CN106953437A - 一种新型高效率交流同步发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型高效率交流同步发电机，包括定子、转子和风扇，定子外周设有抱箍且定子与抱箍之间预留有空隙；转子骨架两侧均匀设置有若干微型风叶；风扇包括支撑盘、轴套和若干风扇叶片，轴套位于支撑盘中心处并与电机轴相连，叶片采用前倾式结构，每个叶片均一端连接于轴套而另一端由轴套向外发散均匀排列连接于支撑盘，每个叶片上远离电机轴一端的高度高于靠近电机轴一端的高度使得整个叶片呈二级阶梯形，叶片上高度较低一端为一级叶片端，叶片上高度较高一端为二级叶片端，一级叶片端和二级叶片端的上边沿均与支撑盘的盘面平行。本发明降低发电机工作中温度上升带来的损耗，散热能力更强，效率更高，且与发动机装配简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机技术，具体涉及一种新型高效率交流同步发电机。
背景技术
交流同步发电机可以通过汽油发动机或柴油发动机带动旋转进行发电。其中20kw功率以下的交流同步发电机多为2极，所匹配的汽油发动机和柴油发动机多为单缸和双缸发动机。发动机在工作转速3000转每分钟时，交流同步发电机可发出频率50Hz交流电；其匹配发动机在工作转速3600转每分钟时，交流同步发电机可发出频率60Hz交流电。
为尽可能的提高这种发电机的输出功率，国内生产商均简单的采用提升电机用铜和用铁量，即加长电机定子铁芯和转子铁芯的方法。虽然这种方式可以在一定范围提升电机功率，但电机的散热能力并没有同步进行改进提升。这就使电机在工作中产生了较高的温升，而过高的温度使电机绕组的直流电阻增加，继而使发电机产生了较高的铜损耗和铁损耗，影响了发电机的效率。目前，我国20kw以下功率段内的交流同步发电机效率普遍低于85％。而大规模生产这种低效率发电机是对原材料的一种严重浪费。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种新型高效率交流同步发电机。
技术方案：本发明一种新型高效率交流同步发电机，包括定子、转子和风扇，所述定子外周设有抱箍且定子与抱箍之间预留有空隙形成第二风道；所述转子的转子骨架两侧均匀设置有若干微型风叶；所述风扇安装于转子上靠近驱动端一侧，所述风扇包括支撑盘、轴套和若干风扇叶片，支撑盘呈圆环状，轴套位于支撑盘中心处并与电机轴相连，所述叶片采用前倾式结构，每个叶片均一端连接于轴套而另一端由轴套向外发散均匀排列连接于支撑盘，每个叶片上远离电机轴一端的高度高于靠近电机轴一端的高度使得整个叶片呈二级阶梯形，叶片上高度较低一端为一级叶片端，叶片上高度较高一端为二级叶片端，一级叶片端和二级叶片端的上边沿均与支撑盘的盘面平行。
进一步的，所述发电机定子靠近风扇一侧的端部绕组线包顶面靠近一级叶片端的上边沿位置，且定子的线包侧面被所有叶片的二级叶片端环绕所包围，使得整个定子端部线包被风扇环绕。
在电机转动时，微型风叶随转子转动并形成离心式气流，可将转子绕组端部线包产生的热量快速吹送至电机的风道内，继而排至电机外部,同时微型风叶的数量和高度根据电机大小确定。
进一步的，还包括快装盘，所述快装盘通过螺栓固定于电机驱动端盖的外侧，并与驱动端端盖通过止口配合。这样能够降低发电机与发动机装配发电机组过程中工人调整发电机定转子气隙的难度，快装盘结构位于电机驱动端，是发电机与动力源连接的重要部件。
有益效果：与普通发电机仅有定子与转子间气隙构成的唯一风道相比，本发明中发电机定子侧面与电机抱箍共同形成了环绕电机的第二个风道，在发电机工作时，由电机风扇的吸力带动第一风道和第二风道内气流同时流动；这样不但增加了排除电机的空气总量，本发明的定子外部还获得额外的空气快速流动影响，散热效果更佳。
本发明在不增加材料成本的情况下，输出相同的功率，降低发电机工作中温度上升带来的损耗，散热能力更强，效率更高，且与发动机装配简单。
附图说明
图1为本发明的整体结构安装示意图；
图2为本发明中风扇的结构示意图；
图3为本发明中风扇的叶片结构示意图；
图4为为本发明中风扇与定子的安装示意图；
图5为为本发明中驱动端端盖的示意图；
图6为本发明中转子骨架的示意图；
图7为本发明中的双风道示意图；
图8为本发明中定子与抱箍的安装示意图；
图9为本发明中快装盘外侧的示意图；
图10为本发明中快装盘与非驱动端端盖连接一侧的示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1至图3所示，本发明一种新型高效率交流同步发电机，包括定子4、转子5和风扇7，定子4外周设有抱箍3且定子4与抱箍3之间预留有空隙形成第二风道6-3；转子5的转子骨架6两侧均匀设置有若干微型风叶6-1(例如每侧均匀设置10个)；风扇7安装于转子上靠近驱动端一侧，风扇7包括支撑盘7-1、轴套7-2和若干风扇叶片7-3，支撑盘7-1呈圆环状，轴套7-2位于支撑盘7-1中心处并与电机轴相连，叶片7-3采用前倾式结构，每个叶片7-3均一端连接于轴套7-2而另一端由轴套7-2向外发散均匀排列连接于支撑盘7-1，每个叶片7-3上远离电机轴一端的高度高于靠近电机轴一端的高度使得整个叶片7-3呈二级阶梯形，叶片7-3上高度较低一端为一级叶片端，叶片7-3上高度较高一端为二级叶片端，一级叶片端和二级叶片端的上边沿均与支撑盘7-1的盘面平行。
