CN105703546A - 变频燃油发电机 - Google Patents

Abstract

一种紧凑结构、开式框架构型、用斜置式单缸汽油机驱动、机组功率得到强化的便携式小功率变频汽油发电机，设有相对独立的两个分部冷却系统，一个是动力风扇驱动的汽油机强制风冷系统，从属汽油机总成，另一个是由电机风扇驱动的，冷却电力部份的强制冷却系统；汽油机的动力输出轴端壳与带夹空隔腔层的涡型电机外壳的壳背紧固连接，组成机组的动力机芯；立式筒型消声器单支点安装；电力控制盒总成由控制盒后壳、电流逆变器、电力控制面板分总成和逆变器罩盖四部份组成，逆变器设放在控制盒中间，一个带软连接喉管的导风管组件，将控制盒的一个侧端与电机后盖的进风口连接。

Description

变频燃油发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机装置，特别涉及一种用斜置式单缸汽油机驱动的便携式、小功率变频燃油发电机。

背景技术

用柴油机或汽油机驱动的便携式、小功率发电机，是一种小型化可移动的能源动力供电装置，通常是为电力缺乏或无电力供应的场合、场所提供小容量电力，作为一种小型供电设备，它已有很长的发展阶段。随着科技进步及数码技术在各领域的应用拓展，推陈出新，近十余年发展了一种用柴油机、汽油机或其它内燃动力驱动的便携式、小功率变频发电机，以提升内燃动力的驱动能力和发电机组的结构紧凑性，以及总体提升电力转换效率，降低燃油消耗。作为科技进步和技术革新的一个初期成果，用内燃动力驱动的便携式小功率变频发电机，在总体布置，也包括动力传动布置、构型、减振、系统冷却、降噪和减少有害气体排放等基本要素方面，存在诸多技术革新空间，这也是该类新型产品不断改进和发展的具体方向。

发明内容

本发明所展现的，是一种紧凑结构、开式框架构型、用斜置式单缸汽油机驱动、机组功率得到强化的便携式小功率变频发电机组，及其结构布置方案。优特点体现在结构紧凑、单位体积功率大、通风散热链独特、机组震动小、噪声低，且结构稳定性好等方面。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

主要构成部份，包括：一个外框架、一台斜置式单缸小功率汽油机、一台由永磁外转子和绕组定子组成的永磁高频电机、一个涡型电机外壳、一个电机后盖、一套带电流逆变功能的电力控制盒总成、一套用于连接电力控制盒和电机后盖的电机导风管组件(带软连接喉管)、一个用于机组减振的减震架总成、一个立式筒型消声器总成和一个燃油箱总成。其中，永磁高频电机由永磁外转子、绕组定子和冷却风扇三个功能件组成；电力控制盒总成由控制盒后壳、电流逆变器、电力控制面板分总成和逆变器罩盖四部份组成；汽油机配装新型的盒式惯性空滤器(专利申请号：2014106192880)，和筒形内吸音式谐振消声器(专利申请号：2014106549173)。

动力传动布置方式是：单动力、单电机同轴单悬臂布设。汽油机的动力输出轴端壳与涡型电机外壳的壳背紧固连接。在电机外壳内，定子的径向圆面与动力输出轴同圆心，安装在外壳的壳腹板内侧，外转子是刚性同轴连接在动力输出轴上，冷却风扇安装在外转子壳腹板外侧面上。即，汽油机与永磁电机是轴向一线式组装，组成发电机组的动力机芯总成。动力传递是以同轴传动的方式，通过汽油机动力输出轴将动力传递给永磁电机。

基本构型布局是：①.动力机芯总成置于外框架内，由减震架总成将机芯总成连在外框架底板上，立式筒型消声器单支点安装在机芯总成的汽油机排气口上，处在电机轴侧面、及外框架后部的位置；②.机芯总成另一轴侧的外框架前面安装电力控制盒总成，一个带软连接喉管的导风管组件，将控制盒从其一个侧端与电机后盖的进风口连接；③.电力控制盒装在框架前面，其盖板部份是由并排安装的电力控制面板总成和逆变器罩盖组成，其中，逆变器罩盖压住面板一个卷起90°角的相邻侧边；④.燃油箱布置在外框架的上部。

