專利名稱：一種包括雙發(fā)電機布置及冷卻系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)電機組配套有雙發(fā)電機的一種動力傳動布置與結(jié)構(gòu)，及布置雙發(fā)電機的發(fā)電機組主冷卻系統(tǒng)與構(gòu)造，并簡述雙發(fā)電機內(nèi)燃發(fā)電機組電能輸出方案。從屬于內(nèi)燃機動力裝置技術(shù)領(lǐng)域中的內(nèi)燃機驅(qū)動的發(fā)電機組動力傳動布置技術(shù)與動力裝置冷卻技術(shù)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機或稱發(fā)動機動力裝置的主動力輸出是通過內(nèi)燃機的主軸曲軸傳遞動力，作為內(nèi)燃機動力裝置之一的內(nèi)燃發(fā)電機組以下簡稱發(fā)電機組，也是由主軸傳遞動力到發(fā)電機電能轉(zhuǎn)換輸出裝置發(fā)出電能輸出。在發(fā)電機組以往傳統(tǒng)的動力傳動布置中，內(nèi)燃機的主軸兩端分別起著不同的獨立功能 一端保留或用于發(fā)動機附屬裝置的動力輸出與傳遞，如驅(qū)動發(fā)動機風扇、設置發(fā)動機起動裝置，或為輔助設備傳遞動力等；而另一端為發(fā)動機主動力輸出端，對裝主發(fā)電機。同時，由于發(fā)動機有運行時轉(zhuǎn)動慣量平衡、減振與起動慣性要求，發(fā)動機主軸兩端，無論何端為主動力輸出端，發(fā)動機的主軸上均需配裝相當?shù)膽T性飛輪或轉(zhuǎn)動慣量相當?shù)难b置。如此，傳統(tǒng)的動力傳動布置的發(fā)電機組，其基本空間尺寸主要由成套的發(fā)動機和發(fā)電機決定，且電源輸出類型與規(guī)格是單一的。
然而，發(fā)電機組作為獨立發(fā)揮使用功能的成套電源設備，使用地點、區(qū)域與使用形式廣泛，諸如，車載使用、移動周轉(zhuǎn)、或在置放空間有限的地點使用，或同時需要輸出兩種以上不同類型的主電源，這就要求在盡可能取得大功率體積比機組輸出總功率/機組體積，并在低成本的前提下，有不同類型的發(fā)電機組提供。
隨著電流逆變技術(shù)的發(fā)展，成套發(fā)電機組所用的發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，體積功率比發(fā)電機體積/發(fā)電容量小，特別是中小功率的電流逆變用發(fā)電機較傳統(tǒng)發(fā)電機制造成本低，已為發(fā)電機組實現(xiàn)動力傳動布置多樣性提供可行基礎。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在一臺發(fā)動機的主軸兩端對裝兩臺發(fā)電機，創(chuàng)造一種由單臺發(fā)動機和兩臺發(fā)電機成套的發(fā)電機組動力傳動布置結(jié)構(gòu)類型與冷卻系統(tǒng)。在本發(fā)明中用于發(fā)動機動力平衡與發(fā)動機起動慣性的傳統(tǒng)飛輪已由動力平衡總當量相當?shù)膬膳_發(fā)電機轉(zhuǎn)子替代；而分置發(fā)動機主軸兩端的兩臺發(fā)電機，在空間尺寸上已分別大為小于采用傳統(tǒng)的動力傳動布置所用的一臺發(fā)電機，可充分利用并減少發(fā)動機主軸兩端有限的動力傳動對中空間；機組冷卻系統(tǒng)——發(fā)動機與發(fā)電機運行冷卻采用與雙發(fā)電機動力傳動布置相匹配的雙向分立冷卻系統(tǒng)。因此，本發(fā)明技術(shù)方案較傳統(tǒng)等同功率大小的發(fā)電機組占用的成套空間小，同時，雙發(fā)電機運行時自然有2個分電源提供，可靈活成套由一臺配置在發(fā)電機組中的電源并、變流中間裝置成不同供電類型的發(fā)電機組輸出電源。


