汽车发电机虚拟仿真实验开发
随着时代在进步，汽车行业的发展也是飞速的，汽车的保有量也是越来越大，因此人们对汽车的各方面要求也越来越高了。我们研究的主要是汽车的发电机，需要对发电机的各方面进行改进以满足人们的需求。希望能很大程度上减少物理样机的制造，使得制造成本降低，设计周期大幅度降低，产品上市时间大幅度缩短，使得新产品的自主创新设计更有保障。我的论文先介绍了国内外发电机的发展现状，然后分析了汽车发电机的结构还有它的工作原理，然后利用pro/E三维画图软件绘制了发电机各部分的零部件，并通过软件仿真实现了发电机零部件的组件装配和整体的拆装分解。关键词 发电机，结构原理，绘图，虚拟仿真
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外的汽车发电机发展状况 1
2 汽车发电机的结构与原理 3
2.1 汽车发电机的结构 3
2.2 汽车发电机的工作原理 5
2.3 汽车发电机的动力性 6
2.4 汽车发电机的分类 7
3 软件绘图与仿真 8
3.1 pro/E软件简介 8
3.2 汽车发电机零部件的绘制 8
3.3 发电机整体的组合与分解 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 引言
现代社会发展的越来越快，交通工具出现的种类繁多，因此汽车领域的发展也进入了一个呈上升趋势的阶段。汽车发电机是推动汽车动力系统的重点所在，有着十分重要的作用。作为汽车的发电系统，发电机不仅能在汽车发电机工作时给汽车的电器设备供应充足的电量，还可以给汽车里的蓄电池输送电流。
图 1 发电机的原理电路
汽车技术的日益发展增加了汽车的用电量，随之也增加了汽车发电机的使用功率，因此就对汽车发电机的相关设计有了更高的技术要求。
汽车发电机的组成部件是转子、定子、整流器、端盖这几个部件，汽车发电机有直流发电机和交流发电机这两类。现代科技时代的飞速发展，目前直流发电机已经不再使用了，交流发电机得到了全面的发展和应用。
1.2 国内外的汽车发电机发展状况
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国内汽车发电机发展现状：随着时代的发展，改革开放的不断推进，中国的汽车领域的技术水平有了空前的提升，汽车业的发展也顺带着汽车交流发电机相关产品的飞速发展。但是和国外的工艺技术相对比，依然还是有很大差距，主要有一下三个方面。
（1）国内很多都是参考国外进口的样品机进行测试，然后利用国内的现有材料、设备和技术工艺稍作改进与调整，没有什么实际性的技术含量，缺乏自主研发技术，这导致我国的发电机没有技术上的竞争力。
（2）我国制造交流发电机的设备很多是依赖国外进口，尽管某些程度上提高了制造效率、精度和材料利用率，但是本身的制造成本还是太多，没有什么价格竞争方面的优势。因此有些制造商为了减少本钱还是继续延用人工手动操作、人工检测判定等等。这些种种原因交织其中，让产品的一致性、可靠性没有办法得到保障，制造的产品不能和国外的相比较，因为国外的电子自动检测和装配的设备更加的先进和科学，自动机械化更加普遍。
（3）在关联产业的发展面上，我国的技术也相对较弱。就比如我国自产的二极管、电压调节器不是特别可靠，而且质量不能保证，轴承也不能迎合交流发电机严格的工作需求，铜线的电阻率会比较大、线圈直径也不匀称，金属材料中有很多杂质，而且没有很恰当的合金原料搭配比例等等，这些因素都阻碍了我国交流发电机的发展。
国外汽车发电机发展现状：汽车交流发电机的未来发展方向就是要缩小体积而且增大输出功率，如果想要让发电机的质量变小和缩小体积，但又想要让输出功率变大，那就必须让电机的转速升高。未来发电机发展的主要发展方向就是提高冷却效果、增大传动效率、缩小体积等。
（1）增强冷却效果，国外很早就已经研发的双风扇内置发电机，它在冷却方法和如何在结构上增大冷却的思想现在已经逐渐变成汽车交流发电机的潮流方向了。发电机上有两个散热风扇，在转子的两端各装配一个风扇，电机的定子绕组会发出最大的热量，这种改动能够直接对电定子绕组进行匀称的冷却，这样不但使发电机的冷却效果增大了，还能对发电机的电磁负荷有所提升，最后能实现增大发电机的输出功率的目标。
