Tài liệu Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- NGUYỄN THANH PHÚC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- NGUYỄN THANH PHÚC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. BÙI ĐĂNG THẢNH 2. TS. PHẠM VĂN TRƯỜNG Hà Nội – Năm 2017 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trong khóa luận là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng. Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Phúc 1 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý thầy cô giáo Viện Điện – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Bùi Đăng Thảnh, TS. Phạm Văn Trường người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Nhờ sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình của các thầy, em đã có được những kiến thức quý báu về cách thức nghiên cứu vấn đề cũng như nội dung của đề tài, từ đó em có thể hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên thực hiện Nguyễn Thanh Phúc 2 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN MÁY PHÁT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ ............................8 1.1. Cấu trúc hệ thống điện trong ô tô ..................................................................8 1.1.1. Chức năng của hệ thống cung cấp điện ...................................................... 8 1.1.2. Cấu tạo của hệ thống nạp và dòng điện trong mạch ................................. 10 1.2. Tổng quan về máy phát điện .......................................................................14 1.2.1. Chức năng của máy phát điện xoay chiều ................................................ 14 1.2.2. Phân loại ................................................................................................... 15 1.2.3. Cấu tạo ...................................................................................................... 16 1.2.4. Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều 3 pha ........................ 22 1.3. Tổng quan về hệ thống điện và truyền động trên xe hybrid .......................30 1.3.1. Hệ thống song song (hybrid parallel system) ........................................... 31 1.3.2. Hệ thống liên hoàn (series hybrid system) ............................................... 32 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT .................................34 2.1. Mô tả quá trình công nghệ...........................................................................34 2.2. Thiết kế mô hình phần cứng ........................................................................36 2.3. Sơ đồ thuật toán hệ thống ............................................................................37 2.4. Mô hình hóa quá trình hãm tái sinh và giải pháp thiết kế bộ điều khiển ....39 2.4.1. Mô hình hóa quá trình hãm tái sinh .......................................................... 39 2.4.2. Giải pháp thiết kế bộ điều khiển ............................................................... 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HÃM TÁI SINH ..................................50 KẾT LUẬN ..............................................................................................................53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................54 PHỤ LỤC .................................................................................................................55 3 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1 - Sơ đồ cung cấp hệ thống điện tổng quát ................................................... 8 Hình 1. 2 - Sơ đồ hệ thống nạp tiêu biểu .................................................................... 9 Hình 1. 3 - Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát ................................................... 9 Hình 1. 4 - Máy phát điện ......................................................................................... 11 Hình 1. 5 - Điều áp trong máy phát điện ................................................................... 11 Hình 1. 6 - Ắc quy ..................................................................................................... 12 Hình 1. 7 - Đèn báo nạp trên đồng hồ hiển thị .......................................................... 12 Hình 1. 8 - Khóa điện trên ô tô.................................................................................. 12 Hình 1. 9 - Hiển thị đèn báo nạp khi khóa điện ở vị trí ACC và LOCK .................. 