冷却系统总体布设是：两个风扇分别驱动相对独立的两个分部冷却系统，一个是动力风扇驱动的汽油机强制风冷系统，从属汽油机总成，在此不再赘述；另一个是由电机风扇驱动的，冷却电力部份的强制冷却系统。

关于冷却电力部份的强制冷却系统，其工作机理是这样的：电机风扇工作时，从控制盒上设有的进风口吸入冷空气，气体流动先带走控制盒内变频器和电力元件上的热量，使盒内的温升稳定在正常范围。随后进入涡型电机外壳的空气随电机风扇的风叶驱动，流速增加，在气体流动及流体压差作用下冷却电机定、转子，然后分两路排出电机涡壳室，一路从涡壳底部的辅助出风孔排出，吹向汽油机的油底壳部位散热；另一路从电机涡壳主出风口排出，主出风口设在汽油机箱体和消声器之间，排出的气流和汽油机强制风冷系统排出的气流汇集后，从两者之间的隔空区吹向消声器侧边散热，分隔和减少消声器热量向汽油机箱体传递，另外，气流汇集后的定向流动也带动油箱和汽油机箱体之间的气体流动，带走机组上部区域的热量。

机组减振和降噪布设：机组减振系统主要由减震架、外框架底板上的减震块，及底部减震垫组成，采用的是震动弹性缓冲和振能吸收式减振机理。机组降噪主要是通过配装汽油机盒式惯性空滤器和内吸音式谐振消声器实现，其相关机理已在相关的发明申请中阐述(申请号2014106192880和2014106549173),本说明书不再赘述。

以下具体阐述本发明的结构特征，及其作用功能和优点：

第一方面的结构特征是：变频器置于控制盒内一端的中间位置，略微后倾式安装，变频器上的整体散热片与控制盒壳板夹成一个后部的散热气流通腔，变频器前部、安装电子元件的一侧，与变频器盖板夹成一个前部的散热气流通腔。控制盒另一端是控制面板布设区；

第二方面的结构特征是：在变频器盖板的外侧沿边，正对变频器安装范围以外的部位，排列有带沉落型防水口的一圈气流进气口；

第三方面的结构特征是：电力控制面板板体的一个垂向侧边是90°卷起，面板卷起边可被变频器盖板边侧的一道内槽压住，板体和盖板共同组成电力控制盒可拆卸的前板面；

第四方面的结构特征是：电力控制盒壳体的下沿边部位设有一道深孔排列的进气与排水内通道，出口是内对机组的动力机芯总成；

第五方面的结构特征是：电力控制盒壳体上，组成后部散热气流通腔的壳板部位排列一道沉落型防水的气流进气口；

第六方面的结构特征是：变频器安装后，其下部侧边与电力控制盒壳体下沿边，及变频器盖板下部，夹成一个兼具阻水功能的布线槽型腔。

所述第一至第六结构特征，①，在电机风扇吸力驱动下，冷空气是从变频器盖板的防水型进气通孔和控制盒壳体下沿的进气通道进入控制盒壳体内，先从壳腔前部的散热气流通腔扫过，给变频器上的电子元件表面散热，然后回转到壳腔后部的散热气流通腔，带走变频器散热片热量，气流回转同时也带动电力控制面板部位腔室的气体流动，给面板上电力元件散热。另外，气体在壳腔后部散热气流通腔的流动，会从壳体后部的一道进气口吸入空气，不仅补充电机的散热气流总流量，同时也带走机组动力机芯一侧的部份热量；②，面板上一个90°卷起的侧边槽压结构、盖板进气孔和壳体进气孔的防水设计均可阻挡一部份雨水进入控制盒。又，进气孔的位置是设在变频器安装范围以外的部位，少量进入控制盒室的雨水，即不容易直接溅到电子元件上，也可以从盒腔下部的布线槽型腔汇集后，从一道深孔排列的进气和出水内通道排出。再有，电力控制盒是下进线口进线。因此，电力控制盒总成的防水性能可达到IP23M要求。③，壳体、侧边和盖板夹成的一个布线槽型腔不仅兼具阻水功能，还有对电力导线的束线功能，可归束电力控制盒内的导线。④，变频器在控制盒壳体内的略微后倾式正面安装，及可拆卸的电力控制盒前板面，不仅使变频发电机的变频器安装维护方便，也使电力导线接插方便。