如图4所示，发电机定子4靠近风扇7一侧的端部绕组线包顶面4-1靠近一级叶片端的上边沿位置，且定子4的线包侧面被所有叶片7-3的二级叶片端环绕所包围，使得整个定子4端部线包被风扇7环绕，风扇7将热空气通过图4中的排风口8-1排至电机外部，如图5所示。叶片7-3上设有防负压环7-4。其中，一级叶片端与二级叶片端之间的高度差主要取决于所应用的发电机端部线包的高度，在风扇不擦碰电机定子铁芯的情况下，高度差越大越好。
如图6所示本发明中的固定转子绕组，在转子5各极两端分别设置有转子骨架6，区别于普通发电机的转子骨架6，每个转子骨架6上都包含多片微型风叶6-1，该微型风叶6-1在电机工作时跟随转子转动，可形成离心式气流，将电机转子绕组端部线包和定子4绕组端部线包产生的热量吹向外部风道，这种转子骨架6上的微型风叶6-1，直接加大了电机绕组线包表面空气流动量，散热效果明显；同时微型风叶6-1的数量和高度根据电机大小确定。
普通发电机采用驱动端端盖8直接与发动机连接，这种方式组装发电机与发动机时，需要将电机驱动端端盖8先安装在发动机上，再安装转子，最后固定定子4。定子4的固定则采用4根长螺栓2-1穿过四4根长螺栓2-1需要同时穿过两个端盖，这就使装配过程中极易出现由于四根长螺栓2-1拧紧的力度不同而带来的定子4铁芯与两个端盖不同轴，继而造成定子4和转子6之间气隙分布不均匀，装配需要反复调整这四根螺栓来使气隙达到均匀分布，使用比较麻烦。
而本发明在装配时，驱动端端盖8、定子4铁芯、非驱动端端盖2通过长螺栓2-1始终处于一体状态。装配时，先将快装盘固定在发动机上后，直接通过四根短螺栓8-1将驱动端端盖与快装盘9进行连接。快装盘9和驱动端端盖8均预留有配合止口。如9和图10所示，装配时，只需要保证快装盘9止口完全进入与非驱动端端盖2止口即可，这种止口配合有效的保证了快装盘9与非驱动端端盖2的同轴性，继而保证装配后定子4和转子5之间气隙均匀。也就是说本发明为降低发电机与发动机装配发电机组过程中工人调整发电机定转子气隙的难度，安装了快装盘9，快装盘9与驱动端端盖8通过止口配合，使用四颗短螺栓8-1进行连接固定。
如图8至图9所示，本发明中实际上存有双通风道结构，如图6所示，主要包含定子4和转子5之间的气隙形成的第一风道6-2和定子4与电机抱箍3形成的第二风道6-3。普通发电机只有一个风道，仅能通过定转子之间的气隙风道内的空气流动将电机热量排出。由于定转子气隙非常小，风道风阻较大，单位时间内通过风道的空气量非常小，这就局限了发电机的散热能力。本发明如图7所示，增加了第二风道6-3，即发电机定子4外部与电机抱箍3的间隙，该第二风道6-3横截面积较大，风阻较小。在发电机工作时，如图6，由电机风扇7的吸力带动第一风道6-2和第二风道6-3内气流同时流动，不但增加了电机排除的热空气总量，相比与普通电机，发电机定子4铁芯外部更是获得了额外的空气快速流动影响，散热效果更佳。
实验效果
为验证本发明有益效果，选取材料成本基本相同的普通发电机和对应成本的本发明发电机进行对比，电机绕组形式相同，用铁铜量完全相同。比较结果如下：
普通电机：定子直径190，定子铁芯长度130；
本发明实例：定子直径190，定子铁芯长度130；
由上实验数据可见，与现有普通发电机相比，本发明在相同材料成本的情况下，存在散热能力强，输出功率大幅提高且效率更高的优势。
Claims (4)
1.一种新型高效率交流同步发电机，其特征在于：包括定子、转子和风扇，所述定子外周设有抱箍且定子与抱箍之间预留有空隙形成第二风道；所述转子的转子骨架两侧均匀设置有若干微型风叶；所述风扇安装于转子上靠近驱动端一侧，所述风扇包括支撑盘、轴套和若干风扇叶片，支撑盘呈圆环状，轴套位于支撑盘中心处并与电机轴相连，所述叶片采用前倾式结构，每个叶片均一端连接于轴套而另一端由轴套向外发散均匀排列连接于支撑盘，每个叶片上远离电机轴一端的高度高于靠近电机轴一端的高度使得整个叶片呈二级阶梯形，叶片上高度较低一端为一级叶片端，叶片上高度较高一端为二级叶片端，一级叶片端和二级叶片端的上边沿均与支撑盘的盘面平行。
2.根据权利要求1所述的新型高效率交流同步发电机，其特征在于：所述发电机定子靠近风扇一侧的端部绕组线包顶面靠近一级叶片端的上边沿位置，且定子的线包侧面被所有叶片的二级叶片端环绕所包围，使得整个定子端部线包被风扇环绕。
3.根据权利要求1所述的新型高效率交流同步发电机，其特征在于：所述微型风叶的数量和高度根据电机大小确定。
4.根据权利要求1所述的新型高效率交流同步发电机，其特征在于：还包括快装盘，所述快装盘通过螺栓固定于电机驱动端盖的外侧，并与驱动端端盖通过止口配合。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110247502A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-17 | 浙江冯联汽车电机有限公司 | 一种低噪高散热型汽车交流发电机 |
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