13 Hình 1. 10 - Hiển thị đèn báo nạp khi khóa điện ở vị trí ON.................................... 13 Hình 1. 11 - Cấu tạo cơ bản của hệ thống máy phát ................................................. 14 Hình 1. 12 - Máy phát. Chỉnh lưu. Điều áp............................................................... 14 Hình 1. 13 - Máy phát điện thông thường ................................................................. 15 Hình 1. 14 - Máy phát điện SC ................................................................................. 16 Hình 1. 15 - Máy phát điện 3 cực.............................................................................. 16 Hình 1. 17 - Cấu tạo rotor ......................................................................................... 17 Hình 1. 16 - Cấu tạo chi tiết máy phát điện .............................................................. 16 Hình 1. 18 - Cấu tạo chổi than và cổ góp .................................................................. 17 Hình 1. 19 - Cấu tạo stator ........................................................................................ 18 Hình 1. 20 - Sơ đồ kết nối kiểu sao ........................................................................... 18 Hình 1. 21 - Sơ đồ kết nối kiểu tam giác .................................................................. 19 Hình 1. 22 - Bộ chỉnh lưu.......................................................................................... 19 Hình 1. 23 - Điốt sinh nhiệt khi chỉnh lưu ................................................................ 20 Hình 1. 24 - IC điều áp .............................................................................................. 21 Hình 1. 25 - Cuộn dây và nam châm ......................................................................... 22 Hình 1. 26 - Nguyên lý phát điện trong thực tế ........................................................ 23 Hình 1. 27 - Dòng điện xoay chiều 3 pha ................................................................. 24 Hình 1. 28 - Dòng điện chỉnh lưu ............................................................................. 24 4 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” Hình 1. 29 - Khi khóa điện ON ................................................................................. 25 Hình 1. 30 - Khi máy phát đang phát điện ................................................................ 26 Hình 1. 31 - Khi điện áp máy phát điện cao hơn điện áp điều chỉnh ........................ 26 Hình 1. 32 - Khi rotor bị đứt ..................................................................................... 27 Hình 1. 33 - Khi rotor bị ngắn mạch ......................................................................... 28 Hình 1. 34 - Khi cực S bị ngắt .................................................................................. 28 Hình 1. 35 - Khi cực B bị ngắt ................................................................................. 29 Hình 1. 36 - Khi chân F bị mát.................................................................................. 30 Hình 1. 37 - Cấu tạo động cơ hybrid ......................................................................... 31 Hình 1. 38 - Nguyên lý của hệ thống song song ....................................................... 32 Hình 1. 39 - Nguyên lý của hệ thống liên hoàn ........................................................ 32 Hình 1. 40 - Sơ đồ truyền động của động cơ hybrid kiểu liên hoàn ......................... 33 Hình 2. 1 - Mô tả quá trình công nghệ ...................................................................... 34 Hình 2. 2 - Trạng thái khởi động lại và tăng gia tốc của ô tô ................................... 36 Hình 2. 3 - Sơ đồ khối cấu tạo hệ thống điều khiển .................................................. 36 Hình 2. 4 - Lưu đồ thuật toán hệ thống ..................................................................... 37 Hình 2. 5 - Biểu diễn bằng đồ thị từ lưu đồ thuật toán ............................................. 38 Hình 2. 6 - Mô hình mạch điều khiển động cơ ......................................................... 39 Hình 2. 7 - Trạng thái động cơ hoạt động ................................................................. 40 Hình 2. 8 - Chiều dòng điện khi phanh tác động ban đầu ......................................... 41 Hình 2. 