CN101534034B - 发动机驱动式发电机 - Google Patents

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Abstract

一种发动机驱动式发电机。在该发动机驱动式发电机(10)中，配备风扇的飞轮(25)和发电部(26)的驱动轴(48)连接到发动机(21)的曲轴(31)，发电部(26)由通过曲轴(31)被驱动的驱动轴(48)驱动。配备风扇的飞轮(25)布置在所述发动机的曲轴箱(28)与所述发电部(26)之间，在配备风扇的飞轮上设有用于冷却发动机和发电部的小直径冷却风扇(52)和大直径冷却风扇(53)。发电部冷却空气进入通道(63)设置在所述发电部(26)中。发动机冷却空气进入通道(64)用于将外部空气导向所述冷却风扇。冷却空气输送通道(41)沿着发动机(21)的缸体(35)伸出，且在其中面向所述缸体(35)的位置处形成有空气输送开口(42)。

Description

发动机驱动式发电机
技术领域
本发明涉及一种发动机驱动式发电机，其使飞轮和发电部的驱动轴与发动机的曲轴相连，并且通过经由曲轴而旋转的驱动轴产生电力。
背景技术
在传统公知的发动机驱动式发电机中，有一种发电机，其发电部的驱动轴与发动机的曲轴同心连接，并且其中用于冷却发动机的风扇和用于冷却发电部的风扇彼此分开设置。更具体地说，发动机冷却风扇设置在发动机的与发电部相对的一部分上，发电部冷却风扇设置在发动机与发电部之间。在日本专利申请特开公报No.HEI-7-312846中公开了这种发动机驱动式发电机的一个示例。
对于在No.HEI-7-312846公报中公开的现有技术的发动机驱动式发电机，外部空气可通过发动机冷却风扇的旋转而被导向缸体等以冷却缸体等。另外，外部空气可通过发电部冷却风扇的旋转而被导向发电部的内部以冷却发电部。
然而，在现有技术的发动机驱动式发电机中，由于发动机冷却风扇和发电部冷却风扇彼此分开设置，所以发动机驱动式发电机需要许多部件来制造发动机冷却风扇和发电部冷却风扇，这会阻碍发动机驱动式发电机的重量和尺寸的减小。另外，现有技术的发动机驱动式发电机需要多个步骤来分别将发动机冷却风扇和发电部冷却风扇附接至发电机的预定部位。
发明内容
考虑到以上现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种改进的发动机驱动式发电机，其重量和尺寸都减小，并且组装步骤数量减少。
为了实现上述目的，本发明提供一种改进的发动机驱动式发电机，该发电机包括：飞轮，该飞轮连接到发动机的曲轴；发电部，该发电部具有与所述发动机的曲轴相连的驱动轴，所述发电部由通过所述曲轴而旋转的所述驱动轴驱动而旋转，所述飞轮布置在所述发动机的曲轴箱与所述发电部之间；以及冷却风扇，该冷却风扇设置在所述飞轮上，用于冷却所述发动机和所述发电部；附接至所述发动机的第一风扇罩、附接至所述第一风扇罩的第二风扇罩，所述飞轮布置在所述第一风扇罩和所述第二风扇罩内部，所述发电部附接至所述第二风扇罩，所述第一风扇罩具有安装在所述曲轴箱的前壁上的后壁部，以及沿着所述后壁部的外周形成在其上的周壁；发电部冷却空气进入通道，该发电部冷却空气进入通道设置在所述发电部中，用于将外部空气导向所述冷却风扇；发动机冷却空气进入通道，该发动机冷却空气进入通道设置在所述冷却风扇的上游，用于将外部空气导向所述冷却风扇；以及冷却空气输送通道，该冷却空气输送通道设置在所述冷却风扇的下游，用于将空气从冷却风扇导向所述发动机，该冷却空气输送通道从所述第一风扇罩的所述周壁的一部分沿着发动机的缸体伸出，所述缸体固定至所述曲轴箱的侧部，该冷却空气输送通道在其中面向所述缸体的位置处形成有空气输送开口。
因为既用于冷却所述发动机又用于冷却所述发电部的单个冷却风扇设置在飞轮上，飞轮布置在所述发动机的曲轴箱与所述发电部之间，所以在现有技术中必须作为单独部件的用于冷却发动机的风扇和用于冷却发电部的风扇可结合为单个冷却风扇，从而本发明的发动机驱动式发电机可明显减小重量和尺寸。另外，因为不需要分别将单独的发动机冷却风扇和发电部冷却风扇附接至发动机驱动式发电机的预定部位，所以本发明可减少组装发动机驱动式发电机所需的步骤数量，因此可提高发动机驱动式发电机的生产率。