圖1是雙發(fā)電機動力傳動布置與冷卻系統(tǒng)組成的示意圖。圖2顯示了發(fā)電機轉(zhuǎn)子與發(fā)動機主軸兩端的聯(lián)接。圖3顯示了左發(fā)電機安裝軸向剖面。圖4顯示了右發(fā)電機安裝軸向剖面。
圖5顯示了雙向分立的發(fā)動機——發(fā)電機冷卻氣體流向示意。
圖6顯示了左側(cè)發(fā)電機冷卻構(gòu)成示意剖面。
圖7顯示了右側(cè)發(fā)電機冷卻構(gòu)成示意剖面。
圖8顯示了消聲器布置與冷卻夾腔構(gòu)成示意剖面。
圖9顯示了雙發(fā)電機動力傳動布置發(fā)電機組電能輸出拓撲方案。
具體實施例方式
本發(fā)明中，由內(nèi)燃機驅(qū)動的發(fā)電機組的雙發(fā)電機動力傳動布置與冷卻系統(tǒng)組成，如圖1至圖4所示，其中，圖l顯示了雙發(fā)電機動力傳動布置與冷卻系統(tǒng)組成，圖2顯示了發(fā)電機轉(zhuǎn)子與發(fā)動機主軸兩端的聯(lián)接；圖3顯示了左發(fā)電機安裝軸向剖面；圖4顯示了右發(fā)電機安裝軸向剖面。
在發(fā)動機主軸5-3軸向方向的左側(cè)和右側(cè)分別對中安裝發(fā)電機7和發(fā)電機3。發(fā)電機7和發(fā)電機3的基本結(jié)構(gòu)尺寸與發(fā)電容量相當，發(fā)電機7的轉(zhuǎn)子7-1 和發(fā)電機3的轉(zhuǎn)子3-1的轉(zhuǎn)動慣性總當量要求足夠滿足發(fā)動機5運行時轉(zhuǎn)動平 衡慣量與起動慣性要求。
左側(cè)發(fā)電機7的定子7-2與發(fā)動機5的主軸5-3是同軸線裝配的，以裝配 止口或定位銷套軸向?qū)χ蟹绞焦潭ò惭b在發(fā)動機5的箱體5-1上。左側(cè)發(fā)電機 7的轉(zhuǎn)子7-1，由其錐面的安裝孔在發(fā)動機主軸5-3的左伸出端主軸左端伸出 箱體的部份上對中后剛性固定裝配；并在發(fā)電機轉(zhuǎn)子7-1上安裝左風扇8。
右側(cè)的發(fā)電機3的定子3-2與發(fā)動機5的主軸5-3也是同軸線裝配的，以 裝配止口或定位銷套軸向?qū)χ蟹绞焦潭ò惭b在一個發(fā)電機護殼4內(nèi)，護殼4同 樣是以止口對中方式與發(fā)動機5的端蓋5-2固定安裝聯(lián)接；右側(cè)的發(fā)電機3的 轉(zhuǎn)子3-1，由其錐面的安裝孔在發(fā)動機主軸5-3的右伸出端主軸右端伸出箱體 的部份上對中后剛性固定裝配；并在發(fā)電機轉(zhuǎn)子3-1上安裝右風扇2。
左發(fā)電機7和右發(fā)電機3采用的剛性錐面孔對中與止口對中相結(jié)合的這種 固定裝配方式，已完全保證發(fā)電機安裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與同軸對中的可靠性。而 且，在左發(fā)電機7和右發(fā)電機3相向的同軸對中安裝后，單臺發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子 間因磁場微偏位而作用在發(fā)動機主軸上的軸向電磁推力，會絕大部份相互抵 消，減少了發(fā)動機5運行時不必要的動力消耗。
起動發(fā)動機5的起動齒圈7-1.3是鑲裝在左側(cè)發(fā)電機轉(zhuǎn)子7-1的轉(zhuǎn)子殼 7-1. l上，替代電起動發(fā)動機的飛輪起動齒圈。如發(fā)動機5的起動電機在另一 側(cè)右側(cè)，起動齒圈7-1.3也可鑲裝在右側(cè)發(fā)電機轉(zhuǎn)子3-1上，非電起動發(fā)動機 無起動齒圈設置。
在左側(cè)發(fā)電機轉(zhuǎn)子殼7-1. 1上鑲裝發(fā)動機點火觸點7-1. 2，發(fā)電機轉(zhuǎn)子7-1 的軸轂與發(fā)動機主軸5-3是由鍵6徑向定位的，以保證發(fā)動機的點火正時。如 配置的是壓燃式發(fā)動機成套的發(fā)電機組，可無此設置。
2，雙向分立的發(fā)動機一一發(fā)電機冷卻系統(tǒng)組成.
