CN103219829B - 车载中频发电机组 - Google Patents

Abstract

一种车载中频发电机组，中频无刷交流发电机通过法兰盘装于风冷高速柴油发动机的止口法兰盘的端部；所述风冷高速柴油发动机装于发电机组底座；所述风冷高速柴油发动机与中频无刷交流发电机经花键软轴传动连接。本发明将中频无刷交流发电机与风冷高速柴油发动机装配为一体，有效避免机械故障，并使发电机组的占用面积大幅减小，体积更为缩小；中频无刷交流发电机的转子无绕组及整流元件，避免电气故障；不用逆变器转换供电，而由中频无刷交流发电机直接向外供电，保证了高品质的供电。其结构紧凑、操作简便、性能稳定、供电品质高、使用寿命长，适用于各种复杂的地理环境和气候温度变化的各种野外工程作业。

Description

车载中频发电机组

技术领域

本发明涉及柴油发动机驱动的交流中频发电机组的供电，特别指车载一体化柴油交流中频发电机组。

背景技术

三相交流中频供电电源最早用于航空飞机上的用电设施，以后大量用于军用供电系统。现在很多车载及野外工程作业等特殊行业也大量使用中频供电电源。

这些特殊行业对中频供电电源所需求的共同特点是：要求结构紧凑、重量轻、体积小；因为野外工程作业，要求可靠性高；工程作业的范围是各种复杂的地理环境和气候温度的变化，除了要求供电品质满足要求外，对环境的适应性也提出了很高的苛刻要求。如温度、海拔在大的范围内变化，要求电源系统仍然能够提供额定的供电功率容量；长期长途山地跋涉、供电工作时的冲击、振动，要求电源系统的可靠性同样要有保障。因为有相当多的、长期工作在高原、沙漠、深山、草原、戈壁等深处，在这无法取得外援的、恶劣环境的车载野外工程作业中，用户更是将可靠性放在首位。

目前国内尚无车载野外工程作业用中频发电机组，在国内曾有中频机组生产，但仅用于试验室、机场、桥修等场合，无法用在野外复杂地理环境的车载工程作业中。

以往国内用户完全依赖国外进口，而国外车载中频发电机组是发动机和发电机为分体式结构，由皮带轮、变速箱进行连接和传动，因此体积大，故障率高，可靠性低，寿命短，效率低。发电机的转子绕组及整流元件的故障，以及接线松动、绝缘击穿现象时有发生。在不同的温度、海拔环境，供电容量变化较大。长期在恶劣环境下工作，发动机需要提供更大的需用功率，这会使发动机长期工作在不稳定的超负荷状态，导致发动机、机械接口、发电机或局部损坏，故障出现率频繁，使系统整体的可靠性大大降低，甚至瘫痪，以致车载中频发电机组整体寿命大为缩短等问题出现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种结构紧凑、体积小、性能可靠、使用寿命长的一体化车载中频发电机组。

本发明的技术方案在于：中频无刷交流发电机通过法兰盘装于风冷高速柴油发动机的止口法兰盘的端部；所述风冷高速柴油发动机装于发电机组底座；所述风冷高速柴油发动机与中频无刷交流发电机经花键软轴传动连接。中频无刷交流发电机直接提供中频电并向外输出三相中频电能。

所述风冷高速柴油发动机的飞轮盘上装有飞轮转接盘，飞轮转接盘通过花键软轴与中频无刷交流发电机传动连接。

所述中频无刷交流发电机为无转子绕线和整流器的无刷发电机。中频交流是指115V.3Φ.400Hz的三相交流电源制式。其能够有效避免电气故障，完全解决了高转速下因转子绕线和整流元件的接线松动、绝缘击穿等故障。供电输出为非逆变器式中频供电，由中频无刷交流发电机直接向外供电，保证了高品质的供电。

所述法兰盘为快速装卸法兰盘。

所述发电机组底座上装有机组操作装置。

本发明采用非逆变器式中频供电，由中频无刷交流发电机直接提供三相中频电能并向外输出。

综合温度、海拔等因素进行工况环境与功率容量相匹配，并采用风冷高速柴油发动机作为动力，能够极大地增强恶劣工况环境的适应性。中频无刷交流发电机和风冷高速柴油发动机的机械安装接口是在风冷高速柴油发动机原有止口法兰盘的安装端面上，通过快速装卸法兰盘直接将中频无刷交流发电机紧固地装配在风冷高速柴油发动机的止口法兰盘端部；由花键软轴进行动力的传递，能够很好地吸收并防止汽缸的冲击力矩对发电机造成的破坏。其合二为一的连接和传动方式很好地将中频无刷交流发电机和风冷高速柴油发动机两者融为一体，紧凑的结构能够有效保证动力源与机电转换部件的机械可靠性，使机组本体的体积大为减小，完善的机械接口方案可以很好地保证、提高机械的可靠性和使用寿命，突出的一体化机械装配和传动特点完全优越于国外进口车载电源高故障率的皮带与变速箱构成的变速传动方式。

