一種包括雙發電機布置及冷卻系統的內燃發電機組的製作方法

2023-05-19 20:24:21

專利名稱：一種包括雙發電機布置及冷卻系統的內燃發電機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃發電機組配套有雙發電機的一種動力傳動布置與結構，及布置雙發電機的發電機組主冷卻系統與構造，並簡述雙發電機內燃發電機組電能輸出方案。從屬於內燃機動力裝置技術領域中的內燃機驅動的發電機組動力傳動布置技術與動力裝置冷卻技術。
背景技術：
內燃機或稱發動機動力裝置的主動力輸出是通過內燃機的主軸曲軸傳遞動力，作為內燃機動力裝置之一的內燃發電機組以下簡稱發電機組，也是由主軸傳遞動力到發電機電能轉換輸出裝置發出電能輸出。在發電機組以往傳統的動力傳動布置中，內燃機的主軸兩端分別起著不同的獨立功能 一端保留或用於發動機附屬裝置的動力輸出與傳遞，如驅動發動機風扇、設置發動機起動裝置，或為輔助設備傳遞動力等；而另一端為發動機主動力輸出端，對裝主發電機。同時，由於發動機有運行時轉動慣量平衡、減振與起動慣性要求，發動機主軸兩端，無論何端為主動力輸出端，發動機的主軸上均需配裝相當的慣性飛輪或轉動慣量相當的裝置。如此，傳統的動力傳動布置的發電機組，其基本空間尺寸主要由成套的發動機和發電機決定，且電源輸出類型與規格是單一的。
然而，發電機組作為獨立發揮使用功能的成套電源設備，使用地點、區域與使用形式廣泛，諸如，車載使用、移動周轉、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，這就要求在儘可能取得大功率體積比機組輸出總功率/機組體積，並在低成本的前提下，有不同類型的發電機組提供。
隨著電流逆變技術的發展，成套發電機組所用的發電機結構簡單，體積功率比發電機體積/發電容量小，特別是中小功率的電流逆變用發電機較傳統發電機製造成本低，已為發電機組實現動力傳動布置多樣性提供可行基礎。

發明內容
本發明是在一臺發動機的主軸兩端對裝兩臺發電機，創造一種由單臺發動機和兩臺發電機成套的發電機組動力傳動布置結構類型與冷卻系統。在本發明中用於發動機動力平衡與發動機起動慣性的傳統飛輪已由動力平衡總當量相當的兩臺發電機轉子替代；而分置發動機主軸兩端的兩臺發電機，在空間尺寸上已分別大為小於採用傳統的動力傳動布置所用的一臺發電機，可充分利用並減少發動機主軸兩端有限的動力傳動對中空間；機組冷卻系統——發動機與發電機運行冷卻採用與雙發電機動力傳動布置相匹配的雙向分立冷卻系統。因此，本發明技術方案較傳統等同功率大小的發電機組佔用的成套空間小，同時，雙發電機運行時自然有2個分電源提供，可靈活成套由一臺配置在發電機組中的電源並、變流中間裝置成不同供電類型的發電機組輸出電源。


圖1是雙發電機動力傳動布置與冷卻系統組成的示意圖。圖2顯示了發電機轉子與發動機主軸兩端的聯接。圖3顯示了左發電機安裝軸向剖面。圖4顯示了右發電機安裝軸向剖面。
圖5顯示了雙向分立的發動機——發電機冷卻氣體流向示意。
圖6顯示了左側發電機冷卻構成示意剖面。
圖7顯示了右側發電機冷卻構成示意剖面。
圖8顯示了消聲器布置與冷卻夾腔構成示意剖面。
圖9顯示了雙發電機動力傳動布置發電機組電能輸出拓撲方案。
具體實施例方式
本發明中，由內燃機驅動的發電機組的雙發電機動力傳動布置與冷卻系統組成，如圖1至圖4所示，其中，圖l顯示了雙發電機動力傳動布置與冷卻系統組成，圖2顯示了發電機轉子與發動機主軸兩端的聯接；圖3顯示了左發電機安裝軸向剖面；圖4顯示了右發電機安裝軸向剖面。
在發動機主軸5-3軸向方向的左側和右側分別對中安裝發電機7和發電機3。發電機7和發電機3的基本結構尺寸與發電容量相當，發電機7的轉子7-1 和發電機3的轉子3-1的轉動慣性總當量要求足夠滿足發動機5運行時轉動平 衡慣量與起動慣性要求。
左側發電機7的定子7-2與發動機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對中方式固定安裝在發動機5的箱體5-1上。左側發電機 7的轉子7-1，由其錐面的安裝孔在發動機主軸5-3的左伸出端主軸左端伸出 箱體的部份上對中後剛性固定裝配；並在發電機轉子7-1上安裝左風扇8。
右側的發電機3的定子3-2與發動機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對中方式固定安裝在一個發電機護殼4內，護殼4同 樣是以止口對中方式與發動機5的端蓋5-2固定安裝聯接；右側的發電機3的 轉子3-1，由其錐面的安裝孔在發動機主軸5-3的右伸出端主軸右端伸出箱體 的部份上對中後剛性固定裝配；並在發電機轉子3-1上安裝右風扇2。
左發電機7和右發電機3採用的剛性錐面孔對中與止口對中相結合的這種 固定裝配方式，已完全保證發電機安裝結構的穩定性與同軸對中的可靠性。而 且，在左發電機7和右發電機3相向的同軸對中安裝後，單臺發電機定、轉子 間因磁場微偏位而作用在發動機主軸上的軸向電磁推力，會絕大部份相互抵 消，減少了發動機5運行時不必要的動力消耗。
起動發動機5的起動齒圈7-1.3是鑲裝在左側發電機轉子7-1的轉子殼 7-1. l上，替代電起動發動機的飛輪起動齒圈。如發動機5的起動電機在另一 側右側，起動齒圈7-1.3也可鑲裝在右側發電機轉子3-1上，非電起動發動機 無起動齒圈設置。
