CN112383174A - 一种发动机驱动式发电机及其发动机发电机单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机驱动式发电机及发动机发电机单元，包括靠近离心风扇进风侧，沿电机罩的内壁、径向地设有导流挡板，导流挡板上形成有预设大小的通风孔，通风孔的轴线与离心风扇的轴线重合；导流挡板将电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室和电机容纳腔室。本发明还公开了一种发动机驱动式发电机及交流发电机冷却系统，其用于发动机发电机单元，包括发动机及由其驱动的交流发电机；靠近离心风扇进风侧，沿电机罩的内壁、径向地设有导流挡板，导流挡板将电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室和电机容纳腔室；冷却风道包括进风风道、第一冷却风道、第二冷却风道、第一出风道和第二出风道。本发明提高了发动机发电机单元的散热效率。

Description

一种发动机驱动式发电机及其发动机发电机单元

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，更具体地说，涉及一种发动机驱动式发电机及其发动机发电机单元及交流发电机冷却系统。

背景技术

由发动机驱动的发电机在工作时，其电机(或称交流发电机)发热量大，当温度过高时会影响其输出功率，性能降低，因此需要设置散热结构以对电机散热。

目前此类发电机中电机的散热结构，通常采用在电机转子主轴上安装离心风扇，冷却空气由电机后端盖上的通风孔进入并从电机定、转子间的间隙之间的风道通过带走电机产生的热量，最后，热空气从前端盖的出气口排出。但是，在现有前端盖结构的情况下，热风流在前端盖所形成的腔室中存在紊流或回流，导致热风排出不畅、通过冷却风道的风量较低、电机散热效果不理想。

综上所述，如何有效地解决离心风扇对电机散热效果不理想等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机驱动式发电机及其发动机发电机单元及交流发电机冷却系统，该发动机发电机单元及交流发电机冷却系统的结构设计可以有效地解决离心风扇对电机散热效果不理想的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机发电机单元，包括发动机及由其驱动的交流发电机；所述交流发电机包括：电机罩；容纳于所述电机罩中的定子和转子；所述发动机具有作为输出端的曲轴，所述曲轴所在的发动机曲轴箱盖形成为所述电机罩的一部分；在所述转子与所述定子之间设置有用于主要冷却转子的第一冷却风道，在所述定子与所述电机罩之间设置有用于主要冷却定子的第二冷却风道；在所述电机罩的一端设有进风口，另一端设有出风口；在所述出风口配置有离心风扇，靠近离心风扇的进风侧，沿所述电机罩的内壁、径向地设有具有预设几何形状的导流挡板；在所述导流挡板上形成有预设大小的通风孔，所述通风孔的轴线与所述离心风扇的轴线重合；所述导流挡板将所述电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室和电机容纳腔室。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述出风口沿所述风扇容纳腔室底部一侧周向内壁、向上或者向上同时向外形成；所述风扇容纳腔室设置为：自靠近所述出风口的上端开始，其周向内壁半径逐渐增大，直至靠近所述出风口的下端。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述风扇容纳腔室设置为其周向内壁的半径呈渐开线式增加。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述出风口的上端可设置于所述离心风扇底部周向外缘的水平切线至其水平中心线之间位置。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述第二冷却风道为所述定子与所述电机罩之间所设置的具有预设距离的间隙。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述电机罩包括：与所述曲轴箱盖连接的前端盖、中间罩、后支撑和后端盖；所述导流挡板形成于所述前端盖内，其将所述前端盖所在的电机罩空间部分分隔成所述风扇容纳腔室和连接腔室，所述连接腔室构成所述电机容纳腔室的一部分；所述出风口形成于所述前端盖上；所述进风口形成于所述后端盖上。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述连接腔室设置为：其端部与所述中间罩的一端端部相配合并具有预设的几何形状。

优选地，上述发动机发电机单元中，所述导流挡板设置为与所述电机罩一体成型为一个整体或可拆装地固定于所述电机罩。

本发明提供的发动机发电机单元，相较于现有技术中的发动机发电机单元而言，虽然现有技术中也设有第一、二冷却风道以期冷却定子、转子，但是，其实际情况是，由于离心风扇与定子、转子同处于一个由电机罩所形成的大致圆柱体状的容纳空间之中，离心风扇的进风侧在靠近电机罩的内壁附近，并不能产生有效负压，因而冷却风不能在第二冷却风道(即定子与电机罩之间)内正常流动，相反，甚至还可能使冷却转子后的热风(即自第一冷却风道流出的热风)在第二冷却风道中逆向流动，因而造成对定子冷却极为不利的热循环局面，并最终严重影响交流发电机的性能。而采用本发明，在不改变原有第一、二冷却风道的情况下，仅需要在靠近离心风扇的进风侧，沿电机罩的内壁、径向地设置导流挡板，从而将现有技术电机罩所形成的一个大致圆柱状容纳空间分隔为两个容纳空间，即容纳离心风扇的风扇容纳腔室和容纳定子、转子的电机容纳腔室。这样，在离心风扇的作用下，第一、二冷却风道的出风侧均能产生足够的负压以使冷却风在两冷却风道中正常流动，从而克服现有技术存在的定子冷却不畅(甚至逆向热循环)的问题，进而有效提高电机(或称交流发电机，有时也把定子、转子合称为电机)的性能。