9 - Chiều dòng điện khi hãm sau 1 thời gian (L1/R1) ................................. 41 Hình 2. 10 - Khi động cơ giảm tốc độ (hãm) ............................................................ 42 Hình 2. 11 - Ắc quy được nạp điện trong quá trình hãm .......................................... 42 Hình 2. 12 - Điều khiển tốc độ động cơ bằng PWM................................................ 43 Hình 2. 13 - Đồ thị đặc tính cơ của động cơ ............................................................. 43 Hình 2. 14 - Sức phản điện động và dòng điện ở các pha ở chế độ động cơ (a) và hãm tái sinh (b).......................................................................................................... 45 Hình 2. 15 - Nghịch lưu làm việc với động cơ ......................................................... 45 Hình 2. 16 - Hãm tái sinh 1 van dẫn góc phần sáu thứ nhất ..................................... 46 Hình 2. 17 - Dòng điện pha khi hãm tái sinh ............................................................ 46 5 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” Hình 2. 18 - Điều khiển dòng điện trong góc phần sáu thứ nhất .............................. 47 Hình 2. 19 - Sơ đồ phát xung với góc dẫn 120 độ .................................................... 48 Hình 2. 20 - Sơ đồ phát xung với góc dẫn 180 độ .................................................... 48 Hình 2. 21 - Sơ đồ điều khiển tổng quát ................................................................... 49 Hình 3. 1 - Quá trình biến đổi công suất của ắc quy ................................................. 50 Hình 3. 2 - Quá trình biến đổi năng lượng tiêu hao của ắc quy ................................ 50 Hình 3. 3 - Ắc quy được nạp điện khi hãm tái sinh khi chưa hiệu chỉnh.................. 51 Hình 3. 4 - Ắc quy được nạp điện khi hãm tái sinh khi đã hiệu chỉnh ..................... 52 6 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, ngành Điều khiển - Tự động hóa đã có những ảnh hưởng to lớn đến nhiều lĩnh vực và cũng đã mở ra nhiều viễn cảnh mới trong thiết kế ô tô, cụ thể là thiết kế và áp dụng hàng loạt các hệ thống trên xe được điều khiển bằng điện tử như: Hệ thống cân bằng điện tử, hệ thống ABS, hệ thống chống trộm và hệ thống nạp điện cho ắc quy,... Những tiến bộ vượt bậc trong đời sống xã hội khiến nhu cầu về đi lại, vận chuyển của con người tăng lên rất nhiều. Nhắc đến lĩnh vực giao thông vận tải, người ta không thể không nghĩ ngay tới lĩnh vực vận tải đường bộ, là loại hình giao thông được phát triển khá sớm. Việt Nam là một nước đang phát triển về lĩnh vực giao thông vận tải đóng vai trò mấu chốt trong sự phát triển về mọi mặt. Với mức độ phát triển của nước ta hiện nay, vận tải đường bộ cũng chiếm một vị thế quan trọng nhất trong lĩnh vực giao thông vận tải. Đặc biệt, hình thức vận tải bằng ô tô đã trở nên thông dụng với mọi người Việt Nam, từ các tập đoàn vận tải lớn của nhà nước, cũng như các doanh nghiệp vận tải tư nhân đến các cơ quan xí nghiệp và cả những gia đình, cá nhân, với mức độ sử dụng có xu hướng tăng cao trong thời gian tới. Vấn đề về môi trường và tiết kiệm nhiên liệu là yếu tố cần quan tâm ngay từ lúc này. Chính vì vậy, “Nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển máy phát điện” được coi là một giải pháp giúp tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên hiện nay khi công nghệ xe điện và hybrid đang ngày càng phát triển thì động cơ điện đang dần được thay thế bằng động cơ xăng thông thường. Trong luận văn này, tôi tập trung nghiên cứu việc điều khiển động cơ điện để tạo ra năng lượng điện nạp điện cho ắc quy. 7 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN MÁY PHÁT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ 1.1. Cấu trúc hệ thống điện trong ô tô Hệ thống điện trên ô tô có đầy đủ các trang thiết bị và chức năng phục vụ như một hệ thống điện hoàn chỉnh nói chung. Hệ thống này cũng bao gồm các bộ phận phát điện, tích điện, truyền dẫn và tiêu thụ điện năng. Tuy nhiên, mạch điện sử dụng trên xe là một chiều 12V hoặc 24V. Các bộ phận chính của hệ thống gồm: hệ thống cung cấp điện (ắc quy và máy phát điện), hệ thống khởi động động cơ, hệ thống đánh lửa và phun xăng điện tử trên động cơ, hệ thống chiếu sáng, hệ thống đồng hồ và hệ thống thiết bị chẩn đoán và cảnh báo trên xe hiện đại. Sự hoạt động của các trang thiết bị được kiểm soát và điều khiển bởi bộ xử lý điện tử trung tâm. [1,2] Hình 1. 