Конструкция генераторов

 

Отечественные и зарубежные гене­раторы в принципе имеют идентичную конструкцию, в основу которой поло­жена клювообразная полюсная система ротора (рис. 3.8). Такая система позво­ляет создать многополюсную систему с помощью одной катушки возбуждения. По организации системы охлаждения генераторы можно разделить на два ти­па - традиционной конструкции, с венти­лятором на приводном шкиве (рис. 3.9, а) и компактной конструкции, с двумя вен­тиляторами у торцевых поверхностей полюсных половин ротора (рис. 3.9, б). В первом случае охлаждающий воздух засасывается вентилятором через вентиляционные окна в крышке со стороны контактных колец, во втором - через вентиляционные окна обеих крышек. Ком­пактную конструкцию отличают наличие вентиляционных отверстий на цилиндри­ческих частях крышек и усиленное оребрение.

 

 

Рис. 3.8. Ротор автомобильного генератора:

а - ротор в сборе; б - полюсная система в разо­бранном виде; 1 и 3 - полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные коль­ца; 5 - вал

 

 

Малый диаметр внутренних венти­ляторов позволяет увеличить частоту вращения ротора генераторов компактной конструкции, поэтому ряд фирм называет их высокоскоростными. Последние годы как в России, так и за рубежом новые разработки генераторов имеют обычно ком­пактную конструкцию. Для автомобилей с высокой температурой воздуха в мотор­ном отсеке или работающих в условиях повышенной запыленности, применяют конструкцию с поступлением забортного воздуха через кожух с патрубком и воз­духовод (рис. 3.9, в). По общей компоновке генераторы разделяются на конструкции, у которых ще точный узел размещен во внутренней полости генератора, и конструкции с раз­мещением его снаружи под специальным пластмассовым кожухом .

 

Рис. 3.9. Схемы движения охлаждающего воздуха в генераторах:

а - генераторы традиционной конструкции; б - генераторы компактной конструкции; в - генераторы для повышенной температуры подкапотного пространства. Стрелками указано направление движе­ния охлаждающего воздуха

 

 

В последнем случае контактные кольца ротора имеют малый диаметр, т.к. при сборке генера­тора они должны пройти через внутренний диаметр подшипника задней крышки. Уменьшение диаметра колец способствует повышению ресурса работы щеток.

Отечественные генераторы традиционной конструкции в основном выполняют­ся либо с конструктивной преемственностью генераторов автомобилей ВАЗ, либо длительное время применявшихся на автомобилях многих марок генераторов Г250. На рис. 3.10 представлен генератор 37.3701, установленный на автомобили ВАЗ-2108 и др., на рис. 3.11 - генератор 16.3701 автомобилей «Волга», «Газель», а на рис. 3.12 - генератор 581.3701 автомобилей «Москвич». Все генераторы име­ют расположение щеточных и выпрямительных узлов во внутренней полости. У генераторов 37.3701 щеточный узел встроен в регулятор напряжения, у 581.3701, наоборот, регулятор встроен в щеточный узел, а 16.3701 работает с вынесенным регулятором напряжения. Совмещение регулятора со щеточным узлом вообще характерно для мировой практики. У генераторов 371.3701 и 3702.3701 регулятор напряжения 36.3702 в металлостеклянном корпусе установлен на щеточном узле. На рис. 3.13 представлен генератор компактной конструкции фирмы Bosch. Ана­логичную конструкцию имеет генератор 9422.3701 автомобиля ВАЗ-2110 с элек­тронным впрыском топлива, генератор 26.3771 автомобилей ВАЗ и АЗЛК. В этих генераторах щеточный, выпрямительный узлы и регуляторы напряжения закреп­лены на задней крышке под пластмассовым колпаком.

Статор генератора устанавливается между крышками, причем их посадочные места контактируют с наружной поверхностью пакета статора. Чем глубже статор утоплен в крышке, тем меньше вероятность появления перекоса подшипников, установленных в крышках. Некоторые зарубежные фирмы выпускают генерато­ры, у которых статор полностью утоплен в переднюю крышку, существуют конст­рукции, у которых средние листы пакета выступают над остальными и они явля­ются посадочным местом для крышки.

Крепежные лапы и натяжное ухо отливаются заодно с крышками. Отличием генераторов ВАЗ является наличие шпильки вместо натяжного уха. Отечествен­ные генераторы традиционной конструкции имеют двухлапное крепление, кре­пежные лапы выполнены заодно с крышками. Зарубежные генераторы легковых автомобилей крепятся на двигателе обычно за одну лапу, которую имеет перед­няя крышка. Впрочем, однолапное крепление может осуществляться стыковкой приливов обеих крышек. На отечественных генераторах компактной конструкции расширяется применение однолапного крепления. Пакет статора отечественных генераторов набирается из стальных листов толщиной 0,5 - 1 мм. Однако более прогрессивной технологией является навивка пакета из ленты или набор его из стальных подковообразных сегментов, т.к. при этом снижается расход стали. Листы скреплены между собой сваркой.

Генераторы устаревших конструкций имели 18 пазов на статоре под размеще­ние обмотки, в настоящее время практически все генераторы массовых выпус­ков имеют 36 пазов.

Пазы изолированы пленкоэлектрокартоном, полиэтилентерефталатной пленкой или напылением изоляции, обмотки выполняются проводами ПЭТ-200, ПЭТД-180.