本发明还提供了一种发动机驱动式发电机，该发动机驱动式发电机包括上述任一种发动机发电机单元。由于上述的发动机发电机单元具有上述技术效果，具有该发动机发电机单元的发动机驱动式发电机也应具有相应的技术效果。

本发明还提供如下技术方案：

一种交流发电机冷却系统，其用于发动机发电机单元，包括发动机及由其驱动的交流发电机；所述交流发电机包括：电机罩；容纳于所述电机罩中的定子和转子；所述发动机具有作为输出端的曲轴，所述曲轴所在的曲轴箱盖形成为所述电机罩的一部分；

在所述电机罩的一端设有进风口，另一端设有出风口；在所述出风口配置有离心风扇，以使冷却空气在电机罩内形成的冷却风道中流动从而冷却定子、转子；所述冷却风道包括：进风风道，其形成于进风口与紧邻的定子、转子的端侧之间；第一冷却风道，其沿转子及转子与定子之间轴向设置，主要用于冷却转子；第二冷却风道，其沿定子及定子与电机罩之间轴向设置，主要用于冷却定子；

靠近所述离心风扇进风侧，沿所述电机罩的内壁、径向地设有导流挡板，所述导流挡板上形成有预设大小的通风孔，所述通风孔的轴线与所述离心风扇的轴线重合；所述导流挡板将所述电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室和电机容纳腔室；由此，所述冷却风道还包括：第一出风道，其形成于所述导流挡板与紧邻的定子、转子的端侧之间；第二出风道，其位于所述风扇容纳腔室。

优选地，上述交流发电机冷却系统中，所述出风口沿所述第二出风道底部一侧周向内壁、向上或者向上同时向外形成；所述第二出风道自靠近所述出风口的上端开始，其周向内壁半径逐渐增大，直至靠近所述出风口的下端。

优选地，上述交流发电机冷却系统中，所述第二出风道设置为其周向内壁的半径呈渐开线式增加。

优选地，上述交流发电机冷却系统中，所述第二冷却风道设置为在所述定子与所述电机罩之间所留具有预设距离的间隙或/和在所述定子与所述电机罩之间、沿轴线所形成的一个以上的通风孔道。

优选地，上述交流发电机冷却系统中，所述电机罩包括：与所述曲轴箱盖连接的前端盖、中间罩、后支撑和后端盖；所述前端盖的一端与所述曲轴箱盖相连，所述导流挡板与所述曲轴箱盖相对地形成于所述前端盖内，导流挡板将所述前端盖所在的电机罩空间部分分隔成所述风扇容纳腔室和连接腔室，所述连接腔室构成所述电机容纳腔室的一部分；由此，所述进风风道形成于所述后端盖与紧邻的定子、转子一端侧之间，所述第一冷却风道形成于转子之中或/和形成于转子与定子之间，所述第二冷却风道形成于所述定子之中或/和形成于所述中间罩与所述定子之间，所述第一出风道形成于所述连接腔室之中，所述第二出风道形成于所述风扇容纳腔室中，所述出风口设置于后端盖上。

现有技术中发动机发电机单元中交流发电机冷却系统，其形成于电机罩内的冷却风道包括：形成于进风端、与进风口相连的进风风道；与进风风道相连、主要用于冷却转子的第一冷却风道和主要用于冷却定子的第二冷却风道；及进风侧与第一、二冷却风道出风侧直接相连，在其中容纳有离心风扇，且与出风口相连(或出风口设置于其中)的出风风道。然而按通用的设计把出风风道直接与第一、二冷却风道的出风侧连通，在离心风扇的进风侧、在靠近电机罩的内壁附近不能产生有效的负压，从而导致第二冷却风道(形成于定子或/和定子和电机罩之间)中冷却空气不能正常流动，具体可表现为流速低或者不能流动或者甚至逆向流动或者在第二冷却风道出风侧造成紊流等等，最终导致交流发电机中定子冷却不畅从而影响交流发电机的性能。而根据本发明的改进方案，在离心风扇的进风侧、沿电机罩的内壁、径向地设置了导流挡板，与现有技术相比，将原来唯一的出风风道一分为二：靠近离心风扇进风侧、与第一、二冷却风道出风侧直接相连的第一出风道，及容纳离心风扇、与第一出风道相连并设有出风口的第二出风道。这样设计，在离心风扇的作用下，使整个第一出风道内由靠近电机内壁至电机的轴线的所有空间均能够产生负压，从而保证冷却风从第一、二冷却风道的进风侧进入再从其出风侧正常流出并汇入第一出风道，之后从第二出风道排出。在相同配置(即风扇、转速、风道直径等配置相同)的情况下，依据本发明的设计，能够显著加快冷却风的流速并确保第一、二冷却风道中冷却风正常流动，从而加大了冷却风量并有效地、同时地冷却定子和转子，极大地提高了交流发电机的冷却效果，能够更好地发挥交流发电机的性能；进一步，在取得如此好的电机散热性能的情况下，对定子、转子本身的低成本设计(比如更换低成本、导热率稍低材料的绕组)或者对交流发电机尺寸的缩小设计，都留下了足够的空间，从而提高设计自由度。