1 - Sơ đồ cung cấp hệ thống điện tổng quát 1.1.1. Chức năng của hệ thống cung cấp điện Ô tô được trang bị một số hệ thống và thiết bị điện để đảm bảo an toàn và tiện nghi khi sử dụng. Chúng cần điện năng trong suốt thời gian hoạt động và ngay cả khi động cơ đã dừng. Vì vậy, trên động cơ cần có một hệ thống nạp để nạp điện cho ắc quy và cung cấp cho các phụ tải khi động cơ đang làm việc. Hệ thống cung cấp điện sử dụng sự quay của động cơ để phát sinh ra điện. Nó không những cung cấp điện năng cho những hệ thống và thiết bị điện khác mà còn nạp điện cho ắc quy trong lúc động cơ đang hoạt động. Nguồn điện đó chỉ cho phép máy phát khi hoạt 8 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” động phát ra với nguồn điện áp tiêu chuẩn là 13.8V đến 14.2V đối với hệ thống điện cấp điện áp 12V. Hình 1. 2 - Sơ đồ hệ thống nạp tiêu biểu Hình 1. 3 - Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát 9 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô”  Những thông số cơ bản của hệ thống cung cấp điện - Hiệu điện thế định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V. - Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải điện trên xe hoạt động. Thông thường, công suất của các máy phát trên ôtô hiện nay vào khoảng Pmf = 700 –1500W. - Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp. Imax = 70 – 140A - Tốc độ cực tiểu và tốc độ cực đại của máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ của động cơ đốt trong. Nmin = ni x i Trong đó, i : tỉ số truyền, i = 1,5 - 2 ni : tốc độ cầm chừng của động cơ Hiện nay trên xe đời mới sử dụng máy phát cao tốc nên tỉ số truyền i cao hơn. - Nhiệt độ cực đại của máy phát tomax: là nhiệt độ tối đa mà máy phát có thể hoạt động. - Hiệu điện thế hiệu chỉnh: là hiệu điện thế làm việc của bộ tiết chế. Uhc = 13,8 – 14,2V 1.1.2. Cấu tạo của hệ thống nạp và dòng điện trong mạch Hệ thống nạp bao gồm chủ yếu các thiết bị sau đây : (1) Máy phát điện (2) Bộ điều áp (3) Ắc quy (4) Đèn báo nạp (5) Khóa điện (1) Máy phát điện Khi động cơ đang nổ máy, máy phát tạo ra một lượng điện đủ cho các phụ tải điện trên xe và để nạp điện cho ắc quy. 10 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” Hình 1. 4 - Máy phát điện (2) Bộ điều áp Thiết bị này được đặt trong máy phát, được dùng để điều chỉnh điện áp được tạo ra ngay cả khi tốc độ của máy phát thay đổi hoặc khi lượng điện tiêu thụ trên xe thay đổi. Hình 1. 5 - Điều áp trong máy phát điện (3) Ắc quy Đây là nguồn cung cấp điện khi động cơ không hoạt động. Nó cung cấp điện cho các thiết bị điện khi khởi động động cơ hoặc khi máy phát không phát điện. Tuy nhiên, dòng điện được tạo ra bởi máy phát và được nạp cho ắc quy ngay lập tức khi động cơ bắt đầu khởi động. 11 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” Hình 1. 6 - Ắc quy (4) Đèn báo nạp Đèn này để báo sự cố trong hệ thống nạp. Trước khi khởi động động cơ thì đèn sáng, sau khi khởi động động cơ khoảng 3 giây mà đèn tắt thì hệ thống nạp hoạt động bình thường. Nếu đèn không tắt, cần phải kiểm tra lại hệ thống nạp. Hình 1. 7 - Đèn báo nạp trên đồng hồ hiển thị (5) Khóa điện Khóa điện dùng để khởi động động cơ làm cho máy phát phát điện. Hình 1. 8 - Khóa điện trên ô tô 12 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô”  Khi khóa điện đang ở vị trí ACC hoặc LOCK: Hình 1. 9 - Hiển thị đèn báo nạp khi khóa điện ở vị trí ACC và LOCK  Khóa điện ở vị trí ON (động cơ chưa nổ máy): Lúc này dòng điện đi từ ắc quy tới máy phát điện bởi vì: nam châm sử dụng trong máy phát 3 pha là nam châm điện, cần phải cung cấp cho nó một dòng điện để từ hóa cuộn dây khi đó máy phát mới có thể cung cấp điện.  Khóa điện ở vị trí ON (khi động cơ đang nổ máy): Lúc này máy phát đã tạo ra điện cung cấp cho hệ thống điện trên xe và ắc quy nên đèn báo nạp tắt. Hình 1. 10 - Hiển thị đèn báo nạp khi khóa điện ở vị trí ON 13 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” 1.2. Tổng quan về máy phát điện  Khái niệm Máy phát điện hoạt động bởi lực quay động cơ xe thông qua dây đai để chuyển năng lượng cơ học thành năng lượng điện và cung cấp điện năng cần thiết cho các tải điện khác nhau. Ngoài ra, nó còn chức năng sạc ắc quy trong khi xe chạy. Tùy thuộc vào tốc độ động cơ thay đổi theo từng thời điểm lái xe, mà tốc độ quay của máy phát điện cũng thay đổi, và do đó điện áp tạo ra cũng thay đổi theo. Điện áp thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến hoạt động của các phụ tải điện, nên nó được chế ngự để phù hợp với điện áp của phụ tải điện. Hình 1. 