本发明将中频无刷交流发电机与风冷高速柴油发动机装配连接为一体，能够有效避免机械故障，并使发电机组的占用面积大幅减小，体积更为缩小；中频无刷交流发电机的转子无绕组及整流元件，避免电气故障。不用逆变器转换供电，而由中频无刷交流发电机直接向外供电，保证了高品质的供电，供电品质满足军用地面电源供电特性及要求。经过四套连续满载48小时试验和前期500小时的实际工况使用，充分证实了本发明用于山川丘陵、沙漠高原等恶劣环境的车载野外工程作业时的环境适应性强，性能稳定、可靠性高，具有使用寿命长、结构紧凑、操作简便、供电品质高等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1、中频无刷交流发电机，2、花键软轴，3、飞轮转接盘，4、快速装卸法兰盘，5、风冷高速柴油发动机，6、发电机组底座，7、机组操作装置。

具体实施方式

第一，组成。

本发明包括：中频无刷交流发电机(1)、花键软轴(2)、飞轮转接盘(3)、快速装卸法兰盘(4)、风冷高速柴油发动机(5)、发电机组底座(6)、机组操作装置(7)。

第二，实施过程。

本发明由风冷高速柴油发动机(5)提供机械动力，中频无刷交流发电机(1)为机电换能部件。

在发动机原有止口法兰盘的安装端面上，通过快速装卸法兰盘(4)直接将中频无刷交流发电机(1)悬挂式装配在风冷高速柴油发动机(5)的止口法兰盘的端部，为防止汽缸冲击力矩，由花键软轴(2)进行动力的传递，避免了发动机冲击振动对动力传动、机械连接部件等造成的破坏。这种合二为一的连接和传动方式很好地将中频无刷交流发电机(1)与风冷高速柴油发动机(5)两者融为一体，这种极度紧凑的结构，能够有效地保证动力源风冷高速柴油发动机(5)与机电转换的中频无刷交流发电机(1)的机械可靠性，使体积大为减小，完善的机械装配和传动接口，在机械的可靠性、使用寿命和体积上的显著特点完全优越于高故障率的皮带与变速箱构成的变速传动方式。

中频无刷交流发电机(1)采用高效无转子绕线和整流器的中频无刷交流发电机，完全避免了高转速下因转子的绕线和整流器的机械及电气故障；采用非逆变器式中频供电，直接由中频无刷交流发电机(1)输出中频400Hz.115V的电能进行供电，供电品质和供电频率的波动变化范围完全满足军用地面电源供电特性及要求所规定的要求，使电气输出达到高品质供电。

对发电机组进行操作的机组操作装置(7)直接固定安装在发电机组底座(6)上，由于发电机组本体的一体化结构，有效避免了风冷高速柴油发动机(5)的冲击、振动对机组操作装置(7)造成的破坏，同时使本发明在结构上构成一个整体。

本发明一体化整体式的结构可有效避免因长期长途野外跋涉的冲击振动，也完全避免机组本体造成的冲击、振动的影响，总体的可靠性得到保障，使用寿命也得到显著提高。

第三，操作过程。

通过机组操作装置(7)起动本发明的风冷高速柴油发动机(5)，风冷高速柴油发动机(5)的转速由静止上升到额定转速每分钟3000转，通过机电换能部件中频无刷交流发电机(1)进行交流发电，此时的交流电能为中频115V.3Φ.400Hz的三相交流电能，可以向用电设备供电输出。

在停止本发明时，先断开向用电设备的供电输出，通过机组操作装置(7)关闭本发明的风冷高速柴油发动机(5)，风冷高速柴油发动机(5)的转速由工作转速降为静止，同时机电换能部件中频无刷交流发电机(1)因无机械转速而不发电，此时本发明处于停机状态。

Claims (4)

1.一种车载中频发电机组，其特征在于：中频无刷交流发电机（1）通过法兰盘装于风冷高速柴油发动机（5）的止口法兰盘的端部；所述风冷高速柴油发动机（5）装于发电机组底座（6）；所述风冷高速柴油发动机（5）与中频无刷交流发电机（1）经花键软轴（2）传动连接；所述风冷高速柴油发动机（5）的飞轮盘上装有飞轮转接盘（3），飞轮转接盘（3）通过花键软轴（2）与中频无刷交流发电机（1）传动连接。

2.根据权利要求1所述的车载中频发电机组，其特征在于：所述中频无刷交流发电机（1）为无转子绕线和整流器的无刷发电机。

3.根据权利要求1所述的车载中频发电机组，其特征在于：所述法兰盘为快速装卸法兰盘（4）。

4.根据权利要求1所述的车载中频发电机组，其特征在于：所述发电机组底座（6）上装有机组操作装置（7）。