响在产品设 计 开发过 程 中就得到考 虑 的 可能 性增 加了。3)为产品开发程 序和规 划完整而 有效的 设 计 试 验 提供进 一步的 信息。4)根据对用 户的 影响排列出潜在缺 陷，作为设 计 改进 和确 定试 验 项 的 依据。5)为提出和跟 踪 降 低设 计 风 险 措施制定了明确 的 程 序。6)为以后分析使用 过 程 质 量 问 题，设 计 更改和发展先进 方案提供参考 信息。对于设 计FMEA来说，用 户一般 指最终 用 户，但设 计 师的 用 户也包括总车、高 一级 分总成设 计 师和生 产部 门 工艺 工程 师，.如加工、装 配、维 修服务工程 师等，他们要 求设 计 师提供清晰的、加工性能 好和便于维 修的 设 计。完全的FMEA要 求对一个产品所有新设 计 的 零 件，作了设 计 更改的 零 件以及在 新工作 条件下使用 的 通 用 零 件都 作FMEAO FMEA由 设 计 部 门 的 设 计 师编 制。对付 予了设 计 权的 协作厂，则由 协作厂设 计 师编 制(BLACK OR GRAY BOX)进 行FMEA时，设 计 师必须 从生 产制造，质 量 管 理，维 修服务部 门 和下一级 总 成设 计 部 门 获 得必要 的 信息。此外，对于由 协作厂设 计 的 项 目(BLACK/GRAYBOX ITEMS),必须 征求产品设 计 工程 师的 意见。FMEA过 程，应该 成为促进 不同的 相 关领 域 互相 交流思想的 催化剂，从而 促进 卓有成效的 合作。FMEA是一种 具有发展性的 灵活的 格式化文件，它为最终 设 计 思想服务，在产 品开发的 一个阶 段针 对发生 的 变化不断更新，直 到设 计 图最后确 定时才能 基本结 束。设 计FMEA叙述 的 是设 计 意图，并且假定这 些意图能 通 过 加工和装 配 得到实-4-现。加工装 两己过 程 中发生 的 缺 陷 及其原因分析不属于设 计FMEA的 范 畴。但设 计 师所知 道 的 加工装 配 问 题 应该 通 过 一定渠道（如联 合小组 会议）传递 到加工或 装 配 部 门-5-（-）汽车发电机设计FMEAFMEA的编制方法1）FMEA编 号填入FMEA文件编 号，以便查询。2）系 统、子系 统 或零 部 注明适 当的 分析级 别并填入被 分析的 系 统、件的 名称 及编 号子系 统 或部 件的 名称 及编 号。FMEA小组 必须 为他们特 定的 活动确 定系 统、子系 统 或 部 件的 组 成。划分系 统、子系 统 和部 件的 实际 界 限 是任意的 并且必须 由FMEA小组 来确 定。系 统FMEA的 范 围一个系 统 可以看 作是由 各个子系 统 组 成的。这 些子系 统 往往是由 不同的 小组 设 计 的。一些典型的 系 统FMEA可能 包括下列系 统：底盘 系 统、传动系 统、内饰 系 统 等。因 此，系 统FMEA的 焦点是要 确 保组 成系 统 的 各子系 统 间 的 所有接口和交互作用 以及该 系 统 与车 辆 其他系 统 和顾 客的 接口都 要 覆 盖。子系 统FMEA的 范 围一个子系 统FMEA通 常是一个大系 统 的 一个组 成部 分。例如，前悬挂系 统 是底盘 系 统 的 一个组 成部 分。因此，子系 统FMEA的 焦点就是确 保组 成子系 统 的各个部 件间 的 所有的 接口和交互作用 都 要 覆 盖。部 件FMEA的 范 围部 件FMEA通 常是一个以子系 统 的 组 成部 分为焦点 的FMEA,例如，螺 杆是前悬挂（底盘 系 统 的 一个子系 统）的 一个部 件。3）设 计 责 任填入整车 厂、部 门 和小组。如适 用，还 包括供方的 名称。4）编 制者填入负 责 编 制FMEA的 工程 师的 姓名、电 话 和所在公司的 名称5）车 型年/项 目填入所分析的 设 计 将要 应用 和/或影响的 车 型年/项 目6）关键 日期填入初次FMEA应完成的 时间，该 日期不应超 过 计 划的 生 产设 计 发布 日期7）FMEA日期填入编 制FMEA原始稿 的 日期及最新修订 的 日期。