本发明还提供了一种发动机驱动式发电机，该发动机驱动式发电机包括上述任一种交流发电机冷却系统。由于上述的交流发电机冷却系统具有上述技术效果，具有该交流发电机冷却系统的发动机驱动式发电机也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的发动机驱动型发电机的整机立体结构示意图；

图2为图1中发动机发电机单元的局部爆炸结构示意图(去除中间罩)；

图3为图2的局部剖面结构示意图；

图4为图3的A-A截面示意图；

图5为前端盖的立体结构示意图。

附图中标记如下：

发动机驱动式发电机100，发动机发电机单元20，后端盖1，后支撑2，中间罩3，定子4，转子5，电机主轴6，离心风扇7，前端盖8，曲轴箱盖9，导流挡板10，机架11，发动机12，曲轴40，油箱13；出风口81，进风口30，通风孔83，隔板84，螺栓101(102，103)；风扇容纳腔室82，连接腔室85，电机容纳腔室32，进风风道301，第一冷却风道302，第二冷却风道303，第一出风道304，第二出风道305；离心风扇水平中心线f；图4中箭头所示为气体流向示意。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种发动机驱动式发电机、发动机发电机单元及交流发电机冷却系统，以改善发动机的散热性能，进而提升发电机性能。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，图1为本发明一个具体实施例的发动机驱动型发电机的整机立体结构示意图；图2为图1中发动机发电机单元的局部爆炸结构示意图(去除中间罩)；图3为图2的局部剖面结构示意图；图4为图3的A-A截面示意图；图5为前端盖的立体结构示意图。

在一个具体实施例中，本发明提供的发动机发电机单元20包括发动机12及由其驱动的交流发电机20。

其中，发动机12即驱动部件，用以驱动交流发电机20并相应的输出电力。发动机12具曲轴40，曲轴40为发动机12的输出轴，发动机12的其他具体结构及工作原理请参考现有技术，此处不再赘述。

交流发电机20包括电机罩、定子4、转子5、离心风扇7和导流挡板10。其中，定子4和转子5容纳于电机罩中。曲轴40所在的发动机曲轴箱盖9形成为电机罩的一部分。在转子5与定子4之间设置有用于主要冷却转子的第一冷却风道，在定子4与电机罩之间设置有用于主要冷却定子的第二冷却风道。在电机罩的一端设有进风口30，另一端设有出风口81，离心风扇7设置在出风口81。则在离心风扇7的作用下，外界的冷却空气经由进风口30进入电机罩，最后经由出风口81排出。离心风扇7，其既可以设置在靠近发动机的电机罩的一端，也可设置在电机罩的另一端，优选设置于靠近发动机一端。

导流挡板10靠近离心风扇7的进风侧设置，且导流挡板10沿电机罩的内壁、径向地设置。需要说明的是，导流挡板10沿径向设置，既包括导流挡板10的一端与侧壁固定连接，另一端沿径向延伸；也包括导流挡板10的一端与侧壁固定连接，另一端的延伸方向在径向上具有分量。导流挡板10与侧壁之间优选相垂直，根据需要也可以呈大于零的一定角度。导流挡板10呈预设几何形状，具体可设置为不同的几何形状，例如，可以是平板状，也可以是锥筒状，或其他形状，本发明不作限定。

导流挡板10上形成有预设大小的通风孔83，通风孔83的轴线与离心风扇7的轴线重合。通风孔31的可以具有不同的形状，但优选圆形，本发明亦不作限定；而通风孔的大小，则受风扇直径、风量需求、散热要求等相关因素影响，其孔径在设计时经综合考虑各种因素后预先设定。具体的，预设大小满足导流挡板10对应散热叶轮7形成的高压区域均位于导流挡板10的遮挡范围，从而阻挡气体从高压区域通过形成回流。根据需要，也可以将预设大小设置为导流挡板10对应散热叶轮7形成的高压区域的至少部分位于导流挡板10的遮挡范围，则也可以起到减少回流的作用。

导流挡板10设置为与电机罩一体成型为一个整体或可拆装地固定于电机罩。导流挡板10具有多种设置方式，主要考虑其安装、布置及与其他构成电机罩的部件的关系进行灵活设计，提高设计的自由度。具体的，导流挡板10的外缘与侧壁既可以为一体式结构，也可以采用焊接或粘结等常规的密封固定连接方式连接，优选采用可拆装的密封连接方式连接。通风孔83的轴线与离心风扇7的轴线重合，导流挡板10将电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室82和电机容纳腔室32。离心风扇7的至少主体部分容纳于风扇容纳腔室82内，定子4、转子5等容纳于电机容纳腔室内。需要说明的是，离心风扇7的至少主体部分容纳于风扇容纳腔室82内，既包括离心风扇7的整体均容纳于风扇容纳腔室82内，也包括离心风扇7的大部分容纳于风扇容纳腔室82内，例如图3所示的除轴线中心局部外容纳于风扇容纳腔室82内的情况。