圖5:雙向分立的發(fā)動機一一發(fā)電機冷卻氣體流向示意
圖6:左側(cè)發(fā)電機冷卻構(gòu)成示意剖面
圖7:右側(cè)發(fā)電機冷卻構(gòu)成示意剖面
圖8:消聲器布置與冷卻夾腔構(gòu)成示意剖面統(tǒng)分為左右兩個相對獨立的組成部份，冷卻風源分別由
安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子7-1上的風扇8和發(fā)電機轉(zhuǎn)子3-1上的風扇2產(chǎn)生。
在發(fā)動機左側(cè)箱體5-1上扣裝一主導風罩9，導風罩9包容左發(fā)電機定子 7-2、轉(zhuǎn)子7-1及冷卻風扇8，導風罩9左邊為風源主進口，機組運行時轉(zhuǎn)子 7-1上的風扇8產(chǎn)生風力，在導風罩9的導流作用下，甩向發(fā)動機缸頭部，進 入由導流板10與缸頭部和由導流板11與缸頭部之間的上、下兩腔室冷卻發(fā) 動機5，缸頭部上、下冷卻腔由兩導流腔板扣接在缸頭部上、下面形成，并與 導風罩9相聯(lián)；在發(fā)電機轉(zhuǎn)子殼7-1. 1與冷卻風扇8安裝接觸的對應部位開有 若干過流風口，由于風扇風力流動的作用，發(fā)電機轉(zhuǎn)子7-1內(nèi)部與外部形成較 大氣壓差，從而產(chǎn)生壓差氣流冷卻左發(fā)電機7內(nèi)部的定子7-2與轉(zhuǎn)子7-1內(nèi)部； 同時，甩向發(fā)動機5缸頭部的氣體流動從轉(zhuǎn)子7-1外表面帶走熱量再次冷卻發(fā) 電機7。
安裝在機組右側(cè)右發(fā)電機轉(zhuǎn)子3-1上的右風扇2與右發(fā)電機3 —并置裝在 發(fā)電機護殼4內(nèi)，此發(fā)電機護殼4為渦殼式導流設計，底部既，與發(fā)動機對裝 面設有發(fā)電機電纜過線口和輔助進氣口，渦殼式發(fā)電機護殼4的導流出口設在 面向消聲器14的一面，主進口為軸向進口，其上可安裝手拉盤或?qū)Я鬟M口蓋 板1。在渦殼式發(fā)電機護殼4的導流出口部位安裝消聲器14的導流型板式支架 12，用于固裝消聲器14和導出右發(fā)電機3的冷卻氣流。機組運行時轉(zhuǎn)子3-1 上的風扇2產(chǎn)生風力，在渦殼式發(fā)電機護殼4的導流作用下從出口甩向?qū)Я餍?板式支架12。發(fā)電機轉(zhuǎn)子3-l與冷卻風扇2的安裝接觸對應部位有過流風口， 在壓差氣流作用下， 一部份外部空氣從渦殼式發(fā)電機護殼4底部的發(fā)電機電纜 過線口和輔助進氣口進入右發(fā)電機3內(nèi)部，冷卻右發(fā)電機3內(nèi)部的定子3-2與 轉(zhuǎn)子3-l內(nèi)部，同時，從發(fā)電機護殼4甩出的流動氣體從轉(zhuǎn)子3-l外表面帶走 熱量再次冷卻右發(fā)電機3。
消聲器14設后導風護罩13和前導風護罩15，由后導風護罩13固定安裝 在消聲器的導流型板式支架12上，前導風護罩15合扣在后導風護罩13，兩護 罩13和15與消聲器的導流型板式支架12共同包裹消聲器14，并與消聲器14 之間形成包裹形的夾腔A與B。從右發(fā)電機護殼4甩出的流動氣體在夾腔A內(nèi) 自然形成空氣隔熱層，隔離消聲器14向發(fā)動機5和發(fā)電機3傳熱；同時，缸頭部的兩導流腔板10與11也扣接在消聲器的前后導風護罩13與15上，從左 邊冷卻的氣流與從右邊冷卻的氣流在夾腔B匯流，并冷卻消聲器14后從前護 罩15的排風口排出。
3，發(fā)電機組電能輸出扼要方案
圖9:雙發(fā)電機動力傳動布置的發(fā)電機組電能輸出拓撲方案 雙發(fā)電機動力傳動布置的發(fā)電機組電能輸出方案配置，不同于單發(fā)電機動
力傳動布置的發(fā)電機組電能輸出方案配置單一，更能適應多類型、多規(guī)格供電
電源輸出要求。
通過一臺配置在發(fā)電機組中的電源并、變流中間裝置一一可并聯(lián)電流逆變 器16，雙發(fā)電機動力傳動布置發(fā)電機組的電能輸出類型，可以實現(xiàn)多種拓撲方