8）核心小组列出有权确 定和/或执行 任务的 责 任部 门 的 名称 和个人的 姓名（建议 所有参加人员 的 姓名、部 门、电 话、地址都 应记 录在一张分发表 上。）-6-9）项 目/功能填入被 分析项 目 的 名称 和其他相 关信息（如编 号、零 件级 别等）。利用 工程 图纸 上 标明的 名称 并指明设 计 水平。在初次发布（如在概念阶 段）前，应使用 试 验 性编 号。用 尽可能 简 明的 文字来说 明被 分析项 目 满足 设 计 意图的 功能，包括该 系 统 运 行 环 境（规 定温度、压力、湿度范 围、设 计 寿命）相 关的 信息（度量/测量 变量）。如果该 项 目 有多种 功能，且有不同的 失效模式，应把所有的 功能 单独 列出。10）潜在失效模式所谓 潜在失效模式是指部 件、子系 统 或系 统 有可能 会未达 到或不能 实现 项 目/功能 栏中所描述 的 预 期功能 的 情况（如预 期功能 失效）。这 种 潜在的 失效模式可能 会是更高 一级 的 子系 统 或系 统 的 潜在失效模式的 起 因或者 是更低一级 的 部 件的 潜在失效模式的 影响后果。对于特 定的 项 目 及其功能，列出每一个潜在的 失效模式。前提是这 种 失效可能 发生,但不一定发生。推荐 将对以往TGW（运 行 出错）研 究、疑 虑、报告和小组 头脑 风 暴结 果 的 回顾 作为起 点。只可能 出现 在特 定的 运 行 条件下（如热、冷、干燥、粉 尘，等）和特 定的 使用 条件 下（如超 过 平均里 程、不平的 路 面、仅供参考 在城市内行 驶 等）的 潜在失效模式应予以考 虑。典型的 失效模式可包括,但不限 于：开裂 折断变性 电 短 路破 损 电 开路腐 蚀 氧化松散 晃动泄露 管 路 阻 塞11）潜在失效的 后果潜在失效的 后果定义为顾 客感受到的 失效模式对功能 的 影响。要 根据顾 客可能 发 现 或经 历的 情况来描述 失效的 后果，要 记 住顾 客既可能 是内部 的 顾 客也可能 是最终 用 户。如果失效模式可能 影响安全性右对法规 的 符 合性，要 清楚地予以说 明。失效的 后 果应按照所分析的 具体的 系 统、子系 统 和系 统 之间 存在着 一种 系 统 层次上的 关系。例如,一个零 件可能 会断裂，这 样会引起 总成的 振动、从而 导致 一个系 统 间 歇性运 行。系 统 的 间 歇性运 行 可能 会造 成性能 的 下降 并最终 导致 顾 客的 不满。分析的 意图就是在小组 所-7-拥有的 知 识 层次上，尽可能 地预 测到失效的 后果。典型的 失效后果可能 是但不限 于以下情况：噪音粗 糙工作不正常不起 作用外观 不良异味工作减弱运 行 间 歇热衰 变泄漏不符 合法规不稳 定12）严重 度严重 度是一给 定失效模式最严重 的 影响后果的 级 别。严重 度是单一的FMEA范 围内的 相 对定级 结 果。严重 度数值的 降 低只有通 过 改变设 计 才能 够实现。严重 度应以表2化 为导则进 行 估算：推荐 的 评 价准则小组 应对评 定准则和分级 规 则达 成一致 意见，尽管 个别产品分析可做修改。注：不推荐 修改确 定为9和10的 严重 度数值。严重 度数值定级 为1的 失效模式不应进 行 进 一步的 分析。注：有时，高 的 严重 度定级 可以通 过 修改设 计、使之补 偿或减轻 失效的 严重 度结 果 来予以减小。例如，“瘪 胎”可以减轻 突 然爆 胎 的 严重 度，“安全带”可以减轻 车 辆 碰 撞的 严重 程 度。严重 度（S）（续）后果评 定准则：后果的 严重 度严重 度无警 告的 严重 危害这 是一种 非 常严重 的 失效形 式，它是在没有任何失效预 兆的 情况下影响到行 车 安全或不符 合政府的 法规 有警 告的 严 重 危害，这 是一种 非 常严重 的 失效形式，是在具有失效预 兆的 前提下所发生 的，影响到 行 车 安全或不符 合政府的 法规。a.很高 车 辆/项 目 不能 运 行（丧失基本功能）b.