第七方面的结构特征是：以涡流型腔的电机外壳为基础，在主出风口部位的上部设有夹空的隔层结构，且内隔层出风口的一侧边是斜口下延伸结构。另，在主出风口旁的电机涡壳腹板底部设有辅助出风口。发电机组工作时，①，主出口部位的夹空隔层，可阻隔消声器热量对电机的热传导和辐射；②，内隔层的出风口是斜口下延伸结构，可防止一定斜度的雨水从主出风口直接进入电机的转子工作壳腔；③，主出风口排出的气流和汽油机强制风冷系统排出的气流汇集后，吹向消声器侧边散热，可分隔和减少消声器热量向汽油机箱体传递；④，从辅助出风口排出气流，吹向汽油机油底壳部位，不仅有助于汽油机箱体降温，也可以改善机组底部区域的通风散热条件。

第八方面的结构特征是：安装动力机芯总成的减震架，是4条板冲压件搭焊而成的“井”字形薄板焊件，不是整体钢板冲压件或型钢焊接件。这种条板冲压搭焊件结构稳定，振奋缓冲性好，作用机理类同于汽车底盘上的悬挂板簧，在与机组减震块和减振胶垫组合，可以充分利用板件之间相互的轻度错位摩擦、碰撞和板条柔性吸收机组震动能量。

第九方面的结构特征是：使用带撑板法兰的筒形消声器，单支点立式安装，筒体与汽油机箱体之间的空间为主出风口通道。这类消声器不仅热辐射面积小、导风面弧型好，占用空间小，而且消声器仅与汽油机缸头单支点连接，立式安装连接后，消声器成为汽油机缸头振动体单元的一个组成部份，加之连接悬譬短，连接结构相对稳定，安装方便。

第十方面的结构特征是：在控制盒一端，与电机后盖的进风口之间设有一根软连接水平喉管。用于协调和缓冲机组机芯(振动体)和控制盒(非振动体)之间的振动分隔与连接过渡，阻断机组机芯工作振动对机组其它非振动体传递刚性振动能量。

附图说明

图1为本发明实施例的机组轴侧外观视图。其中，图1-1为前轴侧视图；图1-2为后轴侧视图。

图2为本发明实施例的主要构件分解视图。右下角框内所示为电力控制盒件10的分解视图。

图3为本发明实施例的基本构型布局图。图示为拆去燃油箱后的上平面俯视图。

图4为本发明实施例的动力传动布置图。图示是沿动力轴的轴线剖开的正垂面剖视图。

图5为本发明实施例的变频器安装与机组减振件布设示意图。图示是沿汽油机气缸轴线剖开的机组右面视图。

图6为本发明实施例的电力部份冷却系统构件的进、出风口示意图。图中示意控制盒后壳和变频器罩盖两个构件上的进出风口形状和布设位置。

图7为本发明实施例的电力部份冷却系统构件的进、出风口示意图。图示为涡型电机外壳的正、反面两个轴侧视图，示意主排风口、辅排风口和夹空隔腔层的布设。

图8、图9为本发明实施例的电力部份强制冷却系统示意图。

其中：图8-1是从右轴侧方向示意的冷却空气进风、排风与气流方向。

图8-2是从拆去燃油箱后的上平面俯视方向示意的冷却空气进风、排风与气流方向。

图8-3是示意电机风扇驱动下，冷却空气在涡型电机外壳内的流动方向。

图9-1是从后视方向示意出风口位置和冷却空气排风方向。

图9-2是从仰视方向示意机组底部的出风口位置和冷却空气排风方向。

图10为本发明实施例的减震架结构示意图。

图11为本发明实施例的控制盒前板面槽压连接示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

所附配图，从图1至图10，是本发明的一个应用实施例，更直观、更具体展现所述变频汽油发电机的布局和结构，及在紧凑性、稳定性和布局合理性等方面的优、特点。

如图1至图3所示，发电机为开式、框架构型，总体布置是：汽油机与电机组成的机芯总成被置于一个外框架内，左为汽油机，右为电机总成，两者壳体刚性连接；机芯前面布置电力控制盒，右后面布置立式筒形消声器；燃油箱布置在机组顶部。从图2可以看出，机组总体布置是一个结构紧凑型布局。其基本构成件，如图2所示，包括：