另外，在本发明中，所述冷却风扇布置在所述飞轮的径向内侧。从而，不需要在飞轮的轴向外侧设置单独的发动机冷却风扇和发电部冷却风扇，从而飞轮和冷却风扇可作为单个飞轮/冷却风扇单元设置，该飞轮/冷却风扇单元的小宽度大致等于飞轮的宽度。这样，可紧凑地构造本发明的发动机驱动式发电机中的飞轮/冷却风扇单元。
优选地，在本发明的发动机驱动式发电机中，所述冷却风扇包括绕所述飞轮的轴线同心布置并靠近该轴线的小直径冷却风扇、以及布置在所述小直径冷却风扇径向外侧的大直径冷却风扇。该发电部冷却空气进入通道设置在所述发电部中所述小直径冷却风扇的上游，用于将外部空气导向所述小直径冷却风扇，以通过沿着所述发电部冷却空气进入通道流动的空气冷却所述发电部；该发动机冷却空气进入通道设置在所述大直径冷却风扇的上游，用于将空气导向所述大直径冷却风扇；以及该冷却空气输送通道设置在所述小直径冷却风扇和所述大直径冷却风扇的下游，用于将空气从所述小直径冷却风扇和所述大直径冷却风扇导向所述发动机，以由此冷却该发动机。
即，在以上述方式布置的发动机驱动式发电机中，空气可通过所述小直径冷却风扇的旋转而被吸入发电部冷却空气进入通道，从而冷却发电部。同时，通过所述小直径冷却风扇和所述大直径冷却风扇的旋转，经由发电部冷却空气进入通道和发动机冷却空气进入通道导向冷却风扇的空气可输送至下游的冷却空气输送通道，然后输送至发动机，从而冷却发动机。
即，利用包括所述小直径冷却风扇和所述大直径冷却风扇的单个飞轮/冷却风扇单元(即，配备风扇的飞轮)，本发明不仅可冷却发电部，而且可冷却发动机。因此，发动机驱动式发电机的重量和尺寸可明显减小。
下面将描述本发明的实施方式，应理解本发明不限于所述实施方式，在不偏离基本原理的情况下可对本发明进行各种修改。因此本发明的范围仅由所附权利要求确定。
附图说明
下面将参照附图仅以实施例的方式详细描述本发明的某些优选实施方式，附图中：
图1是表示本发明的发动机驱动式发电机的实施方式的立体图；
图2是表示在发动机驱动式发电机中采用的发动机/发电部单元的立体图；
图3是表示发动机/发电部单元的分解立体图；
图4是表示在发动机驱动式发电机中采用的配备风扇的飞轮的立体图；
图5是表示配备风扇的飞轮的剖面图；并且
图6A和6B是说明在发动机驱动式发电机中如何冷却发动机和发电部的图。
具体实施方式
首先参照图1，图1是表示本发明的发动机驱动式发电机的实施方式的立体图。发动机驱动式发电机10包括：框架11，其由多个支柱12等构成并具有大致平行六面体形状；控制面板13，其布置在一对支柱12之间；发动机/发电部单元15；以及燃料箱16和消音器17，它们设置在发动机/发电部单元15上方。控制面板13在其中容纳有构成发动机控制部和电力输出部的各种电子和电气部件。
图2是表示发动机/发电部单元15的立体图，图3是表示发动机/发电部单元15的分解立体图。
发动机/发电部单元15包括发动机21、附接至发动机21的第一风扇罩22、附接至第一风扇罩22的第二风扇罩23、布置在第一和第二风扇罩22和23内部的配备风扇的飞轮25、以及附接至第二风扇罩23的发电部26。
发动机21具有被可旋转地支撑在曲轴箱28(另见图5)中的曲轴31，反冲起动器(未示出)同轴连接至曲轴31的后端部并覆盖有反冲罩33。
另外，在发动机21中，曲轴31的前端部31a向前伸出超过曲轴箱28(另见图5)的前壁28a，第一风扇罩22与曲轴31同轴地安装在前壁28a上，缸体35固定至曲轴箱28的侧部28b。缸体35在其中容纳有气缸(未示出)，并具有多个形成在其外表面上的冷却翼片36。
第一风扇罩22具有安装在曲轴箱28的前壁28a上的后壁部22a，以及沿着后壁部22a的外周形成在其上的周壁(下面称为“第一周壁”)38。周壁38与曲轴31平行形成。第一风扇罩22还包括从第一周壁38的一部分沿着缸体35伸出的冷却空气输送通道41。
冷却空气输送通道41在其中面向缸体35的位置处形成有空气输送(或吹送)开口42。从而，空气可从通道41内部通过空气输送开口42输送至缸体35中。因为第一风扇罩22安装在曲轴箱28的前壁28a上，所以冷却空气输送通道41位于发动机21附近。
第二风扇罩23通过螺钉43与第一风扇罩22同轴地固定至该第一风扇罩22。第二风扇罩23形成筒形并具有周壁(下面称为“第二周壁”)44。第二周壁44以其直径从壁44的前端部44a朝向后端部44b逐渐增加的方式形式(另见图5)。