高 车 辆/项 目 可运 行，但性能 下降/顾 客非 常不满意c.中等 车 辆/项 目 可运 行，但舒 适 性/方便性项 目 不能 运 行，顾 客不满意。d.低车 辆/项 目 可运 行，但舒 适 性/方便性项 目 的 性能 下降，顾 客有些不满意。e.很低 配 合和外观/尖响和卡嗒响等 到项 目 不舒 服/大多数顾 客（75%以上）能f感 觉 到有缺 陷。g.轻 微 配 合和外观/尖响和卡嗒响等 项 目 不舒 服/50%的 顾 客能 感觉 到有缺 陷。-8-h.很轻 微配 合和外观/尖响和卡嗒响等 项 目 不舒 服/有辨 识 能 力的 顾 客（25%以下）能 感觉 到有缺 陷。i.无无可辨 别的 后果。13）级 别本栏目 可用 于对那 些可能 需 要 附 加的 设 计 或过 程 控制的 部 件、子系 统 或系 统 的 产品 特 殊性的 分级（如关键、主要、重 要、重 点）。本栏目 还 可用 于突 出高 优先度的 失效 模式，以便在小组 认 为有所帮助时或部 门 管 理 者 要 求时进 行 工程 评 价。产品或过 程 特 殊 特 性符 号及其使用 服从于特 定的 公司规 定，在本文件中不予以标准化。14）失效的 潜在起 因所谓 失效的 潜在起 因是指设 计 薄 弱部 分的 迹 象，其结 果就是机理失效模式.尽可能 性地列出每一失效模式的 每一个潜在起 因和/或失效机理。起 因/机理 应尽可能 简 明而 全面 地列也，以便有针 对性地采 取补 救的 努力。机理（续）材料选 用 不当装 配 说 明不对润滑能 力不够不合理 的 模庄形状设 计 寿命设 想不足规 定的 公差不当用 错 材料转 矩 标准不当材料纯 度标准不挡材料厚度标准不对应力过 大典型的 失效机理 包括但不限 于:化学氧化电 移蠕 变腐 蚀屈服疲 劳材料不稳 定性磨 损15）频 度（0）频 度的 指某一特 定的 起 因/机理 在设 计 寿命内出现 的 可能 性。描述 出现 的 可能 性的 级 别数具有相 对意义，而 不是绝 对的 数值。通 过 设 计 变更或设 计 过 程 变更（如设 计 检查 表、设 计 评 审、设 计 导则）来预 防 或控制失效模式的 起 因/机理 是可能 影响频 度数降 低 的 唯一的 途 径。潜在失效起 因/机理 出现 频 度的 评 估分为1到10级。在确 定此值时，需 考 虑 以下问 题：类 似的 部 件、子系 统 或系 统 的 维 修史/现 场经 验 如何？-9-部 件是沿用 先前水平的 部 件、子系 统 或系 统 还 是与其相 类 似？相 对于先前水平的 部 件、子系 统 或系 统 变化有多显著？部 件是否与先前水平的 部 件有着 根本的 不同？部 件是否是全新的？部 件的 用 途 是否有变化？环 境有何变化？针 对该 用 途，是否采 用 了工程 分析（如可靠 性）来估计 其预 期的 可比较 的 频 度 数？是否采 取了预 防 性控制措施？16）现 行 设 计 控制列出已经 完成或承诺 要 完成的 预 防 措施、设 计 确 认/验 证（DV）或其它活动，并且 这 些活动将确 保设 计 对于所考 虑 的 失效模式和/或起 因/机理 是足 够的。现 行 控制是指已 被 或正在被 同样或类 似的 设 计 所采 用 的 那 些措施（如设 计 评 审，失效与安全设 计（减压 阀），数学研 究，台架/试 验 室试 验，可行 性评 审，样件试 验，道 路 试 验，车 队 试 验）。小组 应一直 致 力于设 计 控制的 改进；例如，在实验 室创立 新的 系 统 试 验 或创立 新的 系 统 模型化运 算 方法等。要 两种 类 型的 设 计 控制：预 防：防 止失效的 起 因/机理 或失效模式出现，或者 降 低其出现 的 几率。探测：在项 目 投产之前，通 过 分析方法或物 理 方法，探测出失效的 起 因/机理 或者 失效模式。如果可能，最好的 途 径先采 用 预 防 控制。假如预 防 性控制被 融 入设 计 意图并成为其 一部 分，它可能 性会影响最初的 频 度定级。