11 - Cấu tạo cơ bản của hệ thống máy phát 1.2.1. Chức năng của máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều đóng vai trò chính trong hệ thống nạp. Máy phát điện xoay chiều có 3 chức năng: (1) Tạo ra dòng điện (2) Chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (3) Điều chỉnh điện áp Hình 1. 12 - Máy phát. Chỉnh lưu. Điều áp 14 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” (1) Phát điện Việc truyền chuyển động quay từ động cơ tới máy phát thông qua dây đai sẽ làm quay rotor máy phát và do đó tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây stator. (2) Chỉnh lưu dòng điện Vì dòng điện được tạo ra trong cuộn dây stato là dòng điện xoay chiều nên nó không sử dụng được cho các thiết bị điện một chiều sử dụng trên xe. Để sử dụng được dòng điện xoay chiều này, người ta sử dụng bộ chỉnh lưu để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. (3) Điều chỉnh điện áp Bộ điều chỉnh điện áp IC điều chỉnh điện áp sinh ra để có điện áp ổn định ngay cả khi tốc độ máy phát hoặc cường độ dòng điện trong mạch thay đổi. 1.2.2. Phân loại  Máy phát điện thông thường Hình 1. 13 - Máy phát điện thông thường Là máy phát điện xoay chiều, thông qua việc gia cố lõi rotor, cải thiện mạch từ, mạch tích hợp điều khiển. Ưu điểm: kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và công suất cao, có khả năng kết hợp với bộ điều chỉnh kiểu tiếp xúc điểm.  Máy phát điện SC Là máy phát điện xoay chiều sử dụng một dây dẫn phân đoạn cho cuộn dây stator, có thể giảm một nửa sức đề kháng cuộn dây và mất nhiệt, và đồng thời, để làm cho một bộ điều chỉnh một vi mạch IC. Ngoài ra, máy phát điện SC còn có khả năng giảm tiếng ồn gió một cách tối ưu. Ưu điểm: nhỏ gọn, công suất lớn, hiệu quả cao. 15 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” Hình 1. 14 - Máy phát điện SC  Máy phát điện 3 cực Là loại máy phát điện với tốc độ cao và tiếng ồn thấp bằng cách kết hợp hai quạt nhỏ thay vì một quạt bên ngoài lớn, và bằng cách tiếp tục cải thiện cuộn dây mật độ cao và làm mát. Ưu điểm: giảm kích thước, trọng lượng nhẹ và tính sản lượng cao. Hình 1. 15 - Máy phát điện 3 cực 1.2.3. Cấu tạo 1. Nắp trước 2. Pulley 3. Má cực từ 4. Bộ chỉnh lưu 5. Ổ bi 6. Vành tiếp điện 7. Chân điều khiển 8. Đầu ra 9. Cuộn rotor 10. Nắp sau 11. Rotor Hình 1. 16 - Cấu tạo chi tiết máy phát điện 12. Cuộn stator 16 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô”  Rotor Hình 1. 17 - Cấu tạo rotor - Rotor là một nam châm điện quay bên trong cuộn dây stator sinh ra từ trường để tạo ra lực điện trường trong cuộn dây stator. - Các thành phần chính: cuộn dây, cực từ, trục. - Cuộn dây được cuốn xung quanh 6 cặp lõi cực (12 cực từ) và lực điện từ được tạo ra khi có dòng điện chạy bên trong cuộn dây. Vì cường độ dòng điện chạy vào rotor tăng dần, nên lực điện từ cũng mạnh dần lên. Ở 2 đầu của rotor, người ta lắp một quạt để làm mát cuộn dây rotor, cuộn dây stator và bộ chỉnh lưu để làm cho nhiệt độ của chúng thấp hơn nhiệt độ giới hạn bằng cách hút không khí từ lỗ thông gió ở khung phía trước nhờ rotor quay.  Chổi than và cổ góp - Chức năng: cho dòng điện chạy qua rotor để tạo ra từ trường. - Các thành phần chính: Chổi than, lò xo, vòng kẹp chổi than, vòng tiếp điện. Hình 1. 18 - Cấu tạo chổi than và cổ góp 17 Đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển máy phát điện trên ô tô” Các chi tiết này tạo ra từ trường bằng cách cho dòng điện đi vào cuộn dây rotor và được lắp vào phía sau của rotor. Nhìn chung 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.  Stator Hình 1. 19 - Cấu tạo stator - Chức năng: Stator tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha bằng cách thay đổi từ thông sinh ra bởi rotor quay. Stator gồm lõi và cuộn dây được đặt trong khung phía trước. - Các thành phần chính: lõi thép, cuộn dây stator, cực ra. - Nhiệt sinh ra ở stator lớn so với các thành phần khác của máy phát, vì vậy dây cuốn phải phủ lớp chịu nhiệt. Cuộn dây stator có thể mắc theo 2 cách:  Cách mắc kiểu hình sao: Cho ra điện thế cao, được sử dụng phổ biến. Cuộn dây stator gồm 3 cuộn dây riêng biệt đầu chung của 3 cuộn dây được nối lại với nhau thành đầu trung hòa. Hình 1. 20 - Sơ đồ kết nối kiểu sao  Cách mắc kiểu tam giác: Cho ra dòng điện lớn. Cuộn dây stator gồm 3 cuộn dây riêng biệt, được nối liên tiếp các đỉnh với nhau hình tam giác. 18