案配置 a、 經(jīng)可并聯(lián)電流逆變器16，兩發(fā)電機3和7的電流并流后，機組輸出單一 供電電源；
b、 經(jīng)不可并聯(lián)電流逆變器16，兩發(fā)電機3和7的電流不并流，機組輸出 兩種供電電源；
c、 經(jīng)可并聯(lián)——列解電流逆變器16，兩發(fā)電機3和7的電流并流或不并 流設編后，機組可選供輸出單一供電電源或兩種供電電源。
本發(fā)明首創(chuàng)內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機組采用一種雙發(fā)電機的動力傳動布 置技術(shù)，較等同功率大小、以動力傳動傳統(tǒng)布置的發(fā)電機組，在結(jié)構(gòu)緊湊性、 運行平穩(wěn)性與機組多類型供電輸出上有明顯綜合優(yōu)點
1，發(fā)電機組采用雙發(fā)電機動力傳動布置的單體發(fā)電機，遠比單發(fā)電機動 力傳動布置的單體發(fā)電機結(jié)構(gòu)尺寸小，在替代發(fā)動機傳統(tǒng)飛輪后充分利用了發(fā) 動機兩端的軸向?qū)χ锌臻g，使發(fā)電機組總體結(jié)構(gòu)緊湊、重量減輕，制造、轉(zhuǎn)運 與使用成本低；
2，雙發(fā)電機動力傳動布置的發(fā)電機組取得了在發(fā)動機軸向兩端等同大小 輸出主動力的平衡要求，改善并克服在發(fā)動機一端輸出主動力時可能產(chǎn)生的端 振動影響，進而使發(fā)電機組運行時更平穩(wěn)；
3，在雙發(fā)電機動力傳動布置的基礎上，選用不同功能的可并聯(lián)電流逆變器16配置發(fā)電機組，可方便的配裝成不同使用類型與規(guī)格的發(fā)電機組供電電 源。
本發(fā)明技術(shù)方案中的基本組成結(jié)構(gòu)件
1，發(fā)電機定子7-2和3-2均為硅鋼疊片結(jié)構(gòu)，其上設有以主孔對中定位 的定位安裝止口和以銷對中定位的定位安裝螺孔，兩發(fā)電機定子7-2和3-2分 別定位安裝在發(fā)動機箱體5-l的定位口上和渦殼式發(fā)電機護殼4底部的定位口 上；
2，發(fā)電機轉(zhuǎn)子7-l和3-1均為鋼板沖壓的外殼式轉(zhuǎn)子，其上設有錐孔面 定位安裝的軸孔和風扇安裝螺孔，轉(zhuǎn)子外殼與風扇相聯(lián)的底部設有過流風口， 分為加起動齒圈7-1. 3、開定位鍵槽-一配裝鍵6和鑲裝發(fā)動機點火觸點7-1. 2 的發(fā)電機左轉(zhuǎn)子7-1和無起動齒圈的發(fā)電機右轉(zhuǎn)子3-1;
3，發(fā)電機左風扇8和右風扇2為全塑材質(zhì)的強力離心風扇，其中，左風 扇8上還設有一圈導流壓板以加強氣流并控制流向；
4，主導風罩9為近阿基米德螺旋線型的蝸殼導流式風罩，罩體為全塑材 質(zhì)注塑成形，也可采用金屬壓注成形或鋼板沖壓成形制作，風罩邊沿設有扣邊 和螺孔，可與發(fā)動機箱體5-1、發(fā)動機上、下兩導流腔板10和11密封扣連；
5，發(fā)電機護殼4為鋁合金壓注成形的近阿基米德螺旋線型的蝸殼導流式 護殼，在其底部設有與發(fā)動機側(cè)蓋5-2對中安裝的一圓定位止口 ，和與定子3-2 對中安裝的圓口形定位凸緣；同時在底部設有發(fā)電機電纜過線口和輔助進氣 口；護殼口緣設有螺孔，以安裝手起動裝置或護殼導流蓋板1;護殼出風口設 置在面對消聲器14的方向上，出風口處設螺孔以固定安裝導流型板式消聲器 支架12。在結(jié)構(gòu)上，發(fā)電機護殼4可與發(fā)動機側(cè)蓋5-2聯(lián)注成一體；
6，導流型板式消聲器支架12為鋼板沖壓成形結(jié)構(gòu)，其上壓制板加強結(jié)構(gòu) 的導流型槽，導流型板式支架邊緣分布若干螺孔，用于安裝并固定消聲器14、 消聲器后導風護罩13、前導風護罩15，導流型板式消聲器支架12主安裝孔與 發(fā)電機護殼4的出風口處螺孔相對應，可由4個螺栓固定安裝。
7，消聲器后導風護罩13和前導風護罩15，發(fā)動機上導流腔板10和下導 流腔板11可為鋼板沖壓成形結(jié)構(gòu)或全塑材質(zhì)的注塑成形結(jié)構(gòu)，相互間扣接密 封并螺栓安裝固定。