第二周壁44在后端部44b通过螺钉43固定至第一周壁38的前端部38a。第二周壁44具有多个进气口(或空气吸入口)46，进气口46沿着周向以预定间距形成在前端部44a附近。
在第一和第二风扇罩22和23内设置有配备风扇的飞轮25。第一和第二风扇罩22和23布置在发动机21的曲轴箱28与发电部26之间，从而配备风扇的飞轮25布置在发动机21的曲轴箱28与发电部26之间。这样，用于冷却发动机21的风扇52和53以及用于冷却发电部26的风扇52可构造成单个单元。
图4是表示配备风扇的飞轮25的立体图。配备风扇的飞轮25装配在发电部26的驱动轴48的后端部48a上，并经由键49(图5)固定至后端部48a。驱动轴48从发电部26的后端部26a向后伸出。
更具体地说，例如由灰铸铁(FC)一体形成的配备风扇的飞轮25具有：轴承部51，其装配在驱动轴48的后端部48a上；小直径冷却风扇52，其从轴承部51径向向外延伸；小直径环55，其设置在小直径冷却风扇52的外周上；大直径冷却风扇53，其从小直径环55径向向外延伸；大直径环57，其设置在大直径冷却风扇53的外周上。
轴承部51和驱动轴48通过键49(见图5)互连，使得轴承部51和驱动轴48可作为一个单元一起旋转。
小直径冷却风扇52具有多个小叶片56，小叶片56从轴承部51径向向外延伸到小直径环55的内表面55a。即，小直径冷却风扇52布置在小直径环55的径向内侧并靠近飞轮25的轴线。小直径冷却风扇52是不仅用于抽吸或吸入冷却发电部26的空气，而且用于送出或输送冷却发动机21(见图3)的空气的风扇。
大直径冷却风扇53具有多个大叶片58，大叶片58从小直径环55径向向外延伸到大直径环57。即，大直径冷却风扇53布置在大直径环57的径向内侧。大直径冷却风扇53是用于输送冷却发动机21(见图3)的空气的风扇。
另外，小直径环55和大直径环57一起构成飞轮环部54。飞轮环部54是与轴承部51和冷却风扇52和53相协作而吸收和释放曲轴31的旋转能量的部分。
即，除了具有飞轮以外，配备风扇的飞轮25还具有一起构造为整体单元的发动机冷却风扇52和发电部冷却风扇53。这样，发动机驱动式发电机10的当前实施方式可减小重量和尺寸。
另外，通过将为冷却发动机21设置的冷却风扇52和53与为冷却发电部26设置的冷却风扇52一起构造成整体单元，可以不必分别将冷却风扇52和53附接至预定部位，从而减少了组装发动机驱动式发电机10所需的步骤数量，因此可明显提高发动机驱动式发电机10的生产率。
另外，在发动机驱动式发电机10中，小直径冷却风扇52布置在飞轮环部54(更具体地说，小直径环55)的径向内侧，大直径冷却风扇53布置在飞轮环部54(更具体地说，大直径环57)的径向内侧。
即，冷却风扇52和53不需要设置在飞轮的轴向外侧，从而配备风扇的飞轮25可具有减小的宽度W(见图5)。这样，可紧凑地构成配备风扇的飞轮25。
当配备风扇的飞轮25在驱动轴48的旋转作用下如箭头A所示旋转时，小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53可如箭头B所示抽吸或吸入空气，这样被吸入的空气可如箭头C所示输送。
小直径环55形成为使其约前半部55c(见图5)的直径沿前后方向逐渐增加，其约后半部分55d(见图5)平行于驱动轴48延伸。另外，大直径环57形成为使其约前半部57b的直径沿前后方向逐渐增加，其约后半部分57c平行于驱动轴48延伸。
从而，小直径冷却风扇52在其前端部与发电部冷却空气进入通道63(图5)连通，而大直径冷却风扇53在其前端部与发动机冷却空气进入通道64连通。另外，小直径环55和大直径环57的后端部与冷却空气输送通道41(图3)连通。
如上所述，冷却空气输送通道41设置在第一风扇罩22中。从而，冷却空气输送通道41位于发动机21附近，并在操作上连接至小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53。
回头参照图2和图3，发电部26在后端部26a通过螺钉61固定至第二风扇罩23的前端部44a(周壁44)，第二风扇罩23在其中容纳配备风扇的飞轮25。