探测度的 最初定级 将以探测失效起 因/机理 或探测失效模式的 设 计 控制为基础。对于设 计 控制，本手册中的 设 计FMEA表 中设 有两 栏（即单独 的 预 防 控制栏和探测控制栏），以帮助小组 清楚地区分这 两种 类 型的 设 计 控 制。这 可迅 速 而 直 观 地确 定这 两种 设 计 控制均已得到考 虑。注：在这 里 的 示 例中，小组 没有确 定任何预 防 控制。这 可能 是因为同样或类 似的 设 计 没有应用 过 预 防 控制。设 计 控制如果使用 单栏表 格，应使用 下列前缀。在所列的 每一 个预 防 控制前加上一个字母“P”。在所列的 每一个探测控制前加上一个字母“D”。一 旦确 定了设 计 控制，评 审所有的 预 防 措施以决定是否在需 要 变化的 频 度数。-10-推荐 的FMEA探测度评 价准则探测度准则：设 计 控制可能 探测出来的 可能 性探测度定级绝 对不肯 定设 计 控制将不能 和/或不可能 找出潜在的 起 因/机理 及后续 的 失效模式，或根本没有设 计 控制9极少设 计 控制只有很极少的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及后续 的 失效模式8很少设 计 控制只有极少的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及 后续 的 失效模式7少设 计 控制有较 少的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及后 续 的 失效模式6中等设 计 控制有中等 到的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及 后续 的 失效模式5中上设 计 控制有中上多的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及 后续 的 失效模式4多设 计 控制有较 多的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及后 续 的 失效模式3很多设 计 控制有很多的 机会能 找出潜在的 起 因/机理 及后 续 的 失效模式2几乎肯 定设 计 控制几乎肯 定能 找出潜在的 起 因/机理 及后续 的 失效模式117)风 险 顺 序数(RPN)风 险 顺 序数是严重 度(S)、频 度(0)和探测度(D)的 乘积。RPN=(S)X(0)X(D)在单一 FMEA范 围内，此值(1-1000)可用 于设 计 中所担 心的 事项 的 排序。18)建议 的 措施应首 先针 对高 严重 度，高RPN值和小组 指定的 其它项 目 进 行 预 防/纠 正措施的 工 程 评 价。任何建议 措施的 意图都 是要 依以下 顺 序降 低其风 险 级 别：严重 度，频 度的 探 测度。一般 实践 中，不管 其RPN值是多大，当严重 度是9或10时，必须 予以特 别注意，以确 保现 行 的 设 计 控制或预 防/纠 正措施针 对了这 种 风 险。在所有的 已确 定潜在失效模 式的 后果可能 会给 最终 用 户造 成危害的 情况下，都 应考 虑 预 防/纠 正措施，以便通 过 消-11-除，减弱或控制起 因来避 免失效模式的 产生。在对严重 度值为9或10时的 项 目 给 予特 别关注之后，小组 再考 虑 其它的 失效模式，其意图在于降 低严重 度，其次频 度，再次探 测度。应考 虑 但不限 于以下措施：修改设 计 几何尺寸和/或公差修改材料规 范试 验 设 计（尤其是存在多重 或相 互作用 的 起 因时或其它解 决问 题 的 技术修改试 验 计 划建议 措施的 主要 目 的 是通 过 改进 设 计，降 低风 险，提高 顾 客满意度。只有设 计 更改 才能 导致 严重 度的 降 低。只有通 过 设 计 更改消除 或控制失效模式的 一个或多个起 因/机 理 才能 有效地降 低频 度。增加设 计 确 认/验 证 措施将仅能 导致 探测度值的 降 低。