本发明提供的发动机发电机单元，相较于现有技术中的发动机发电机单元而言，虽然现有技术中也设有第一、二冷却风道以期冷却定子、转子，但是，其实际情况是，由于离心风扇与定子、转子同处于一个由电机罩所形成的大致圆柱体状的容纳空间之中，离心风扇的进风侧在靠近电机罩的内壁附近，并不能产生有效负压，因而冷却风不能在第二冷却风道(即定子与电机罩之间)内正常流动，相反，甚至还可能使冷却转子后的热风(即自第一冷却风道流出的热风)在第二冷却风道中逆向流动，因而造成对定子冷却极为不利的热循环局面，并最终严重影响交流发电机的性能。而采用本发明，在不改变原有第一、二冷却风道的情况下，仅需要在靠近离心风扇7的进风侧，沿电机罩的内壁、径向地设置导流挡板10，从而将现有技术电机罩所形成的一个大致圆柱状容纳空间分隔为两个容纳空间，即容纳离心风扇的风扇容纳腔室82和容纳定子4、转子5的电机容纳腔室32。这样，在离心风扇7的作用下，第一、二冷却风道的出风侧均能产生足够的负压以使冷却风在两冷却风道中正常流动，从而克服现有技术存在的定子4冷却不畅(甚至逆向热循环)的问题，进而有效提高电机(或称交流发电机，有时也把定子、转子合称为电机)的性能。

在一个实施例中，出风口81沿风扇容纳腔室82底部一侧周向内壁、向上或者向上同时向外形成，风扇容纳腔室82设置为：自靠近出风口81的上端开始，其周向内壁半径逐渐增大，直至靠近出风口81的下端。出风口81的走向如上设置，有利于热风的排出，减少回流。另外，将出风口81设置于风扇容纳腔室底部一侧，主要是使其与出风切线向基本一致，利于排风。如图4和图5所示，出风口81集中于风扇容纳腔室82底部一侧，既能够保证出风效率，加快气体流动。同时，采用集中出风，将热风输送至发动机发电机单元20外，进一步避免出现热风循环，提升了散热效果。具体的，内侧壁内通过平行并列设置的格栅划分出多个平行并列的出风口81以出风。

风扇容纳腔室82设置为：自靠近出风口81的上端开始，风扇容纳腔室82的周向内壁其半径逐渐增大，直至靠近出风口81的下端。具体的，风扇容纳腔室82设置为：风扇容纳腔室82的周向内壁其半径呈渐开线式增加。需要说明的是，靠近出风口的上端或下端的描述，其中，“靠近”是一个大致的概念，并非用于限定本发明的保护范围，其始、末位置可以非常接近出风口的上端或下端，也可以与出风口的上端或下端保持适当的距离、甚至可以保持相当大的距离。通过上述设置，使风扇容纳腔室82的一段预设长度的周向内壁的半径呈一定规律的增大或者呈渐开线式增加，以使应用在本发明的发动机发电机单元的风扇容纳腔室82变成一个蜗壳形腔室，能够极大地增加整体出风量，从而促进定子、转子散热，使交流发电机的性能得到显著提升。同时，气体从离心风扇7处获得的动压能一部分转化为静压能，形成一定的风压，从而增加了冷却风的风量，进一步提高了散热效率。因而，本发明改变了发动机发电机单元中离心风扇的周缘所对应的电机罩周壁为圆形的惯用设计手法，与现有技术相比，可显著提升出风量。

具体的，导流挡板10的宽度随风扇容纳腔室82对应呈渐开线式变化。导流挡板10相应的采用宽度呈渐开线式变化，从而使得导流挡板10四周均能够有效阻挡气体通过，避免高压区域回流。

在上述各实施例中，出风口81的上端可设置于离心风扇7底部周向外缘的水平切线至其水平中心线之间位置。出风口81可以是一定几何形状的单个开口(比如：侧视角度下为一个矩形的开口)；也可以是由多个隔板84分隔成的多个几何形状的小孔集合而成(比如：侧视角度下为多个水平状态的矩形小口集合而成)，其中，隔板84可以水平设置，也可竖直设置，在此不作限定。按此设计，出风口81的下端并不作位置限定，在满足出风要求或其他要求(比如出风口81所在的电机罩的上、下尺寸限制)的情况下，将出风口81的上端限定在离心风扇底部周向外缘的水平切线至水平中心线之间位置，能够在满足电机罩的尺寸的情况下尽可能地提高出风量，从而能够提高出风口81及电机罩设计的自由度。