罩66附接至发电部26的前端部26b，罩66具有形成在其前端部66a中的气窗67。气窗67包括与发电部冷却空气进入通道63连通以将外部空气导向通道63的狭窄开口。
图5是表示配备风扇的飞轮25的剖面图。发电部26具有安装到壳体71的定子72，定子72抵靠第二风扇罩23的前端部44a(周壁44)，壳体71通过螺钉61固定至第二风扇罩23。
在发电部26中，转子73设置在定子72内侧，与驱动轴48同心连接，使其可与驱动轴48一起旋转。
驱动轴48具有与曲轴31的前端部31a同心连接的后端部48a，以及被可旋转地支撑在轴承75上的前端部48b。从而，当曲轴31旋转时，驱动轴48旋转，使得转子73可旋转而产生电力。
在发电部26中，通过由定子72和转子73限定的空间提供发电部冷却空气通道63。发电部冷却空气通道63具有与罩66的内部空间77连通的进气口63a、以及与第二风扇罩23的内部空间连通的空气输送口63b。
发电部冷却空气通道63形成为使其空气输送口63b面对配备风扇的飞轮25的小直径冷却风扇52。罩66的内部空间77经由气窗67与外部连通。另外，第二风扇罩23的内部空间经由第一风扇罩22的内部空间78与冷却空气输送通道41连通。
在当前实施方式中，配备风扇的飞轮25布置在第一和第二风扇罩22和23内侧，并安装在驱动轴48上。从而，当驱动轴48经由曲轴31旋转时，配备风扇的飞轮25与驱动轴48一起旋转。
当配备风扇的飞轮25以上述方式旋转时，小直径冷却风扇52不仅将空气输送至第一风扇罩22的内部空间78，而且从发电部冷却空气进入通道63吸入空气。
另外，发动机冷却空气进入通道64是具有多个与第二风扇罩23的内部空间连通的进气口46的流动通道，该流动通道将通过进气口46吸入的外部空气导向第二风扇罩23的内部空间。发动机冷却空气通道64形成为使其空气输送口64a面对配备风扇的飞轮25的大直径冷却风扇53。
当配备风扇的飞轮25以上述方式旋转时，大直径冷却风扇53不仅将空气输送至第一风扇罩22的内部空间78，而且从发动机冷却空气进入通道64吸入空气。这样，外部空气可通过进气口46如箭头所示被吸入并经由发动机冷却空气进入通道64导向大直径冷却风扇53。
另外，在配备风扇的飞轮25中，小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53的相应后部面对第一风扇罩22的内部空间78。从而，当配备风扇的飞轮25旋转时，空气可经由小直径冷却风扇52输送至第一风扇罩22的内部空间78，而且经由大直径冷却风扇53输送至内部空间78。
第一风扇罩22的内部空间78与发动机21的冷却空气输送通道41(图3)连通。从而，从小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53输送的空气可导向冷却空气输送通道41，然后通过图3所示的空气输送开口42导入缸体35。
在发动机驱动式发电机10的当前实施方式中，如上所述，发电部冷却空气进入通道63设置在发电部26中，即小直径冷却风扇52的上游，发动机冷却空气进入通道64设置在大直径冷却风扇53的上游。另外，通过小直径冷却风扇52的旋转，空气可被吸入发电部冷却空气进入通道63，从而冷却发电部26。同时，通过小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53的旋转，经由发电部冷却空气进入通道63和发动机冷却空气进入通道64导向冷却风扇52和53的空气被输送至冷却空气输送通道41，从而冷却发动机21。
按上述方式，通过单个配备风扇的飞轮25就可冷却发电部26和发动机21。从而，可明显减小发动机驱动式发电机10的重量和尺寸。
接着，参照图6A和6B，将描述发动机21和发电部26如何通过发动机驱动式发电机10冷却。
当曲轴31在发动机21的驱动下如箭头D所示旋转时，驱动轴48也如箭头D所示旋转，从而配备风扇的飞轮25也如箭头D所示旋转，如图6A所示。
通过配备风扇的飞轮25的旋转，外部空气通过气窗67被吸入发电部冷却空气进入通道63，如箭头E所示。这样被吸入发电部冷却空气进入通道63的空气被进一步吸入飞轮25的小直径冷却风扇52，如箭头F所示。同时，通过配备风扇的飞轮25的旋转，外部空气通过进气口46被吸入发动机冷却空气进入通道64，如箭头G所示。这样被吸入发动机冷却空气进入通道64的空气被进一步吸入飞轮25的大直径冷却风扇53，如箭头II所示。