（2）提升传动效率，在效率传动这个点上，缩小了发电机皮带轮的直径，这样发动机与发电机之间的传动比就会有所增加。扩大传动比，在发动机转速固定的时候，只要加快发电机的转速，就能够增加发电机的输出功率。在传动比提高了之后，为确保皮带传动的稳定性，可以对皮带轮的结构作出调整，增加皮带轮的槽数，并加装一个装置，它是单向的，当发动机的转速遽变时，皮带轮转速也会发生遽变，但是转子可以靠惯性继续转动，这不仅能增加皮带的使用寿命，还能减少发动机给发电机的损伤。
（3）集成电路，减小体积。在整流电路这个点上，使用齐纳特征的雪崩型整流二极管代替了普通的整流二极管，如果反向电压远远大于它的限定值，那它会自动击穿，然后在一定的界限内可以变回原样的特性，能够更好的保护汽车上的电子设备。国外已经很大程度的改进了以前的那种9管发电机的电压调节原理，它可以直接经过发电机的单相绕组来取样，这样，对发电机的电压取样线路作了一些简化，让发电机的体形变小了，而且结构简单而紧凑，挺高了可靠性。电压调节器中混合电路已经被单片集成电路所代替，这种新电路更能让电压调节器的性能得到保障，这些功能对整车线路还有发电机自身都有很大的帮助。
2 汽车发电机的结构与原理
2.1 汽车发电机的结构
交流发电机有转子、定子、整流器、端盖这四部分构成。
图 2 六管交流发电机
图 3 转子分解图
（1）转子。转子的功用是产生旋转磁场。转子的组成部件主要是集电环①、转子轴②、爪极③、磁轭④、磁场绕组⑤。转子轴上装有着两块爪极而且它们是方向相对的，每个爪极上都有六个顶角是弧形的近似三角形的磁极，爪极空腔内部还有有转子线圈和磁轭。集电环装在转轴上但与转子轴是互相绝缘的，它的构成部件是两个相互绝缘的铜环，两个集电环分开连接在转子绕组的两个端口。对这两个集电环接入入直流电的时候，会有电流穿过转子绕组，它的内部就会形成顺着转子轴方向的磁通，然后转子上的一个爪极磁化成N极，另一个被磁化成S极，这样就会产生六对彼此交叉的磁极。然后内部转子在旋转的时候，就产生了旋转的磁场。交流发电机的磁路为：先从磁轭出发到达N极，然后穿过转定子之间的空气间隙，然后到达定子，再穿过定转子之间的空气间隙，再到达S极，最后回到磁轭。
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外的汽车发电机发展状况 1
2 汽车发电机的结构与原理 3
2.1 汽车发电机的结构 3
2.2 汽车发电机的工作原理 5
2.3 汽车发电机的动力性 6
2.4 汽车发电机的分类 7
3 软件绘图与仿真 8
3.1 pro/E软件简介 8
3.2 汽车发电机零部件的绘制 8
3.3 发电机整体的组合与分解 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 引言
现代社会发展的越来越快，交通工具出现的种类繁多，因此汽车领域的发展也进入了一个呈上升趋势的阶段。汽车发电机是推动汽车动力系统的重点所在，有着十分重要的作用。作为汽车的发电系统，发电机不仅能在汽车发电机工作时给汽车的电器设备供应充足的电量，还可以给汽车里的蓄电池输送电流。
图 1 发电机的原理电路
汽车技术的日益发展增加了汽车的用电量，随之也增加了汽车发电机的使用功率，因此就对汽车发电机的相关设计有了更高的技术要求。
汽车发电机的组成部件是转子、定子、整流器、端盖这几个部件，汽车发电机有直流发电机和交流发电机这两类。现代科技时代的飞速发展，目前直流发电机已经不再使用了，交流发电机得到了全面的发展和应用。
1.2 国内外的汽车发电机发展状况
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
国内汽车发电机发展现状：随着时代的发展，改革开放的不断推进，中国的汽车领域的技术水平有了空前的提升，汽车业的发展也顺带着汽车交流发电机相关产品的飞速发展。但是和国外的工艺技术相对比，依然还是有很大差距，主要有一下三个方面。