由 于增 加设 计 确 认 验 证 不是针 对失效模式的 严重 度和频 度的，所以，该 种 工程 措施是不太期望 采 用 的。对于一个特 定的 失效模式/起 因/控制的 组 合，如果工程 评 价认 为无需 采 用 建议 措施，则应在本栏内注明“无”。19）建议 措施的 责 任20）采 取的 措施在措施实施之后，填入实际 措施的 简 要 说 明以及生 效日期。21）措施的 结 果在确 定了预 防/纠 正措施以后，估计 并记 录严重 度、频 度和探测度值的 结 果。计 算 并记 录RPN的 结 果。如果没有采 取任何措施，将相 关栏空 白 即可。所有修改了的 定级 数 值应进 行 评 审。如果认 为有必要 采 取进 一步措施的 话，重 复该 项 分析。焦点应永远 是持 续 改进。22）跟 踪 措施负 责 设 计 的 工程 师应负 责 保证 所有的 建议 措施已被 实施或已妥善落 实。FMEA是一个 动态文件，它不仅应体现 最新的 设 计 水平，而 且还 应体现 最新相 关措施，包括开始生 产 后所发生 的 措施。负 责 设 计 的 工程 师可采 用 几种 方式来保证 所关注的 问 题 得到明确 并且所建议 的 措 施得到实施。这 些方式包括但不限 于以下内容：保证 设 计 要 求得到实现评 审工程 图样和规 范确 认 这 些已反映在装 配/生 产文件之中评 审过 程FMEA和控制计 划-12-二、关于汽车发电机（一）了解汽车发电机的功用与分类发电 机的 功用发电 机是汽车 的 主要 电 源，其功用 是在发动机正常运 转 时（怠速 以上），向所有用 电 设 备（起 动机除 外）供电，同时向蓄 电 池充电。汽车 用 发电 机可分为直 流发电 机和交流发电 机，由 于交流发电 机在许 多方面 优于直 流发电 机，直 流发电 机已被 淘汰，目 前所有汽车 均采 用 交流发电 机，交流发电 机按照不 同的 分类 方法分为以下几类：1）按结 总体结 构分五类a.普通 交流发电 机（使用 时需 要 配 装 电 压调 节 器的 发电 机）例JF132（EQ140用）b.整体式交流发电 机（发电 机和调 节 器制成一个整体的 发电 机）例别克轿 车 的 发 动机上装 配 的 是CS型发电 机（包括CS121、CS130和CS144三种 不同的 型号）c.带泵交流发电 机（和汽车 制动系 统 用 真 空 助力泵安装 在一起 的 发电 机）例 JFZB292发电 机。d.无刷交流发电 机（不需 要 电 刷的 发电 机）例JFW1913e.永磁 交流发电 机（磁 极为永磁 铁 制成的 发电 机）2）按整流器结 构分四类a.六管 交流发电 机例JF1522（东风 汽车 用）b.八管 交流发电 机例JFZ1542（天津夏利汽车 用）c.九管 交流发电 机例（日本日立、三凌、马 自 达 汽车 用）d.一管 交流发电 机例JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳 汽车 用）3）按磁 场绕 组 搭铁 形式两分类-13-a.内搭铁 型交流发电 机磁 场绕 组 的 一端（负 极）直 接搭铁（和壳体相 联）b.外搭铁 型交流发电 机磁 场绕 组 的 一端（负 极）接入调 节 器，通 过 调 节 器后再搭 铁。交流发电 机的 型号根据中华人民共和国汽车 行 业标准QC/T73-93汽车 电 器设 备产品型号编 制方法 的 规 定，汽车 交流发电 机型号组 成如下：1）产品代号产品代号用 中文字母表 示，例：JF普通 交流发电 机JFZ整体式（调 节 器内 置）交流发电 机JFB带泵的 交流发电 机JFW无刷交流发电 机2）电 压等 级 代号电 压等 级 代号用 一位阿 拉伯数字表 示，例：1表 示12V系 统，2表 示24V系 统，6 表 示6V系 统3）电 流等 级 代号电 流等 级 代号也用 一位阿 拉伯数字表 示4）设 计 序号设 计 序号用12位阿 拉伯数字表 示，表 示 产品设 计 的 先后顺 序。