经由发电部冷却空气进入通道63被吸入小直径冷却风扇52的空气以及经由发动机冷却空气进入通道64被吸入大直径冷却风扇53的空气被小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53输送至第一风扇罩22的内部空间78，如图6B的箭头I所示，使得这些空气在内部空间78中混合在一起。在内部空间78中已经混合在一起的空气然后被从内部空间78输送至冷却空气输送通道41，如箭头J所示。
这样输送至冷却空气输送通道41的空气通过空气输送开口42被进一步输送至缸体35，如箭头K所示。从而，缸体35被空气冷却，之后已经冷却了缸体35的空气被排出发电机10。
虽然本发明的优选实施方式被描述为包括两个冷却风扇，即小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53，但本发明不受此限制，例如，小直径冷却风扇52和大直径冷却风扇53可构造为单个整体冷却风扇。
本发明特别适用于发动机驱动式发电机，该发电机具有与发动机曲轴相连的发电部的驱动轴和飞轮，其中通过经由曲轴而旋转的驱动轴来驱动发电机。

Claims (3)

1.一种发动机驱动式发电机(10)，该发动机驱动式发电机包括：
飞轮(25)，该飞轮连接到发动机(21)的曲轴(31)；
发电部(26)，该发电部具有与所述发动机的曲轴相连的驱动轴(48)，所述发电部(26)由通过所述曲轴(31)而旋转的所述驱动轴(48)驱动而旋转，所述飞轮(25)布置在所述发动机的曲轴箱(28)与所述发电部(26)之间；
冷却风扇(52，53)，该冷却风扇设置在所述飞轮(25)上，用于冷却所述发动机和所述发电部；
附接至所述发动机(21)的第一风扇罩(22)、附接至所述第一风扇罩(22)的第二风扇罩(23)，所述飞轮(25)布置在所述第一风扇罩(22)和所述第二风扇罩(23)内部，所述发电部(26)附接至所述第二风扇罩(23)，所述第一风扇罩(22)具有安装在所述曲轴箱(28)的前壁(28a)上的后壁部(22a)，以及沿着所述后壁部(22a)的外周形成在其上的周壁(38)；
发电部冷却空气进入通道(63)，该发电部冷却空气进入通道(63)设置在所述发电部(26)中，用于将外部空气导向所述冷却风扇(52，53)；
发动机冷却空气进入通道(64)，该发动机冷却空气进入通道(64)设置在所述冷却风扇(52，53)的上游，用于将外部空气导向所述冷却风扇(52，53)；以及
冷却空气输送通道(41)，该冷却空气输送通道(41)设置在所述冷却风扇(52，53)的下游，用于将空气从冷却风扇(52，53)导向所述发动机(21)，该冷却空气输送通道(41)从所述第一风扇罩(22)的所述周壁(38)的一部分沿着发动机(21)的缸体(35)伸出，所述缸体(35)固定至所述曲轴箱(28)的侧部(28b)，该冷却空气输送通道(41)在其中面向所述缸体(35)的位置处形成有空气输送开口(42)。
2.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机，其中，所述冷却风扇(52，53)布置在所述飞轮(25)的径向内侧。
3.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机，其中，所述冷却风扇包括绕所述飞轮(25)的轴线同心布置并靠近该轴线的小直径冷却风扇(52)、以及布置在所述小直径冷却风扇径向外侧的大直径冷却风扇(53)，并且，
该发电部冷却空气进入通道(63)设置在所述发电部(26)中所述小直径冷却风扇(52)的上游，用于将外部空气导向所述小直径冷却风扇，以由此冷却所述发电部(26)；
该发动机冷却空气进入通道(64)设置在所述大直径冷却风扇的上游，用于将外部空气导向所述大直径冷却风扇；以及
该冷却空气输送通道(41)设置在所述小直径冷却风扇(52)和所述大直径冷却风扇(53)的下游，用于将空气从所述小直径冷却风扇和所述大直径冷却风扇导向所述发动机(21)，以由此冷却该发动机(21)。
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