在以上各实施例的基础上，第二冷却风道303为定子4与电机罩之间所设置的具有预设距离的间隙。现有技术中的第二冷却风道被设计成沿定子外周缘轴向形成的一个或多个缺口，定子外周缘的其他部位与相应电机罩之间并未设置通风间隙或通风量极小(几乎可以忽略)，冷却风仅能流过定子缺口所在外缘表面而不能覆盖定子的其他外周缘表面，即使有冷却风正常流动，其对定子的冷却效果亦较为有限。本发明一改发动机发电机单元中定子冷却风道的惯常设计，在定子4与电机罩之间设置具有预设距离的间隙，既可全面冷却定子4外周缘，又可根据定子4的热量聚焦程度，增减间隙的距离从而调整间隙的过风量以按设计目的适当地对定子4进行冷却，具有相当好的设计自由度并达到较完美的定子4散热效果。

在上述各实施例中，电机罩包括与曲轴箱盖9连接的前端盖8、中间罩3、后支撑2和后端盖1。其中，导流挡板10形成于前端盖8内，其将前端盖所在的电机罩空间部分分隔成风扇容纳腔室82和连接腔室85，连接腔室85构成电机容纳腔室32的一部分；出风口81形成于前端盖8上；进风口形成于后端盖1上。具体应用中，前端盖8可以与曲轴箱盖9一体成型；或者，中间罩3、前端盖8一起与曲轴箱盖9一体成型；或者，后端盖1与后支撑2一体成型；或者，进行其他形式的组合一体成型为一个整体，无论其如何组合并一体成型，均在本发明的权利要求保护范围之内。只是，在这些情况下，导流挡板10可能需要做成可自由拆装式的部件(当然，也不排除与它们一起一体成型而成为一个整体件)。将电机罩分部件进行设计属现有技术，但在相应部件上实现本发明权利要求所述的创新设计点则是本发明所要保护的范围。具体前端盖8或后端盖1与中间罩3可以为通过常规连接方式连接的分体式结构，根据需要也可以为一体式结构。中间罩3的具体结构可以为圆柱形筒体。

具体的，如图2所示，离心风扇7安装于转子5与发动机曲轴40相连的一端，转子5的电机主轴6过盈套装于曲轴40，前端盖8通过螺栓101安装于曲轴箱盖9上并在导流挡板10与曲轴箱盖9之间形成风扇容纳腔室82。后支撑2及定子4、中间罩3，通过螺栓102与前端盖8连接固定；后端盖1通过螺栓103安装到后支撑2上。

进一步地，连接腔室85设置为：其端部与中间罩3的一端端部相配合并具有预设的几何形状。具体的，连接腔室85可设计为圆形，也可以设计成其他形状(例如部分地设计成与风扇容纳腔室82的形状一致的形状)，相应地，中间罩3的配合端亦设计为相应形状。通常，中间罩3设计为与圆形定子4配合的圆形罩，相应连接腔室85呈圆形。

中间罩3与定子4一般固定为一体，中间罩3连接于前端盖8和后支撑2之间，具体配合方式可根据需要设置，如中间罩3的一端插入与之配合的前端盖8端口上形成的止口(可以如图5所示，在连接腔室85的端口上所形成的一圈或多个止口)，其另一端插入与之配合的后支撑2的端口上所形成的止口，再通过螺栓102将后支撑2与前端盖8连接固定，中间罩3则通过止口被卡设固定在后支撑2和前端盖8之间。后端盖通过螺栓103安装到后支撑2上。通过止口配合实现中间罩3分别与后支撑2和前端盖8的固定连接，既能够保证连接可靠性，且止口能够实现定心，便于组装，且保证了相连接部件的安装精度。根据需要，中间罩3与后支撑2和前端盖8之间也可以采用螺丝连接等其他常规的连接方式连接。

进一步地，中间罩3设置成其与连接腔室85配合一端的截面积比其与后支撑2配合的一端大。也就是中间罩3与连接腔室85配合一端的截面积比中间罩3与后支撑2配合的一端截面积大。截面积的减小，则在中间罩与定子4件具有间隙或者定子4与中间罩之间、沿轴线形成有一个以上的通风孔道的情况下，截面积的改变更有利冷却风的通过，进一步提高散热效率。

本发明还提供了一种交流发电机冷却系统，其用于发动机发电机单元。在一个具体实施例中，该交流发电机冷却系统包括发动机12及由其驱动的交流发电机20；交流发电机20包括：电机罩；容纳于电机罩中的定子4和转子5；发动机12具有作为输出端的曲轴40，曲轴40所在的曲轴箱盖9形成为电机罩的一部分；在电机罩的一端设有进风口30，另一端设有出风口81；在出风口配置有离心风扇7，以使冷却空气在电机罩内形成的冷却风道中流动从而冷却定子4、转子5；冷却风道包括：进风风道301，其形成于进风口30与紧邻的定子4、转子5的端侧之间；第一冷却风道302，其沿转子5及转子5与定子4之间轴向设置，主要用于冷却转子5；第二冷却风道303，其沿定子4及定子4与电机罩之间轴向设置，主要用于冷却定子4；

