CN104953764B - 轴向间隙型发电体的冷却构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴向间隙型发电体的冷却构造，其通过简单的构造提高冷却性能。将在发动机(100)的曲柄箱(110)和离心式的冷却风扇(160)之间配置的轴向间隙型发电体(200)的冷却构造设为下述结构，即，轴向间隙型发电体具有：转子(210)、曲柄箱侧定子(220)、冷却风扇侧定子(230)、发电体壳体(240、250)，并具有：冷却风导入流路(243、253、O)，其在发电体壳体上形成，将冷却风扇喷出的冷却风(W)从外径侧导入至转子和冷却风扇侧定子的间隔中；以及冷却风排出流路，其设置在将来自曲柄轴的动力传递至冷却风扇的动力传递部件(141、151)上，使冷却风从冷却风扇侧定子的内径侧的区域经由动力传递部件的内部，回流至冷却风扇的内径侧。

Description

轴向间隙型发电体的冷却构造

技术领域

本发明涉及一种轴向间隙型发电体的冷却构造，尤其涉及一种通过简单的构造提高冷却性能的轴向间隙型发电体的冷却构造。

背景技术

例如作为安装在通用发动机上，且被驱动的发电体(发电装置)，提出有下述轴向间隙型的结构，即，形成为圆盘状的定子以及转子在轴向上隔开间隔而相对。

如上所述的轴向间隙型的发电体，例如设置在通用发动机的曲柄箱和发动机强制风冷用的鼓风机风扇之间，通常构成为下述冷却构造，即，将从鼓风机风扇传送至发动机的冷却风的一部分从发电体壳体的外径侧导入至定子、转子，从发电体壳体的内径侧排出至发动机侧。

按照上述方式构成的强制风冷式的轴向间隙型发电体的冷却构造，例如记载在专利文献1等中。

专利文献1：日本特开2012-67762号公报

但是，在上述的冷却构造中，将在发电体壳体的发动机侧(曲柄箱侧)且处于内径侧设置的冷却风出口的面积增大的做法，考虑到周边部件的空间是难以实现的，增加整体的冷却风量遇到了瓶颈。

此外，对在发电体壳体的风扇侧(与曲柄箱侧相反一侧)设置的定子进行冷却的冷却风，从在转子内径侧形成的开口流向相反侧的定子的内径侧，并从这里排出至发动机侧，因此相对于发动机侧的定子，冷却风的流路阻力较大，难以确保风量。因此，与发动机侧的定子相比，风扇侧的定子变为高温，产生温度波动，成为发电体输出降低的原因。

发明内容

鉴于上述的问题，本发明的课题在于提供一种通过简单的构造提高冷却性能的轴向间隙型发电体的冷却构造。

本发明通过以下所述的解决方法解决上述的课题。

技术方案1所涉及的发明是一种轴向间隙型发电体的冷却构造，该轴向间隙型发电体配置在发动机的曲柄箱和与所述发动机的曲柄轴连接的离心式的冷却风扇之间，该轴向间隙型发电体的冷却构造的特征在于，所述轴向间隙型发电体具有：圆盘状的转子，其与所述发动机的曲柄轴一起旋转；曲柄箱侧定子，其与所述转子的所述曲柄箱侧的面相对地配置；冷却风扇侧定子，其与所述转子的所述冷却风扇侧的面相对地配置；以及发电体壳体，其收容所述转子、所述曲柄箱侧定子、所述冷却风扇侧定子，该轴向间隙型发电体的冷却构造具有：冷却风导入流路，其在所述发电体壳体上形成，将所述冷却风扇喷出的冷却风从外径侧导入至所述转子和所述冷却风扇侧定子的间隔中；以及冷却风排出流路，其设置在将来自所述曲柄轴的动力传递至所述冷却风扇的动力传递部件上，使所述冷却风从所述冷却风扇侧定子的内径侧的区域经由所述动力传递部件的内部，回流至所述冷却风扇的内径侧。

由此，在转子和冷却风扇侧定子之间，使从外径侧流向内径侧的冷却风经由动力传递部件的内部回流至冷却风扇的内径侧，从而能够使冷却风量增加，有效地对冷却风扇侧定子进行冷却。