Рис. 3.10. Генератор 37.3701:

1 - крышка со стороны контактных колец; 2 - выпрямительный блок; 3 - вентиль (диод) выпрями­тельного блока; 4 - винт крепления выпрямительного блока; 5 - контактное кольцо; 6 - задний шари­коподшипник; 7 - конденсатор; 8 - вал ротора; 9 - вывод «30» генератора; 10 - вывод «61» генера­тора; 11 - вывод регулятора напряжения; 12 - регулятор напряжения; 13- щетка; 14 - шпилька кре­пления генератора к натяжной планке; 15 - шкив с вентилятором; 16- полюсной наконечник ротора; 17 - дистанционная втулка; 18 - передний шарикоподшипник; 19 - крышка со стороны привода; 20 - обмотка ротора; 21 - статор; 22 - обмотка статора; 23 - полюсный наконечник ротора; 24 - буферная втулка; 25 - втулка; 26 - подвижная втулка

 

 

Рис. 3.12. Генератор 581.3701:

1 - сердечник статора: 2 - задняя крышка; 3 - выпрямитель; 4,19 - подшипники; 5 - крышка подшипника; 6 - кольца; 7 - щетки; 8 - щеткодер­жатель; 9 - кожух; 10 - регулятор; 11 - винт крепления узла регулятора; 12,16 - полюсные половины; 13 - обмотка статора; 14 - обмотка воз­буждения; 15 - втулка ротора; 17 - стопорная втулка; 18 - фланец; 20 - вентилятор; 21 - упорная втулка; 22 - шкив; 23 - гайка шкива; 24 - винт крепления фланца подшипника; 25 - стяжные винты; 26 - штекерный вывод «Ш»; 27 - штекерная колодка вывода фазы обмотки ста­тора; 28 - вывод «+»; 29 - винт крепления конденсатора; 30 - конденсатор

 

 

Рис. 3.13.

Генератор компактной конструкции фирмы Bosch:

1,8- крышки: 2 - статор; 3 - ротор;

4 - регуля­тор напряжения;

5 - контактные кольца; 6 - вы­прямитель; 7,9- вентиляторы

 

 

После намотки обмотки пропитыва­ются специальным лаком, что повы­шает их механическую и электриче­скую прочность, а также улучшает теплоотвод.

Катушечная обмотка возбуждения имеет сопротивление, которое опре­деляется максимально допустимой величиной тока регулятора напряже­ния, наматывается на каркас или не­посредственно на втулку ротора. По­люсные половины при сборке напрес­совываются на вал ротора под дав­лением, чтобы уменьшить паразитные воздушные зазоры по торцам втулки, ухудшающие характеристики генера­тора.

При запрессовке материал по­люсных половин затекает в проточки вала, делая полюсную систему ротора трудноразборной. В конструкции, где втулка разделена на две части, выполненные заодно с полюсными половинами, паразитный зазор всего один. Такое исполнение характерно для генераторов Г222, 37.3701.

У генераторов легковых автомобилей значительную проблему составляет магнитный шум генератора. Для уменьшения этого шума клювы полюсной сис­темы имеют небольшие скосы по краям. Некоторые фирмы применяют специ­альное немагнитное противошумовое кольцо, расположенное под острыми кра­ями клювов и приваренное к ним. Кольцо не дает клювам приходить в колеба­ние и излучать звук.

Отечественные генераторы оборудованы цилиндрическими медными кольца­ми, к которым припаяны или приварены концы обмотки возбуждения. В мировой практике встречаются кольца из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление, особенно во влажной среде. Встречаются также кольца, расположенные по торцу вала.

Щеточный узел - это пластмассовая деталь, в которой установлены щетки двух типов - меднографитные и электрографитные. В отечественных генераторах при­меняются электрографитные щетки ЭГ51А размером 5х8х18мм (генераторы Г222, 37.3701 и др) и меднографитные М1 размером 6x6,5x1 Змм (генераторы 16.3701, 58.3701 и др). Электрографитные щетки имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцами, что неблагоприятно сказывается на выходных характери­стиках генератора, но они обеспечивают меньший износ колец.

Выпрямительные узлы, применяющиеся на автомобильных генераторах, раз­деляются на два типа: либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовы­ваются или к которым припаиваются диоды, а как вариант - в которых загер-метизированы кремниевые переходы, либо это сильно оребренные конструкции, к которым припаиваются диоды таблеточного типа.

Типичный отечественный выпрямительный блок БПВ11-60 генератора 37.3701, блоки генераторов фирм Bosch (Германия), Nippon Denso (Япония), от­носящиеся к первому типу, а также блок генераторов фирмы Magneti Marelli (Италия) второго типа вместе с применяющимися на них диодами изображены на рис. 3.15.

 

Рис. 3.15. Выпрямительные блоки генераторов:

а1, а2, аЗ, а4 - выпрямительные блоки соответственно БПВ 11-60 генератора 37.3701; генераторов Bosch; генераторов Nippon Denso; генераторов Magneti Marelli; б1, б2, б3, б4 - соответственно диоды этих блоков: б1 - положительный теплоотвод; б2 - отрицательный теплоотвод; б3 - диоды основно­го выпрямителя; б4 - диоды дополнительного выпрямителя