5）变形代号交流发电 机以调 整臂 位置 作为变形代号，从驱 动端 看，调 整臂 在左边 用Z表 示，调 整臂 在右端 用Y表 示，调 整臂 在中间 不加标记。注：进 口发电 机不符 合上述 标准-14-(-)了解汽车发电机结构与工作原理发电 机是汽车 的 主要 电 源，其功用 是在发动机正常运 转 时，向除 启动机外的 所有用 电 设 备供电，同时给 蓄 电 池充电，汽车 用 发电 机可分为直 流发电 机和交流发电 机，由 于 交流发电 机的 性能 在许 多方面 优于直 流发电 机，直 流发电 机已被 淘汰。目 前汽车 采 用 三 相 交流发电 机，内部 带有二极管 整流电 路，将交流电 整流为直 流电，所以，汽车 交流发 电 机输 出的 是直 流电。交流发电 机必须 配 装 电 压调 节 器，电 压调 节 器对发电 机的 输 出电 压进 行 控制，使其保持基本恒定，以满足 汽车 用 电 器的 需 求。1)整体交流发电 机的 工作原理当外电 路 通 过 电 刷使励磁 绕 组 通 电 时，便产生 磁 场，使爪 极被 磁 化为N极和S极。当转 子旋转 时，磁 通 交替地在定子绕 组 中变化，根据电 磁 感应原理 可知，定子的 三相 绕 组 中便产生 交变的 感应电 动势。这 就是交流发电 机的 发电 原理。由 原动机(即发动机)拖动直 流励磁 的 同步发电 机转 子，以转 速n(rpm)旋转，三相 定子绕 阻 便感应交流电 势。定子绕 阻 若 接入用 电 负 载，电 机就有交流电 能 输 出，经 过 发 电 机内部 的 整流桥将交流电 转 换成直 流电 从输 出端 子输 出。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 二极管 组 成的 整流元件变为直 流电 输 出。当开 关闭 合后，首 先由 蓄 电 池提供电 流。电 路 为：蓄 电 池正极一充电 指示 灯调 节 器触 点 励磁 绕 阻f搭铁f蓄 电 池负 极。此时，充电 指示 灯由 于有电 流通 过，所以灯会亮。但发动机起 动后，随 着 发电 机转 速 提高，发电 机的 端 电 压也不断升高。当发电 机的 输 出电 压与蓄 电 池电 压相 等 时，发电 机“B”端 和“D”端 的 电 位相 等，此时，充电 指 示 灯由 于两端 电 位差为零 而 熄灭。指示 发电 机已经 正常工作，励磁 电 流由 发电 机自 己供 给。发电 机中三相 绕 阻 所产生 的 三相 交流电 动势经 二极管 整流后，输 出直 流电，向负 载 供电，并向蓄 电 池充电。2)励磁 方式除 了永磁 式交流发电 机不需 要 励磁 以外，其他形式的 交流发电 机都 需 要 励磁，因为 它们的 磁 场都 是电 磁 场，必须 给 励磁 绕 组 通 电 才会有磁 场产生 而 发电，否则发电 机将不 能 发电。将电 流引入到励磁 绕 组 使之产生 磁 场称 为励磁。交流发电 机励磁 方式有自 励和 他励两种。-15-a.他励:在发电 机转 速 较 低时（发动机未达 到怠速 转 速），自 身 不能 发电，需 要 蓄 电 池供给 发电 机励磁 绕 组 电 流，使励磁 绕 组 产生 磁 场来发电。这 种 由 蓄 电 池供给 磁 场电 流发电 的 方式称 为他励发电oa.自 励随 着 转 速 的 提高（一般 在发动机达 到怠速 时），发电 机定子绕 组 的 电 动势逐 渐升高 并能 使整流器二极管 导通，当发电 机的 输 出电 压大于蓄 电 池电 压时，发电 机就能 对外供电 了。当发电 机能 对外供电 时，就可以把自 身 发的 电 供给 励磁 绕 组，这 种 自 身 供 给 磁 场电 流发电 的 方式称 为自 励发电。交流发电 机励磁 过 程 是先他励后自 励。当发动 机达 到正常怠速 转 速 时，发电 机的 输 出电 压一般 高 出蓄 电 池电 压12V以便对蓄 电 池充 电，此时，由 发电 机自 励发电。