因此，能够使发电体整体的风量增加而提高冷却能力，并且，能够对现有的容易变为高温的冷却风扇型定子有效地进行冷却，抑制温度波动，提高发电体的输出。

此外，通过将动力传递部件更换为具有冷却风排出流路的构造，也能够容易地应用在已有的带轴向间隙型发电体的通用发动机中。

技术方案2所涉及的发明是技术方案1所述的轴向间隙型发电体的冷却构造，其特征在于，所述冷却风排出流路具有吸入风扇，该吸入风扇与所述动力传递部件的旋转相对应地将周围的空气吸引至所述动力传递部件的内部。

由此，通过利用动力传递部件的旋转将冷却风吸入，从而能够利用简单的结构使冷却风量增加，使冷却性能进一步提高。

技术方案3所涉及的发明是技术方案2所述的轴向间隙型发电体的冷却构造，其特征在于，所述动力传递部件形成为与曲柄轴同心配置的中空筒状，并且，所述吸入风扇使在所述动力传递部件的周面上形成的开口的端缘相对于径向倾斜地形成。

由此，通过在筒状的动力传递部件的周面部上设置使端缘倾斜的开口，从而能够利用简单的结构得到上述的效果。

技术方案4所涉及的发明是技术方案1至3中任一项所述的轴向间隙型发电体的冷却构造，其特征在于，在所述转子的内周缘部附近形成有开口，该开口使相对于所述转子位于所述曲柄箱侧定子侧的区域和所述冷却风扇侧定子侧的区域相连通。

由此，通过使在转子和曲柄箱侧定子之间流动的冷却风的一部分也从冷却风排出流路回流至冷却风扇内径侧，从而也能够使曲柄箱侧定子的冷却风量增加而进一步提高冷却性能。

此外，能够改善曲柄箱侧定子和冷却风扇侧定子的冷却风量的平衡，进一步抑制各定子的温度波动，进一步抑制发电体的输出降低

发明的效果

如以上说明所述，能够提供一种通过简单的构造提高冷却性能的轴向间隙型发电体的冷却构造。

附图说明

图1是具有应用本发明所形成的轴向间隙型发电体的冷却构造的实施例的带发电体通用发动机的剖视图。

图2是表示实施例的轴向间隙型发电体的冷却构造中的飞轮的部件图。

图3是表示实施例的轴向间隙型发电体的冷却构造中的转接器的部件图。

标号的说明

100发动机 110曲柄箱

120主轴承盖 130曲柄轴

131轴颈部 132曲柄销

133曲柄板 134发电体侧输出轴部

135螺纹部 135a螺母

136成套设备侧输出轴部 137主轴承

138油封 140飞轮

141圆筒部 142圆盘部

143转接器紧固部 144狭缝部

150转接器 151圆筒部

152凸缘部 153开口部

160鼓风机风扇 161鼓风机壳体

170反冲起动器 171起动器带轮

200发电体 210转子

211转接器 212开口

220第1定子 230第2定子

240第1壳体 241圆筒部

242端面部 243管道部

250第2壳体 251圆筒部

252端面部 253管道部

O开口 W冷却风

具体实施方式

本发明的课题在于提供通过简单的构造提高冷却性能的轴向间隙型发电体的冷却构造，该课题通过如下方式得到了解决，即，将鼓风机风扇所产生的冷却风从发电体壳体的外径侧导入至转子和冷却风扇侧的定子的间隔中，从发电体壳体的内径侧吸入至飞轮的圆筒部中，并使其回流至冷却风扇的内径侧。