靠近离心风扇7进风侧，沿电机罩的内壁、径向地设有导流挡板10，导流挡板10上形成有预设大小的通风孔83，通风孔83的轴线与离心风扇7的轴线重合；导流挡板10将电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室82和电机容纳腔室32；冷却风道还包括：第一出风道304，其形成于导流挡板10与紧邻的定子4、转子5的端侧之间；第二出风道305，其位于风扇容纳腔室82。

由此，交流发电机工作时，在离心风扇7的作用下，冷却空气将从进风口30吸入经过形成在电机容纳腔室32远离离心风扇7一端的进风通道301，一部分沿由转子5的空隙及转子5与定子4之间的空隙形成的第一冷却风道302流动，另一部分沿定子4和电机罩之间形成的第二冷却风道303流动；之后，由第一冷却风道302、第二冷却风道303流出的冷却风，在形成于电机容纳腔室32紧邻离心风扇7一端的第一出风道304内汇合，再流经通风孔83被吸向离心风扇7，并最终经形成于风扇容纳腔室82中的第二出风道305吹向出风口81排出。冷却空气在上述流动过程中，有效将发电机的热量带走，且采用第一冷却风道和第二冷却风道的双风道设置，增加了风量大小，显著提高了散热效率。

现有技术的发动机发电机单元中交流发电机冷却系统，其形成于电机罩内的冷却风道包括：形成于进风端、与进风口相连的进风风道；与进风风道相连、主要用于冷却转子的第一冷却风道和主要用于冷却定子的第二冷却风道；及进风侧与第一、二冷却风道出风侧直接相连，在其中容纳有离心风扇，且与出风口相连(或出风口设置于其中)的出风风道。然而，按上述通用的设计把出风风道直接与第一、二冷却风道的出风侧连通，在离心风扇的进风侧、在靠近电机罩的内壁附近不能产生有效的负压，从而导致第二冷却风道(形成于定子或/和定子和电机罩之间)中冷却空气不能正常流动，具体可表现为流速低或者不能流动或者甚至逆向流动或者在第二冷却风道出风侧造成紊流等等，最终导致交流发电机中定子冷却不畅从而影响交流发电机的性能。

而根据本发明的改进方案，在离心风扇7的进风侧、沿电机罩的内壁、径向地设置了导流挡板10，与现有技术相比，将原来唯一的出风风道一分为二：靠近离心风扇7进风侧、与第一、二冷却风道出风侧直接相连的第一出风道302，及容纳离心风扇7、与第一出风道304相连并设有出风口81的第二出风道305。这样设计，在离心风扇7的作用下，使整个第一出风道304内由靠近电机内壁至电机的轴线的所有空间均能够产生负压，从而保证冷却风从第一、二冷却风道的进风侧进入再从其出风侧正常流出并汇入第一出风道304，之后从第二出风道305排出。在相同配置(即风扇、转速、风道直径等配置相同)的情况下，依据本发明的设计，能够显著加快冷却风的流速并确保第一、二冷却风道中冷却风正常流动，从而加大了冷却风量并有效地、同时地冷却定子4和转子5，极大地提高了交流发电机的冷却效果，能够更好地发挥交流发电机的性能；进一步，在取得如此好的电机散热性能的情况下，对定子4、转子5本身的低成本设计(比如更换低成本、导热率稍低材料的绕组)或者对交流发电机尺寸的缩小设计，都留下了足够的空间，从而提高设计自由度。

具体的，出风口81沿第二出风道305底部一侧周向内壁、向上或者向上同时向外形成；第二出风道305自靠近出风口81的上端开始，其周向内壁半径逐渐增大，直至靠近出风口81的下端。需要说明的是，靠近出风口81的上端或下端的描述，其中，“靠近”是一个大致的概念，并非用于限定本发明的保护范围，其始、末位置可以非常接近出风口81的上端或下端，也可以与出风口81的上端或下端保持适当的距离、甚至可以保持相当大的距离。进一步地，第二出风道305设置为其周向内壁的半径呈渐开线式增加。通过上述设置，使第二出风道305的一段预设长度的周向内壁的半径呈一定规律的增大或者呈渐开线式增加，以使应用在本发明的交流发电机冷却系统的第二出风道305变成一个蜗壳形腔室，能够极大地增加整体出风量，从而促进定子4、转子5散热，使交流发电机的性能得到显著提升。同时，气体从离心风扇7处获得的动压能一部分转化为静压能，形成一定的风压，从而增加了冷却风的风量，进一步提高了散热效率。因而，本发明改变了交流发电机冷却系统中第二出风道305的周缘所对应的电机罩周壁为圆形的惯用设计手法，与现有技术相比，可显著提升出风量。