不同汽车 的 励磁 电 路 各不相 同，但有一个共同特 点是，励磁 电 路 都 必须 由 点火开关控制o 整体交流发电 机的 结 构，如图：国产JFL32里 交流发也机结 构图】一后端 督3电 嗣4 一电 蛹 弹簧 压笛5稚 二极有7一转 子8-定子启晦。一帽端3（1。一风 扇E1-带轮整体式交流发电 机一般 由 定子、转 子、整流桥（桥式整流器）、调 节 器总成（由 电 刷组 件和调 节 器组 成）、前后端 盖、轴 承、风 扇、皮 带轮 等 组 成。3）转 子转 子的 功用 是产生 磁 场。转 子由 爪 极、励磁 绕 组、滑环、转 子轴 等 组成，如图：-16-图为转 子解 体示 意图转 子轴 上压装 着 两块爪 极，爪 极被 加工成鸟 嘴形状，爪 极空 腔 内装 有励磁 绕 组 和磁 辆。滑环 由 两个彼此绝 缘 的 铜 环 组 成，压装 在转 子轴 上并与轴 绝 缘，两个滑环 分别与励 磁 绕 组 的 两端 相 连。当给 两滑环 通 入直 流电 时，励磁 绕 组 中就有电 流通 过，并产生 轴 向 磁 通，使爪 极一块被 磁 化为N极，另一块被 磁 化为S极，从而 形成六对（或八对）相 互 交错 的 磁 极。当转 子转 动时，就形成了旋转 的 磁 场。4）定子定子又称 为电 枢。定子的 功用 是产生 交流电。当激磁 电 流作用 于转 子绕 组，转 子 轴 在发动机正时齿 轮 的 带动下转 动，在定子绕 组 中产生 感应电 动势。定子铁 心由 内圈带槽的 硅 钢 片 叠成，定子绕 组 的 导线 就嵌放在铁 心的 槽中。定子绕 组 有三相，三相 绕 组 采 用 星形接法或三角 形接法，都 能 产生 三相 交流电。三相 绕 组 的 必 须 按一定要 求绕 制，才能 使之获 得频 率 相 同、幅值相 等、相 位互差120。的 三相 电 动势。a.每个线 圈的 两个有效边 之间 的 距 离 应和一个磁 极占据的 空 间 距 离 相 等。b.每相 绕 组 相 邻 线 圈始边 之间 的 距 离 应和一对磁 极占据的 距 离 相 等 或成倍数。c.三相 绕 组 的 始边 应相 互间 隔2+120。电 角 度（一对磁 极占有的 空 间 为360o电 角 度）定子三相 绕 组 的 接法有两种星形接法的 特 点是线 电 流等 于相 电 流，且三相 的 一端 连 接在一起。中性点电 压的 瞬 时值是一个三次谐 波电 压，中性点电 压的 平均值为发电 机输 出电 压（平均值）的 一 半，带有中性点接线 柱的 发电 机可用 中性点电 压来控制各种 用 途 的 继 电 器。定子安装 在转 子的 外面，和发电 机的 前后端 盖 固定在一起，当转 子在其内部 转 动时,引起 定子绕 组 中磁 通 的 变化，定子绕 组 中就产生 交变的 感应电 动势。定子由 定子铁 心 和定子绕 组（线 圈）组 成。定子铁 心由 内圈带槽、互相 绝 缘 的 硅 钢 片 叠成。定子绕 组 有 三组 线 圈（3相 绕 组），3相 绕 组 彼此相 隔120度对称 的 嵌放在定子铁 心的 槽中。三相 绕-17-组 的 连 接有星形接法和三角 形接法两种，都 能 产生 三相 交流电。如图:定于示 意图5）整流桥（又叫整流器）整流桥的 功用 是将定子绕 组 的 三相 交流电 变为直 流电 输 出。整流器由 整流板、整 流二极管 和激磁 二极管 组 成。二极管 只允许 电 流单向通 过，所以将其接入交流电 路 时它 能 使电 路 中的 电 流只按单向流动，即所谓“整流o整流二极管 一种 具有单向导电 性的 半导体器件，能 将交流电 能 转 变为直 流电 能。将交流电 源整流成为直 流电 流的 二极管 叫 作整流二极管，整流二极管 分为正极管 和负 极管 两种，分别压装（或焊装）在相 互绝 缘 的 两块板上组 成的。正二极管 的 中心引线 为二极管 正极，外壳为负 极。正二极管 的 外壳 压装 或焊装 在元件板上，共同组 成发电 机的 正极，由 一个与后端 盖 绝 缘 的 元件板固定螺 栓通 至 机壳外，成为发电 机的B+输 出钉。6）端 盖 及电 刷组 件端 盖 一般 分两部 分（驱 动端 盖 和电 刷端 盖）,起 支撑转 子、定子、整流器和电 刷 组 件的 作用.