Máy phát điện trên ô tô là một bộ phận quan trọng trong hệ thống nạp cho acquy cũng như cung cấp điện cho các thiết bị khác. Vì vậy việc tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động là việc hết sức cần thiết.

Chức năng của máy phát điện trên ô tô

• Phát điện: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ khi một nam châm quay trong một cuộn dây sẽ tạo ra suất điện động (điện áp) trong cuộn dây.
• Chỉnh dòng xoay chiều thành dòng một chiều: các thiết bị điện trên ô tô sử dụng dòng điện một chiều nên máy phát sẽ cần phải chỉnh lưu dòng điện.
• Chỉnh điện áp đầu ra: dòng điện được tạo ra dựa trên nguyên lý quay một nam châm trong cuộn dây, vì vậy mà dòng điện sẽ phụ thuộc vào tốc độ của nam châm tức tốc độ của động cơ (vì nó dẫn động từ trục khuỷu động cơ) cho nên dòng điện sẽ thay đổi theo tốc độ của động cơ. Chính vì vậy mà cần phải điều áp dòng điện ra sao cho ổn định và phù hợp với các thiết bị điện.

Cấu tạo máy phát điện trên ô tô

Chức năng của một số bộ phận chính:

• Rotor: Rôto là một nam châm quay bên trong cuộn dây Stato sinh ra từ trường biến thiên để tạo ra lực điện trường trong cuộn dây Stato. Cuộn dây được quấn xung quanh 6 cặp lõi cực (12 cực từ) và lực điện từ được tạo ra khi có dòng điện chạy bên trong. Vì cường độ dòng điện chạy vào rôto tăng dần, nên cũng sẽ sinh ra nhiệt. Tùy vào mỗi loại máy phát mà chúng có thể trang bị thêm quạt gió đồng trục với Rotor hoặc chỉ cần thiết kế vỏ bên ngoài tản nhiệt tốt.
• Stator: Stato tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha nhờ thay đổi từ thông bởi rotor quay. Stato gồm có lõi và cuộn dây được đặt trong khung phía trước. Vì stato tạo ra nhiệt nhiều hơn bất kỳ một bộ phận nào khác trong máy phát điện xoay chiều, nên người ta sử dụng vỏ cách nhiệt để bảo vệ các cuộn dây.
• Chổi than và cổ góp: chổi than được làm từ Graphit kim loại được sử dụng để giảm điện trở và điện trở tiếp xúc và đồng thời chống được sự ăn mòn.
• Bộ chỉnh lưu: Bộ nắn dòng thực hiện chức năng chỉnh lưu đầy đủ toàn bộ chu kỳ để chuyển toàn bộ dòng điện xoay chiều 3 pha được tạo ra từ các cuộn dây stato thành dòng điện một chiều nhờ 6 điốt hoặc (8 điốt với các điốt ở điểm trung tính).
• Bộ điều áp (tiết chế): điều chỉnh điện áp ra sao cho ổn định. Xem thêm chi tiết về tiết chế máy phát tại đây.

Nguyên lý hoạt động máy phát điện trên ô tô

Có nhiều phương pháp tạo ra dòng điện, trong những máy phát điện, người ta sử dụng cuộn dây và nam châm làm phát sinh ra dòng điện trong cuộn dây. Sức điện động sinh ra trên cuộn dây càng lớn khi

• Số vòng dây quấn càng nhiều,
• Nam châm càng mạnh.
• Tốc độ quay của nam châm càng nhanh.

Khi nam châm được mang lại gần cuộn dây, từ thông xuyên qua cuộn dây tăng lên. Ngược lại, khi đưa cuộn dây ra xa, đường sức từ xuyên qua cuộn dây giảm xuống.

Bản thân của cuộn dây không muốn từ thông qua nó biến đổi nên cố tạo ra từ thông theo hướng chống lại những thay đổi xảy ra.

Đó là những gì chúng ta vừa dựa trên lý thuyết về vật lý cơ bản. Còn trong thực tế được ứng dụng:

• Nam châm vĩnh cửu được thay thế bằng nam châm điện. Ban đầu khi khởi động xe sẽ lấy điện từ acquy.
• Có thêm lõi thép sẽ làm tăng từ thông qua cuộn dây.
• Sinh ra từ thông móc vòng làm từ thông thay đổi liên tục.