在左側發電機轉子殼7-1. 1上鑲裝發動機點火觸點7-1. 2，發電機轉子7-1 的軸轂與發動機主軸5-3是由鍵6徑向定位的，以保證發動機的點火正時。如 配置的是壓燃式發動機成套的發電機組，可無此設置。
2，雙向分立的發動機一一發電機冷卻系統組成.
圖5:雙向分立的發動機一一發電機冷卻氣體流向示意
圖6:左側發電機冷卻構成示意剖面
圖7:右側發電機冷卻構成示意剖面
圖8:消聲器布置與冷卻夾腔構成示意剖面統分為左右兩個相對獨立的組成部份，冷卻風源分別由
安裝在發電機轉子7-1上的風扇8和發電機轉子3-1上的風扇2產生。
在發動機左側箱體5-1上扣裝一主導風罩9，導風罩9包容左發電機定子 7-2、轉子7-1及冷卻風扇8，導風罩9左邊為風源主進口，機組運行時轉子 7-1上的風扇8產生風力，在導風罩9的導流作用下，甩向發動機缸頭部，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 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，並與 導風罩9相聯；在發電機轉子殼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，由於風扇風力流動的作用，發電機轉子7-1內部與外部形成較 大氣壓差，從而產生壓差氣流冷卻左發電機7內部的定子7-2與轉子7-1內部； 同時，甩向發動機5缸頭部的氣體流動從轉子7-1外表面帶走熱量再次冷卻發 電機7。
安裝在機組右側右發電機轉子3-1上的右風扇2與右發電機3 —並置裝在 發電機護殼4內，此發電機護殼4為渦殼式導流設計，底部既，與發動機對裝 面設有發電機電纜過線口和輔助進氣口，渦殼式發電機護殼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導流進口蓋 板1。在渦殼式發電機護殼4的導流出口部位安裝消聲器14的導流型板式支架 12，用於固裝消聲器14和導出右發電機3的冷卻氣流。機組運行時轉子3-1 上的風扇2產生風力，在渦殼式發電機護殼4的導流作用下從出口甩嚮導流型 板式支架12。發電機轉子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電機護殼4底部的發電機電纜 過線口和輔助進氣口進入右發電機3內部，冷卻右發電機3內部的定子3-2與 轉子3-l內部，同時，從發電機護殼4甩出的流動氣體從轉子3-l外表面帶走 熱量再次冷卻右發電機3。
消聲器14設後導風護罩13和前導風護罩15，由後導風護罩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合扣在後導風護罩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，並與消聲器14 之間形成包裹形的夾腔A與B。從右發電機護殼4甩出的流動氣體在夾腔A內 自然形成空氣隔熱層，隔離消聲器14向發動機5和發電機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後導風護罩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，並冷卻消聲器14後從前護 罩15的排風口排出。
3，發電機組電能輸出扼要方案
圖9:雙發電機動力傳動布置的發電機組電能輸出拓撲方案 雙發電機動力傳動布置的發電機組電能輸出方案配置，不同於單發電機動
力傳動布置的發電機組電能輸出方案配置單一，更能適應多類型、多規格供電
電源輸出要求。
通過一臺配置在發電機組中的電源並、變流中間裝置一一可並聯電流逆變 器16，雙發電機動力傳動布置發電機組的電能輸出類型，可以實現多種拓撲方
案配置 a、 經可並聯電流逆變器16，兩發電機3和7的電流並流後，機組輸出單一 供電電源；
b、 經不可並聯電流逆變器16，兩發電機3和7的電流不並流，機組輸出 兩種供電電源；
c、 經可並聯——列解電流逆變器16，兩發電機3和7的電流並流或不並 流設編後，機組可選供輸出單一供電電源或兩種供電電源。
本發明首創內燃發動機驅動的發電機組採用一種雙發電機的動力傳動布 置技術，較等同功率大小、以動力傳動傳統布置的發電機組，在結構緊湊性、 運行平穩性與機組多類型供電輸出上有明顯綜合優點
1，發電機組採用雙發電機動力傳動布置的單體發電機，遠比單發電機動 力傳動布置的單體發電機結構尺寸小，在替代發動機傳統飛輪後充分利用了發 動機兩端的軸向對中空間，使發電機組總體結構緊湊、重量減輕，製造、轉運 與使用成本低；
2，雙發電機動力傳動布置的發電機組取得了在發動機軸向兩端等同大小 輸出主動力的平衡要求，改善並克服在發動機一端輸出主動力時可能產生的端 振動影響，進而使發電機組運行時更平穩；
3，在雙發電機動力傳動布置的基礎上，選用不同功能的可並聯電流逆變器16配置發電機組，可方便的配裝成不同使用類型與規格的發電機組供電電 源。
本發明技術方案中的基本組成結構件