件1，燃油箱总成；

件2，外框架；

件3，汽油机；

件3-1，汽油机油底壳平面；

件4，立式筒形消声器；

件5，减震架总成；

件6，永磁外转子高频电机总成。由下列分构件组成：

件6-1，电机涡流型外壳(涡壳)；

件6-2，绕组定子；

件6-3，外转子；

件6-4，电机风扇；

件6-5，电机后盖；

件6-6，斜口下延伸侧边；

件6-7，主出风口；

件6-8，辅助出风口；

件6-9，夹空隔腔层；

件6-10，电机外壳底部；

件7，进风接管；

件8，软连接喉管；

件9，导风管；

件10，电力控制盒总成，包括：

件10-1，控制盒后壳；

件10-2，变频器；

件10-3，控制面板；

件10-4，变频器罩盖；

件10-5，进气排水内通道；

件10-6，进气口；

件10-7，沉落型防水进气口；

件10-8,90°翻起边；

件10-9，压槽。

如图4所示，动力传动是单动力、单电机同轴单悬臂布置，汽油机3的动力输出轴端壳与涡型电机外壳的壳背紧固连接，转子与动力轴刚性连接，定子装在转子壳的同轴止口上。动力传递是以同轴传动的方式，通过汽油机3动力输出轴将动力传递给永磁电机。

如图5所示，机组动力机芯装在减震架(件5)上，通过弹性减震块与框架(件2)的底板相连接，而在框架(件2)的底部还装有减震垫。三者，减震架(件5)、弹性减震块、减震垫构成机组的减震系统。又如图10所示，减震架(件5)是由件5-1、-2、-3、-4四根条板状冲压件搭焊而成的“井”字形薄板焊件，不是整体钢板冲压件或型钢焊接件，在重物压动状态下，条板件之间发生相互的轻度错位摩擦、碰撞和板条柔性可以吸收相当的震动能量。

又如图5所示，略后倾式安装的变频器(件10-2)将动力控制盒的腔室隔成三个分腔室。A腔室为散热气流的后部通腔；B腔室为散热气流的前部通腔；C腔室为布线槽型腔。结合图8-2所示，吸入控制盒腔室的冷空气是绕变频器(件10-2)流动，从B腔室回转到A腔室，并从后壳部进气口件10-6(图6)补充气流总流量后，转软连接喉管(件8)进入电机壳腔(图8-1)。在电机腔室内(图8-3)的电机风扇(件6-4)驱动下，分两路排风，一路从主出风口件6-7排出，另一路从辅出口排出。如图9-1和图9-2所示，从主出风口件6-7排出的气流与汽油机3强制风冷系统排出的气流汇集后，侧吹消声器散热，主出风口件6-7气流又可分隔和减少消声器热量向汽油机箱体传递；另一路从辅出口排出的气流是吹向汽油机油底壳底部，有助于汽油机箱体降温和改善机组底部区域的通风散热条件。

另外，图7显示了电机涡流型外壳(件6-1)的主、辅出风口布设位置、主出风口件6-7上部的夹空隔层结构及布设位置、和内隔层的斜口下延伸侧边件6-6结构。夹空隔层是设在正对消声器的一面，可阻隔消声器热量对电机的热传导和辐射；斜口下延伸侧边件6-6结构，既不影响排风，又可以阻止一定斜度的雨水从主出风口件6-7直接进入电机的转子工作壳腔。

图6显示了控制盒壳体(件10-1)和变频器罩盖(件10-4)的进风口布设及防水结构，结合图5，进风口位置均设在变频器(件10-2)安装位置以外的部位，壳体下沿部位的进风口深孔排列结构、盖板和壳后部进风口的沉落结构均可防止雨水直接溅触盒内电气元件，而进入盒内的雨水又可从下部出口迅速排出。