（1）国内很多都是参考国外进口的样品机进行测试，然后利用国内的现有材料、设备和技术工艺稍作改进与调整，没有什么实际性的技术含量，缺乏自主研发技术，这导致我国的发电机没有技术上的竞争力。
（2）我国制造交流发电机的设备很多是依赖国外进口，尽管某些程度上提高了制造效率、精度和材料利用率，但是本身的制造成本还是太多，没有什么价格竞争方面的优势。因此有些制造商为了减少本钱还是继续延用人工手动操作、人工检测判定等等。这些种种原因交织其中，让产品的一致性、可靠性没有办法得到保障，制造的产品不能和国外的相比较，因为国外的电子自动检测和装配的设备更加的先进和科学，自动机械化更加普遍。
（3）在关联产业的发展面上，我国的技术也相对较弱。就比如我国自产的二极管、电压调节器不是特别可靠，而且质量不能保证，轴承也不能迎合交流发电机严格的工作需求，铜线的电阻率会比较大、线圈直径也不匀称，金属材料中有很多杂质，而且没有很恰当的合金原料搭配比例等等，这些因素都阻碍了我国交流发电机的发展。
国外汽车发电机发展现状：汽车交流发电机的未来发展方向就是要缩小体积而且增大输出功率，如果想要让发电机的质量变小和缩小体积，但又想要让输出功率变大，那就必须让电机的转速升高。未来发电机发展的主要发展方向就是提高冷却效果、增大传动效率、缩小体积等。
（1）增强冷却效果，国外很早就已经研发的双风扇内置发电机，它在冷却方法和如何在结构上增大冷却的思想现在已经逐渐变成汽车交流发电机的潮流方向了。发电机上有两个散热风扇，在转子的两端各装配一个风扇，电机的定子绕组会发出最大的热量，这种改动能够直接对电定子绕组进行匀称的冷却，这样不但使发电机的冷却效果增大了，还能对发电机的电磁负荷有所提升，最后能实现增大发电机的输出功率的目标。
（2）提升传动效率，在效率传动这个点上，缩小了发电机皮带轮的直径，这样发动机与发电机之间的传动比就会有所增加。扩大传动比，在发动机转速固定的时候，只要加快发电机的转速，就能够增加发电机的输出功率。在传动比提高了之后，为确保皮带传动的稳定性，可以对皮带轮的结构作出调整，增加皮带轮的槽数，并加装一个装置，它是单向的，当发动机的转速遽变时，皮带轮转速也会发生遽变，但是转子可以靠惯性继续转动，这不仅能增加皮带的使用寿命，还能减少发动机给发电机的损伤。
（3）集成电路，减小体积。在整流电路这个点上，使用齐纳特征的雪崩型整流二极管代替了普通的整流二极管，如果反向电压远远大于它的限定值，那它会自动击穿，然后在一定的界限内可以变回原样的特性，能够更好的保护汽车上的电子设备。国外已经很大程度的改进了以前的那种9管发电机的电压调节原理，它可以直接经过发电机的单相绕组来取样，这样，对发电机的电压取样线路作了一些简化，让发电机的体形变小了，而且结构简单而紧凑，挺高了可靠性。电压调节器中混合电路已经被单片集成电路所代替，这种新电路更能让电压调节器的性能得到保障，这些功能对整车线路还有发电机自身都有很大的帮助。
2 汽车发电机的结构与原理
2.1 汽车发电机的结构
交流发电机有转子、定子、整流器、端盖这四部分构成。
图 2 六管交流发电机
图 3 转子分解图
（1）转子。转子的功用是产生旋转磁场。转子的组成部件主要是集电环①、转子轴②、爪极③、磁轭④、磁场绕组⑤。转子轴上装有着两块爪极而且它们是方向相对的，每个爪极上都有六个顶角是弧形的近似三角形的磁极，爪极空腔内部还有有转子线圈和磁轭。集电环装在转轴上但与转子轴是互相绝缘的，它的构成部件是两个相互绝缘的铜环，两个集电环分开连接在转子绕组的两个端口。对这两个集电环接入入直流电的时候，会有电流穿过转子绕组，它的内部就会形成顺着转子轴方向的磁通，然后转子上的一个爪极磁化成N极，另一个被磁化成S极，这样就会产生六对彼此交叉的磁极。然后内部转子在旋转的时候，就产生了旋转的磁场。交流发电机的磁路为：先从磁轭出发到达N极，然后穿过转定子之间的空气间隙，然后到达定子，再穿过定转子之间的空气间隙，再到达S极，最后回到磁轭。
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