1，發電機定子7-2和3-2均為矽鋼疊片結構，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，兩發電機定子7-2和3-2分 別定位安裝在發動機箱體5-l的定位口上和渦殼式發電機護殼4底部的定位口 上；
2，發電機轉子7-l和3-1均為鋼板衝壓的外殼式轉子，其上設有錐孔面 定位安裝的軸孔和風扇安裝螺孔，轉子外殼與風扇相聯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和鑲裝發動機點火觸點7-1. 2 的發電機左轉子7-1和無起動齒圈的發電機右轉子3-1;
3，發電機左風扇8和右風扇2為全塑材質的強力離心風扇，其中，左風 扇8上還設有一圈導流壓板以加強氣流並控制流向；
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 質注塑成形，也可採用金屬壓注成形或鋼板衝壓成形製作，風罩邊沿設有扣邊 和螺孔，可與發動機箱體5-1、發動機上、下兩導流腔板10和11密封扣連；
5，發電機護殼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，在其底部設有與發動機側蓋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。在結構上，發電機護殼4可與發動機側蓋5-2聯注成一體；
6，導流型板式消聲器支架12為鋼板衝壓成形結構，其上壓制板加強結構 的導流型槽，導流型板式支架邊緣分布若干螺孔，用於安裝並固定消聲器14、 消聲器後導風護罩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，消聲器後導風護罩13和前導風護罩15，發動機上導流腔板10和下導 流腔板11可為鋼板衝壓成形結構或全塑材質的注塑成形結構，相互間扣接密 封並螺栓安裝固定。
98，電流逆變器16為相對獨立的設置，可布置左、右發電機進風口側，或 在發電機組其它位置布置，也可設置為與發電機組分體的電器櫃布置。
權利要求
1. 一種包括雙發電機布置及冷卻系統的內燃發電機組，其特徵是包括在一臺發動機的主軸兩端對裝的兩臺發電機。
2. 如權利要求l所述的內燃發電機組，其特徵是進一步包括冷卻系統、發電 機護殼(4)、導流型板式消聲器支架(12)、發電機風扇(8)、主導風罩(9)、消聲 器後導風護罩(13)和前導風護罩(15)、上導流腔板(10)和下導流腔板(11)。
3. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是該冷卻系統是雙向分立冷卻 系統，該雙向分立冷卻系統包括雙風扇、雙向分立的結構型式，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. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是其發電機護殼(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 發動機箱體或側蓋聯鑄一體的結構。
5. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是導流型板式消聲器支架(12) 設置有導流構型、加強結構的型槽、支架邊緣的螺孔，鋼板衝壓成形結構或金屬壓 鑄成形結構。
6. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是所述發電機的轉子(7-1) 設置有與風扇相聯的底部的過流風口、鑲裝起動齒圈(7-1.3)、鑲裝發動機點火 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. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是所述的發電機轉子(3-1) 設置有與風扇相聯的底部過流風口、錐孔面定位安裝的軸孔和風扇安裝螺孔。
8. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是發電機風扇(8)設置有離 心式蝸流風葉和導流壓板。
9. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是所述的主導風罩(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，在與發動機箱體(5-l)、 發動機上、下兩導流腔板(10)和(11)密封扣連後，實現全封閉的導流結構。
10. 如權利要求2所述的內燃發電機組，其特徵是所述的消聲器後導風護罩 (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)整體扣合相聯後實現雙向冷卻氣流在包裹形的夾腔A與B內匯集，形成隔熱氣層 並冷卻消聲器(14)後排出。
全文摘要
一種包括雙發電機布置及冷卻系統的內燃發電機組，其特徵是包括在一臺發動機的主軸兩端對裝的兩臺發電機。
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 優先權日2009年1月23日
發明者王細光, 繆希澤, 顧愛新, 黃長明 申請人:上海揚科發動機進出口有限公司