图11显示了控制盒前板面槽压连接的防水结构，电力控制面板板体的一个垂向侧边是90°卷起，面板卷起边可被变频器盖板边侧的一道内槽压住，板体和盖板共同组成电力控制盒可拆卸的前板面，若有雨水溅到连接处，被90°卷起边阻挡，不能进入到控制盒内。

如上所述可以看出，该强制冷却系统布设的散热链，对布局空间的利用充分、合理，系统结构紧凑，冷却部位全面，散热效果好，不仅具有多重散热和隔热功能，还具备一定的进出风口防水能力。

总体而言，独特的特征结构，加之配装盒式惯性空滤器和内吸音式谐振消声器，本发明所提供的一种小功率变频发电机具有结构紧凑、功率输出大、燃油消耗低、震动小、噪声低的优特点，实施例所示变频发电机已通过欧洲权威检测机构的GS认证。

本说明书公开的以上实施例仅是一个提供实施方式和方法的举例，用于补充性阐述和展示本发明的结构特征和特点，及方案实施的可操作性及具体效果。但实施方案的一个实例，它仅是本发明实施方案的一个示例，与本发明特征相符的其它实施方式也是本发明具体的应用方法，与此相关，在本发明所附的权利要求书中特别强调了本发明的结构特征范围和主张。

Claims (11)

1.一种紧凑结构、开式框架构型、用斜置式单缸汽油机驱动、机组功率得到强化的便携式小功率变频汽油发电机，其特征在于，所述变频汽油发电机包括：一个外框架、一台斜置式单缸小功率汽油机、一台由永磁外转子和绕组定子组成的永磁高频电机、一个带夹空隔腔层的涡型电机外壳、一个电机后盖、一套带电流逆变功能的电力控制盒总成、一套用于连接电力控制盒和电机后盖的电机导风管组件(带软连接喉管)、一个用于机组减振的减震架总成、一个立式筒型消声器总成和一个燃油箱总成；其中，永磁高频电机由永磁外转子、绕组定子和冷却风扇三个功能件组成；电力控制盒总成由控制盒后壳、电流逆变器、电力控制面板分总成和逆变器罩盖四部份组成；汽油机配装盒式惯性空滤器(专利申请号：2014106192880)和筒形内吸音式谐振消声器(专利申请号：2014106549173)。

2.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第一方面的结构特征是：变频器置于控制盒内一端的中间位置，略微后倾式安装，变频器上的整体散热片与控制盒壳板夹成一个后部的散热气流通腔，变频器前部、安装电子元件的一侧，与变频器盖板夹成一个前部的散热气流通腔。控制盒另一端是控制面板布设区。

3.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第二方面的结构特征是：在变频器盖板的外侧沿边，正对变频器安装范围以外的部位，排列有带沉落型防水口的一圈气流进气口。

4.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第三方面的结构特征是：电力控制面板板体的一个垂向侧边是90°卷起，面板卷起边可被变频器盖板边侧的一道内槽压住，板体和盖板共同组成电力控制盒可拆卸的前板面。

5.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第四方面的结构特征是：电力控制盒壳体的下沿边部位设有一道深孔排列的进气与排水内通道，出口是内对机组的动力机芯总成。

6.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第五方面的结构特征是：电力控制盒壳体上，组成后部散热气流通腔的壳板部位排列一道沉落型防水的气流进气口。

7.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第六方面的结构特征是：变频器安装后，其下部侧边与电力控制盒壳体下沿边，及变频器盖板下部，夹成一个兼具阻、排水功能的布线槽型腔。

8.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第七方面的结构特征是：以涡流型腔的电机外壳为基础，在主出风口部位的上部设有夹空的隔层结构，且内隔层出风口的一侧边是斜口下延伸结构；另，在主出风口旁的电机涡壳腹板底部设有辅助出风口。

9.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第八方面的结构特征是：安装动力机芯总成的减震架，是4条板冲压件搭焊而成的“井”字形薄板焊件，不是整体钢板冲压件或型钢焊接件。

10.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第九方面的结构特征是：使用带撑板法兰的筒形消声器，单支点立式安装，筒体与汽油机箱体之间的空间为主出风口通道。

11.根据权利要求1所述的变频汽油发电机，其第十方面的结构特征是：在控制盒一端，与电机后盖的进风口之间设有一根软连接水平喉管。