在上述各实施例的基础上，第二冷却风道设置为在定子4与电机罩之间所留具有预设距离的间隙或/和在定子4与电机罩之间、沿轴线所形成的一个以上的通风孔道。

现有技术在形成第二冷却风道的方式上，通常采用沿定子的轴向形成有一个以上的缺口，该缺口与电机罩之间形成冷却风道，由于风道并不布满于定子的整个外周缘，其冷却效果较差。而采用本方案，第二冷却风道303既可以是在定子4与电机罩之间按预设距离所设置的间隙，也可以是由定子外周的缺口形成的通风孔道，还可以是在保持定子4完整圆形的基础上、沿电机罩内壁轴向形成的多个凸起的槽所形成的通风孔道，也可以是几者中至少两者的结合。这样，可以极大的增加定子4外表面的正常冷却所需的过风面积或过风量，能够保证定子4的冷却效果，以克服现有技术中定子4冷却不力的弊端；同时，多样化的选择方式，能够增大设计自由度。

在上述各实施例中，电机罩包括与曲轴箱盖9连接的前端盖8、中间罩3、后支撑2和后端盖1；前端盖8的一端与曲轴箱盖9相连，导流挡板10与曲轴箱盖9相对地形成于前端盖8内，导流挡板10将前端盖所在的电机罩空间部分分隔成风扇容纳腔室82和连接腔室85，连接腔室85构成电机容纳腔室32的一部分；由此，进风风道301形成于后端盖1与紧邻的定子4、转子5一端侧之间，第一冷却风道302形成于转子5之中或/和形成于转子5与定子4之间，第二冷却风道303形成于定子4之中或/和形成于中间罩3与定子4之间，第一出风道304形成于连接腔室85之中，第二出风道305形成于风扇容纳腔室82中，出风口81设置于后端盖1上。

在本方案中，前端盖8可以与曲轴箱盖9一体成型；或者，中间罩3、前端盖8一起与曲轴箱盖9一体成型；或者，后端盖1与后支撑2一体成型；或者进行其他形式的组合一体成型为一个整体，无论其如何组合并一体成型，只要冷却风道按本方案所形成，均在本发明的权利要求保护范围之内。

上述交流发电机冷却系统的各实施中，导流挡板10及出风口81、风扇容纳腔室82、连接腔室85等各结构的具体设置，均可参考上述发动机发电机单元各实施例中的对应结构的相关表述，此处不再赘述。

基于上述实施例中提供的发动机发电机单元20，本发明还提供了一种发动机驱动式发电机100，该发动机驱动式发电机100包括上述实施例中任意一种发动机发电机单元20。由于该发动机驱动式发电机100采用了上述实施例中的发动机发电机单元20，所以该发动机驱动式发电机100的有益效果请参考上述实施例。

在一个具体实施例中，提供一种开架式的发动机驱动式发电机，请参阅图1，该发动机驱动式发电机100包括机架11，本发明所提供的任一种发动机发电机单元(即发动机12及与之连接并由其同轴驱动的交流发电机20)被安装在机架11的底部安装梁上，其中发动机12端通过其上的安装孔连接减震座后进行安装，交流发电机20端通过后支撑2上的安装孔同样连接减震座后进行安装；可以理解的是，实施例中的发动机驱动式发电机100还包括设置于机架11上并处于发动机发电机单元上方的油箱13，还包括未标注或未图示的可能设有的启动用电池、手拉启动器、电力控制和输出面板、空滤器系统等等相关部件；如果要便于移动，还可能在机架11上设置车轮并设置相应的手推把手等；当然，本发明所提供的任一发动机发电机单元，还能够应用于其他形式的发动机驱动式发电机，例如具有隔音罩的静音式发动机驱动型发电机。将本发明所提供的任一发动机发电机单元安装、应用到具体的发动机驱动式发电机上，属于现有技术，在此不再赘述。

基于上述实施例中提供的交流发电机冷却系统，本发明还提供了一种发动机驱动式发电机100，该发动机驱动式发电机100包括上述实施例中任意一种交流发电机冷却系统。由于该发动机驱动式发电机100采用了上述实施例中的交流发电机冷却系统，所以该发动机驱动式发电机100的有益效果请参考上述实施例。

同样的道理，将本发明所提供的任一用于发动机发电机单元的交流发电机冷却系统安装、应用于任意的发动机驱动式发电机上，同样属于现有技术，不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (15)

1.一种发动机发电机单元，包括发动机(12)及由其驱动的交流发电机(20)；所述交流发电机(20)包括：电机罩；容纳于所述电机罩中的定子(4)和转子(5)；所述发动机(12)具有作为输出端的曲轴(40)，所述曲轴(40)所在的发动机曲轴箱盖(9)形成为所述电机罩的一部分；其特征在于：

在所述转子(5)与所述定子(4)之间设置有用于主要冷却转子的第一冷却风道(302)，在所述定子(4)与所述电机罩之间设置有用于主要冷却定子的第二冷却风道(303)；在所述电机罩的一端设有进风口(30)，另一端设有出风口(81)；在所述出风口(81)配置有离心风扇(7)，靠近所述离心风扇(7)进风侧，沿所述电机罩的内壁、径向地设有具有预设几何形状的导流挡板(10)；在所述导流挡板(10)上形成有预设大小的通风孔(83)，所述通风孔的轴线与所述离心风扇(7)的轴线重合；所述导流挡板(10)将所述电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室(82)和电机容纳腔室(32)。