【实施例】

以下，对应用本发明所形成的轴向间隙型发电体的冷却构造的实施例进行说明。

图1是具有实施例的轴向间隙型发电体的冷却构造的带发电体通用发动机的剖视图。

实施例的轴向间隙型发电体的冷却构造，是对例如在4冲程单气缸的汽油发动机即发动机100上设置的轴向间隙型的发电体200进行冷却的构造。

发动机100具有曲柄箱110、主轴承盖120、曲柄轴130、飞轮140、转接器150、鼓风机风扇160、反冲起动器170等而构成。

曲柄箱110是收容曲柄轴130等的容器状的部分。

曲柄箱110例如由铝合金的铸件与气缸一体地形成。

在曲柄箱110的与发电体200相反一侧的端部，形成由主轴承盖120封闭的开口。

在曲柄箱110中，一体地形成有供活塞插入的圆筒状的部分即未图示的气缸。

在气缸的与曲柄箱110侧相反一侧的端部设有未图示的气缸盖。

气缸盖与气缸及活塞的冠面一起构成燃烧室。

在气缸盖上设有火花塞、进气口、排气口、以及对各端口进行开闭的阀及其驱动系统等。

主轴承盖120是封闭曲柄箱110的开口的盖状部件。

曲柄轴130是发动机100的输出轴，具有轴颈部131、曲柄销132、曲柄板133、发电体侧输出轴部134、螺纹部135、成套设备侧输出轴部136等，此外还设有主轴承137、油封138等。