98，電流逆變器16為相對獨立的設置，可布置左、右發(fā)電機進風口側(cè)，或 在發(fā)電機組其它位置布置，也可設置為與發(fā)電機組分體的電器柜布置。
權(quán)利要求
1. 一種包括雙發(fā)電機布置及冷卻系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是包括在一臺發(fā)動機的主軸兩端對裝的兩臺發(fā)電機。
2. 如權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是進一步包括冷卻系統(tǒng)、發(fā)電 機護殼(4)、導流型板式消聲器支架(12)、發(fā)電機風扇(8)、主導風罩(9)、消聲 器后導風護罩(13)和前導風護罩(15)、上導流腔板(10)和下導流腔板(11)。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是該冷卻系統(tǒng)是雙向分立冷卻 系統(tǒng)，該雙向分立冷卻系統(tǒng)包括雙風扇、雙向分立的結(jié)構(gòu)型式，和冷卻氣流在A 腔與B腔匯集形成消聲器的隔熱與冷卻氣層。
4. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是其發(fā)電機護殼(4)具有其底部 設有的導流氣口、雙定位止口，出風口在消聲器方向、出風口處設導流型板式消聲 器支架安裝螺孔、近阿基米德螺旋線型的導流式蝸殼、鋁合金壓鑄成形、和包括與 發(fā)動機箱體或側(cè)蓋聯(lián)鑄一體的結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是導流型板式消聲器支架(12) 設置有導流構(gòu)型、加強結(jié)構(gòu)的型槽、支架邊緣的螺孔，鋼板沖壓成形結(jié)構(gòu)或金屬壓 鑄成形結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子(7-1) 設置有與風扇相聯(lián)的底部的過流風口、鑲裝起動齒圈(7-1.3)、鑲裝發(fā)動機點火 觸點(7-1.2)、設有錐孔面定位安裝的軸孔和風扇安裝螺孔。
7. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)子(3-1) 設置有與風扇相聯(lián)的底部過流風口、錐孔面定位安裝的軸孔和風扇安裝螺孔。
8. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是發(fā)電機風扇(8)設置有離 心式蝸流風葉和導流壓板。
9. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是所述的主導風罩(9)設置 有近阿基米德螺旋線型的蝸殼，風罩邊沿設有扣邊和螺孔，在與發(fā)動機箱體(5-l)、 發(fā)動機上、下兩導流腔板(10)和(11)密封扣連后，實現(xiàn)全封閉的導流結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是所述的消聲器后導風護罩 (13)和前導風護罩(15)、上導流腔板(10)和下導流腔板(11)，與主導風罩(9)整體扣合相聯(lián)后實現(xiàn)雙向冷卻氣流在包裹形的夾腔A與B內(nèi)匯集，形成隔熱氣層 并冷卻消聲器(14)后排出。
全文摘要
一種包括雙發(fā)電機布置及冷卻系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)電機組，其特征是包括在一臺發(fā)動機的主軸兩端對裝的兩臺發(fā)電機。
文檔編號F02B63/04GK101482057SQ20091004583
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者王細光, 繆希澤, 顧愛新, 黃長明 申請人:上海揚科發(fā)動機進出口有限公司