端 盖 一般 用 铝 合金 铸 造，一是可有效的 防 止漏磁，二是铝 合金 散热性能 好。电 刷端 盖 上装 有电 刷组 件。不带调 节 器的 电 刷组 件由 电 刷、电 刷架和电 刷弹簧 组 成，带 调 节 器的 电 刷组 件由 电 刷、电 刷架、电 刷弹簧 及调 节 器组 成。电 刷的 作用 是将电 源通 过 滑环 引入励磁 绕 组。两个电 刷分别装 在电 刷架的 孔内，借助弹簧 压力与滑环 保持接触。电 刷和滑环 的 接触 应良 好，否则会因为磁 场电 流过 小，导致 发电 机发电 足。电 压调 节 器是把发电 机输 出电 压控制在规 定范 围内的 装 谿，其功用 是在发电 机转 速 变化时，自 动控制发电 机电 压保持恒定，使其不因发电 机转 速 高 时电 压过 高 烧坏用 电 器 和导致 蓄 电 池过 充电；也不会因发电 机转 速 低而 电 压不足 导致 用 电 器工作失常。如图：-18-电刷组 件示 意图7）皮 带轮 及风 扇交流发电 机的 前端 装 有皮 带轮 和风 扇，由 发动机通 过 传动带驱 动发电 机的 转 子轴 和风 扇一起 旋转。发电 机工作时，定子绕 组 和励磁 绕 组 中都 会有热量 产生，温度过 高 会 烧坏导线 的 绝 缘 导致 发电 机不能 正常工作，所以为发电 机散热是必须 的。发电 机的 通 风 散热是靠 风 扇来完成，（由 铝 合金 或钢 板冲压而 成）发电 机有1-2个风 扇，对于只有一 个风 扇的 发电 机，风 扇均装 于前端 盖 与带轮 之间；对于有两个风 扇的 发电 机，有的 是在 转 子爪 极两侧各焊装 一个，有的 是一个风 扇装 于前端 盖 与皮 带轮 之间，另一个风 扇装 在 后端 盖 与转 子爪 极之间.8）汽车 交流发电 机的 性能 指标a.额 定电 压:交流发电 机的 电 压受电 压调 节 器控制，一般 比较 稳 定，只是在发动 机启动阶 段略 有变化，正常情况下，发动机达 到怠速 转 速 时，发电 机的 输 出电 压应能 达 到一个稳 定值，这 个电 压值称 为发电 机的 额 定电 压（12V系 统 的 发电 机额 定电 压为14V,24V系 统 的 发电 机额 定电 压为28V）。b.空 载 转 速:交流发电 机不带负 载，能 够达 到额 定电 压时的 初始转 速 值定为空 载 转 速，空 载 转 速 在发电 机出厂时通 过 试 验 确 定，列入产品说 明书。空 载 转 速 是汽车 设 计 时选 择发动机和发电 机速 比的 主要 依据，也是发电 机使用 过 程 中性能 是否下降 的 评 价指 标之一。3.额 定电 流和额 定转 速 交流发电 机受结 构、转 速 等 条件的 限 制，对外输 出电 流的 能 力是有限 的，为了评 价发电 机的 对外输 出电 流能 力，把发电 机输 出最大电 流的2/3 定为发电 机的 额 定电 流，达 到额 定电 流时的 转 速 定为额 定转 速。发电 机出厂时，通 过 试 验 确 定额 定转 速 和额 定电 流，并列入产品说 明书，发电 机的 额 定转 速 和额 定电 流是评 价 发电 机性能 的 重 要 指标。-19-（三）汽车发电机相关保养汽车 发电 机是汽车 电 器中的 重 要 部 件，它的 功用 是两大部 分：供给 各用 电 部 分的 需 要；给 蓄 电 池充电。要 想在汽车 行 驶 中保持发电 机恒稳 发电 状 态，应经 常性地做好以下 养护。1）汽车 行 驶 一定里 程 后，适 当调 整发电 机皮 带的 紧 度，根据需 要 再固定校准螺 丝,发电 机的 脚 架螺 丝应保持一定的 紧 度。2）注意轴 承的 磨 损程 度，如果发现 润滑不足，可从油杯口处滴上数滴机油，注意 不能 渗入整流器，否则影响电 能 传递 效果。3）整流器积 垢，可用 细 砂 布磨 光。4）电 刷接触 面 不平，可用 细 砂 布打平。弹簧 的 弹性不足，电 刷磨 损过 多时，均须 更换新件。电 刷太短 而 无破 损，可用 垫片 塞入支架，使