轴颈部131是可旋转地支撑在曲柄箱110及主轴承盖120上的轴部。

轴颈部131经由主轴承137分别支撑在曲柄箱110及主轴承盖120上。

另外，为了防止从曲柄箱110内漏油，在曲柄箱110的外部侧与主轴承137相邻地设置有油封138。

曲柄销132是与连杆连接的部分，形成为相对于轴颈部131偏心的轴状，该连杆在活塞和曲柄轴130之间进行力的传递。

曲柄板133一体地形成有曲柄臂及曲柄平衡块，该曲柄臂将轴颈部131和曲柄销132连结，该曲柄平衡块相对于曲柄臂实质上轴对称地配置。

发电体侧输出轴部134是从曲柄箱110凸出而形成的轴部，是与后述的轴向间隙型的发电体200的转子210的转接器211连接的部分。

发电体侧输出轴部134是相对于基部侧(曲柄箱110侧)，前端部侧(螺纹部135侧)变得细窄的锥形轴。

螺纹部135是从发电体侧输出轴部134的端部凸出而形成、且与对转接器211进行固定的螺母135a相紧固的部分。

成套设备侧输出轴部136是从主轴承盖120凸出而形成的轴部。

成套设备侧输出轴部136与将发动机100作为动力源而受到驱动的未图示的成套设备的输入部连接，进行动力传递。

飞轮140是经由发电体200的转子210的转接器211而固定在曲柄轴130上的实质为圆盘状的部件。

飞轮140是抑制发动机的扭矩变动的旋转质量体。

转接器150是与飞轮140的与曲柄箱110侧相反一侧连接、且与反冲起动器170的起动器带轮171连接的部件。

对于飞轮140以及转接器150的详细结构，在后面进行详细说明。

鼓风机风扇160是产生对发动机100以及发电体200进行冷却的冷却风W的离心式送风机。

鼓风机风扇160安装在飞轮140的与曲柄箱110侧相反一侧的面部，具有将从中央部侧导入的空气向外径侧吹出的多个叶片(翼片)。

鼓风机风扇160例如对树脂类材料进行注塑成型而一体形成。

在鼓风机风扇160的周围设置鼓风机壳体(风扇罩体)161，其将鼓风机风扇160覆盖，并且将产生的冷却风W向规定的流路引导。

鼓风机壳体161例如对树脂类材料进行注塑成型而形成，曲柄箱110侧的端部与发电体200的发电体壳体(第2壳体250)连接。

反冲起动器170与鼓风机壳体161相邻地设置，用于由用户进行发动机的起动操作。

反冲起动器170通过用户对未图示的反冲手柄进行牵引，从而摩擦片被抽出，对安装在转接器150上的起动器带轮171进行旋转驱动。

发电体200由发动机100驱动而进行发电，是实质上形成为圆盘状的转子210和定子220、230在轴向上相对地配置而成的轴向间隙型发电体。

发电体200构成为具有：转子210、第1定子220、第2定子230、第1壳体240及第2壳体250等。

转子210固定在曲柄轴130的发电体侧输出轴部134上，是与曲柄轴130一起旋转的部件。

转子210是在中央部具有圆形开口的平板状的圆盘，由磁体形成，以规定的图案实施NS的磁化。

转子210的内周缘部经由转接器211与发电体侧输出轴部134紧固。

转接器211是形成有与发电体侧输出轴部134锥形嵌合的锥形孔的圆筒状的部件，在外周面部形成有用于安装转子210的主体部的凸缘部。

此外，在转子210的与转接器211相邻的内周缘部附近的区域中，形成有使第1定子220侧和第2定子230侧相连通的开口212。

开口212在转子210的周向上分散而形成有多个。

第1定子220与转子210的曲柄箱110侧的面部相对地设置，具有与转子210的表面隔着微小间隔而相对的多个线圈。

第1定子220经由第1壳体240固定在发动机100的曲柄箱110上。

第2定子230是与转子210的与发动机100侧相反一侧的面部相对而设置的，具有与转子210的表面隔着微小间隔而相对的多个线圈。

第2定子230经由与第1壳体240结合而构成发电体200的框体的第2壳体250，固定在发动机100的曲柄箱110上。

第1壳体240以及第2壳体250是分别保持第1定子220、第2定子230的保持部件，并且是协同动作而构成发电体200的框体(发电体壳体)的部件。

第1壳体240、第2壳体250分别使用具有耐热性的尼龙树脂等树脂类材料，通过注塑成型而一体地形成。

第1壳体240具有圆筒部241、端面部242等而构成。

圆筒部241围绕第1定子220的外径侧而配置，构成发电体壳体的外周面部。

端面部242是在第1定子220的曲柄箱110侧设置的圆盘状的部分。

端面部242的外周缘部与圆筒部241的曲柄箱110侧的端部连接。

端面部242成为安装第1定子220的基部。

在端面部242的中央部形成有供曲柄轴110等插入的圆形的开口。

第2壳体250具有圆筒部251、端面部252等而构成。

圆筒部251围绕第2定子230的外径侧而配置，构成发电体壳体的外周面部。

端面部252是在第2定子230的飞轮140侧设置的圆盘状的部分。

端面部252的外周缘部与圆筒部251的飞轮140侧的端部连接。

端面部252成为安装第2定子230的基部。

在端面部252的中央部形成有供飞轮140的圆筒部141等插入的圆形的开口。

在第1壳体240、第2壳体250的外周面部上，分别一体地形成有将鼓风机风扇160所产生的冷却风W导入的管道部243、253。

管道部243、253形成为沿发电体200的旋转轴方向相连续的空洞部。

管道部253的鼓风机风扇160侧的端部形成开口，冷却风W的一部分向开口流入。

管道部243的曲柄箱110侧的端部被封闭。

此外，在管道部243、253内的第1壳体240和第2壳体250的接合部处，形成有使管道部243、253的内部、与配置转子210、第1定子220、第2定子230等的区域连通的开口O。

在发动机100的运转时，如果鼓风机风扇160旋转，则鼓风机风扇160对叶片的内径侧的空气进行加压而向外径侧喷出，形成对发动机100以及发电体200进行冷却的冷却风W。

对发动机100进行冷却的冷却风W的主要部分通过由第1壳体240、第2壳体250构成的发电体壳体的外径侧，向发动机100的气缸、气缸盖等导入。

此外，冷却风W的一部分导入至第2壳体250的管道部253以及第1壳体240的管道部243中，并且，经由开口O进入圆筒部241、251的内径侧，对发电体200的内部进行冷却。

经过了开口O的冷却风W分别导入至转子210和第1定子220之间、以及转子210和第2定子230之间，并在它们之间从外径侧流向内径侧而对转子210、第1定子220、第2定子230进行冷却。

管道部243、253、开口O构成在本发明所述的冷却风导入流路。

在转子210和第1定子220之间流动而到达内径侧的冷却风W的大部分从在第1壳体240的端面部242的中央设置的开口向曲柄箱110侧排出。

在转子210和第2定子230之间流动而到达内径侧的冷却风W实质上全部通过在飞轮140以及转接器150的内径侧所形成的流路，而回流至鼓风机风扇160的内径侧。

以下，对在飞轮140以及转接器150的内部设置的流路的构造进行详细说明。

图2是表示实施例的轴向间隙型发电体的冷却构造中的飞轮的部件图。

图2(a)是从鼓风机风扇160侧观察到的轴向的外观图。

图2(b)是图2(a)的b-b部矢向剖视图。

图2(c)是图2(b)的c-c部矢向图。

图2(d)是图2(d)的d-d部矢向局部剖视图。

飞轮140例如利用铸铁等金属材料一体地形成圆筒部141、圆盘部142、转接器紧固部143。

圆筒部141是经由转子210的转接器211，将来自曲柄轴130的动力向鼓风机风扇160、圆盘部142等传递的动力传递部件。

圆筒部141与曲柄轴130同心配置，形成为中空。

圆筒部141的曲柄箱110侧的端部利用从鼓风机风扇160侧插入的螺栓，与发电体200的转子210的转接器211的凸缘部紧固。

紧固部位在周向上分散，例如等间隔配置在3个部位处。

在圆筒部141的内周面部的曲柄箱110侧的端部附近，形成有将内径局部扩大而形成的扩径部141a。

扩径部141a形成与转接器211的外周面部实质上相同的直径，是进行引导以使得转接器211和飞轮140实质上同心的部分。

圆盘部142是从圆筒部141的与曲柄箱110侧相反一侧(鼓风机风扇160侧)的端部以檐状向外径侧伸出的部分。

圆盘部142通过使曲柄箱110侧的面部的径向中间部分凹陷，从而使得在外径侧质量分布得较多。

转接器紧固部143是用于紧固转接器150的基部，其中，该转接器150上安装有起动器带轮171。

转接器紧固部143是从圆盘部142的鼓风机风扇160侧的面部以台阶状凸出而形成的圆环状的部分。

转接器紧固部143相对于圆筒部141形成为大径，将圆筒部141紧固在转接器211上的螺栓从转接器紧固部143的内径侧插入。

在转接器紧固部143上，用于紧固转接器150的螺孔例如在周向上等间隔分散配置在3个部位处。

转接器紧固部143的外周面部插入至在鼓风机风扇160的中央部所形成的开口中，对鼓风机风扇160的内径侧进行保持。

在圆筒部141上形成有从曲柄箱110侧的端部向圆盘部142侧凹陷而形成的狭缝部144。

狭缝部144避开与转接器211的紧固部位，例如在周向上分散配置在3个部位处。

狭缝部144构成将圆筒部141的外径侧的空气向圆筒部141的内径侧导入的开口部。

如图2(c)所示，狭缝部144的沿旋转轴方向的开口缘相对于圆筒部141的径向倾斜地配置，以使得圆筒部141在发动机100的运转时，在图2(c)的绕逆时针旋转时，将圆筒部141的外径侧的空气吸引至内径侧。

即，这些开口缘以外径侧的端部相对于内径侧的端部，成为旋转时的行进方向前方侧的方式错开配置。

通过如上所述的结构，圆筒部141的除了狭缝部144之外的区域在旋转时作为具有翼片形状的吸入风扇起作用。

图3是表示实施例的轴向间隙型发电体的冷却构造中的转接器的部件图。

图3(a)是从反冲起动器170侧观察转接器150时的外观图。

图3(b)是图3(a)的b-b部矢向剖视图。

图3(c)是图3(a)的c-c部矢向图。

转接器150例如利用铸铁等金属材料一体形成有圆筒部151、凸缘部152、开口部153等。

圆筒部151与曲柄轴130同心配置，对飞轮140的转接器紧固部143和反冲起动器170的起动器带轮171进行连接。

凸缘部152是用于将转接器150紧固在飞轮140的转接器紧固部143上的部分。

凸缘部152具有在其与飞轮140的圆盘部142之间对鼓风机风扇160的内周缘部附近的区域进行夹持，而保持鼓风机风扇160的功能。

凸缘部152从圆筒部151的飞轮140侧的端部以檐状向外径侧伸出而形成。

在凸缘部152上形成有供紧固用螺栓插入的螺栓孔，该紧固用螺栓插向转接器紧固部143。

开口部153形成在圆筒部151的周壁上，是使内径侧和外径侧连通的通孔。

开口部153在圆筒部151的周向上分散地形成有例如4处。

如图1所示，在转子210和第2定子230之间流动的冷却风W从飞轮140的狭缝部144被吸引并流入至圆筒部141的内径侧。

然后，流入至转接器150的圆筒部151的内径侧，鼓风机风扇160利用在其内径侧形成的负压将冷却风W从开口部153吸出，并回流至鼓风机风扇160的内径侧。

飞轮140的圆筒部141以及转接器150的圆筒部151的内径侧构成本发明所述的冷却风排出流路。

此外，在转子210和第1定子220之间流动而到达内径侧的冷却风W的一部分也经由在转子210上形成的开口212而流入至第2定子230侧，与第2定子230侧的冷却风W合流，通过飞轮140、转接器150的内部而回流至鼓风机风扇160的内径侧。

根据以上说明的实施例，能够得到以下的效果。

(1)使在转子210和第2定子230之间流动的冷却风W经由飞轮140的圆筒部141以及转接器150的圆筒部151的内径侧，回流至鼓风机风扇160的内径侧，由此，使冷却风W的风量增加，能够有效地冷却第2定子230侧。

因此，能够使发电体200整体的冷却风W的风量增加而提高冷却能力，并且，能够对现有的相对于第1定子220而容易变为高温的第2转子230有效地进行冷却，抑制温度波动，提高发电体200的输出。

此外，仅将飞轮140以及转接器150设为具有狭缝部144以及开口部153的中空的构造，就容易应用在已有的带轴向间隙型发电体的发动机中。

(2)通过在狭缝部144的端面处形成在旋转时将周围的空气吸入的翼片形状，从而能够利用简单的结构使冷却风W的风量增加，使冷却性能进一步提高。

(3)通过使狭缝部144的端缘相对于径向倾斜而形成翼片形状，从而能够利用简单的结构得到上述的效果。

(4)通过在转子210上形成开口212，从而也能够使曲柄箱侧的第1定子220的冷却风W的风量增加而提高冷却性能。

此外，能够改善在第1定子220侧和第2定子230侧流动的冷却风W的风量的平衡而进一步抑制各定子的温度波动，进一步抑制发电体的输出降低。

(变形例)

本发明不限定于以上所说明的实施例，能够进行各种的变形、变更，这些也都处在本发明的技术范围内。

构成发动机以及轴向间隙型发电体的各部件的形状、构造、材质、制法、配置等不限定于上述的实施例，能够进行适当的变更。

此外，将冷却风导入至动力传递部件的开口、进行排出的开口的形状、个数、配置、吸入侧的开口的端缘部的处理等也没有特别的限定。

Claims (3)

1.一种轴向间隙型发电体的冷却构造，该轴向间隙型发电体配置在发动机的曲柄箱和与所述发动机的曲柄轴连接的离心式的冷却风扇之间，

该轴向间隙型发电体的冷却构造的特征在于，

所述轴向间隙型发电体具有：

圆盘状的转子，其与所述发动机的曲柄轴一起旋转；

曲柄箱侧定子，其与所述转子的所述曲柄箱侧的面相对地配置；

冷却风扇侧定子，其与所述转子的所述冷却风扇侧的面相对地配置；以及

发电体壳体，其收容所述转子、所述曲柄箱侧定子、所述冷却风扇侧定子，

该轴向间隙型发电体的冷却构造具有：

冷却风导入流路，其在所述发电体壳体上形成，将所述冷却风扇喷出的冷却风从外径侧导入至所述转子和所述冷却风扇侧定子的间隔中；以及

冷却风排出流路，其设置在将来自所述曲柄轴的动力传递至所述冷却风扇的动力传递部件上，使所述冷却风从所述冷却风扇侧定子的内径侧的区域经由所述动力传递部件的内部，回流至所述冷却风扇的内径侧，

所述冷却风排出流路具有吸入风扇，该吸入风扇与所述动力传递部件的旋转相对应地，将周围的空气吸引至所述动力传递部件的内部。

2.根据权利要求1所述的轴向间隙型发电体的冷却构造，其特征在于，

所述动力传递部件形成为与曲柄轴同心配置的中空筒状，并且，

所述吸入风扇使在所述动力传递部件的周面上形成的开口的端缘相对于径向倾斜地形成。

3.根据权利要求1或2所述的轴向间隙型发电体的冷却构造，其特征在于，

在所述转子的内周缘部附近形成有开口，该开口使相对于所述转子位于所述曲柄箱侧定子侧的区域和所述冷却风扇侧定子侧的区域相连通。