2.根据权利要求1所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述出风口(81)沿所述风扇容纳腔室(82)底部一侧周向内壁、向上或者向上同时向外形成；所述风扇容纳腔室(82)设置为：自靠近所述出风口(81)的上端开始，其周向内壁半径逐渐增大，直至靠近所述出风口(81)的下端。

3.根据权利要求2所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述风扇容纳腔室(82)设置为其周向内壁的半径呈渐开线式增加。

4.根据权利要求1至3任一项所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述出风口的上端可设置于所述离心风扇(7)底部周向外缘的水平切线至其水平中心线之间位置。

5.根据权利要求1至3任一项所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述第二冷却风道(303)为所述定子(4)与所述电机罩之间所设置的具有预设距离的间隙。

6.根据权利要求1至3任一项所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述电机罩包括：与所述曲轴箱盖(9)连接的前端盖(8)、中间罩(3)、后支撑(2)和后端盖(1)；所述导流挡板(10)形成于所述前端盖(8)内，其将所述前端盖所在的电机罩空间部分分隔成所述风扇容纳腔室(82)和连接腔室(85)，所述连接腔室(85)构成所述电机容纳腔室(32)的一部分；所述出风口(81)形成于所述前端盖(8)上；所述进风口(30)形成于所述后端盖(1)上。

7.根据权利要求5所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述连接腔室(85)设置为：其端部与所述中间罩(3)的一端端部相配合并具有预设的几何形状。

8.根据权利要求1至3任一项所述的发动机发电机单元，其特征在于：

所述导流挡板(10)设置为与所述电机罩一体成型为一个整体或可拆装地固定于所述电机罩。

9.一种交流发电机冷却系统，其用于发动机发电机单元，包括发动机(12)及由其驱动的交流发电机(20)；所述交流发电机(20)包括：电机罩；容纳于所述电机罩中的定子(4)和转子(5)；所述发动机(12)具有作为输出端的曲轴(40)，所述曲轴(40)所在的曲轴箱盖(9)形成为所述电机罩的一部分；其特征在于：

在所述电机罩的一端设有进风口(30)，另一端设有出风口(81)；在所述出风口(81)配置有离心风扇(7)，以使冷却空气在电机罩内形成的冷却风道中流动从而冷却定子、转子；所述冷却风道包括：进风风道(301)，其形成于进风口与紧邻的定子、转子的端侧之间；第一冷却风道(302)，其沿转子及转子与定子之间轴向设置，主要用于冷却转子；第二冷却风道(303)，其沿定子及定子与电机罩之间轴向设置，主要用于冷却定子；

靠近所述离心风扇(7)进风侧，沿所述电机罩的内壁、径向地设有导流挡板(10)，所述导流挡板(10)上形成有预设大小的通风孔(83)，所述通风孔的轴线与所述离心风扇(7)的轴线重合；所述导流挡板(10)将所述电机罩内部空间分隔为风扇容纳腔室(82)和电机容纳腔室(32)；由此，所述冷却风道还包括：第一出风道(304)，其形成于所述导流挡板与紧邻的定子、转子的端侧之间；第二出风道(305)，其位于所述风扇容纳腔室。

10.根据权利要求11所述的交流发电机冷却系统，其特征在于：

所述出风口(81)沿所述第二出风道(305)底部一侧周向内壁、向上或者向上同时向外形成；所述第二出风道(305)自靠近所述出风口(81)的上端开始，其周向内壁半径逐渐增大，直至靠近所述出风口(81)的下端。

11.根据权利要求10所述的交流发电机冷却系统，其特征在于：

所述第二出风道(305)设置为其周向内壁的半径呈渐开线式增加。

12.根据权利要求9至11任一项所述的交流发电机冷却系统，其特征在于：

所述第二冷却风道(303)设置为在所述定子(4)与所述电机罩之间所留具有预设距离的间隙或/和在所述定子(4)与所述电机罩之间、沿轴线所形成的一个以上的通风孔道。

13.根据权利要求9至11任一项所述的交流发电机冷却系统，其特征在于：

所述电机罩包括：与所述曲轴箱盖(9)连接的前端盖(8)、中间罩(3)、后支撑(2)和后端盖(1)；所述前端盖(8)的一端与所述曲轴箱盖(9)相连，所述导流挡板(10)与所述曲轴箱盖(9)相对地形成于所述前端盖(8)内，导流挡板(10)将所述前端盖所在的电机罩空间部分分隔成所述风扇容纳腔室(82)和连接腔室(85)，所述连接腔室(85)构成所述电机容纳腔室(32)的一部分；由此，所述进风风道(301)形成于所述后端盖(1)与紧邻的定子、转子一端侧之间，所述第一冷却风道(302)形成于转子之中或/和形成于转子与定子之间，所述第二冷却风道(303)形成于所述定子之中或/和形成于所述中间罩(3)与所述定子之间，所述第一出风道(304)形成于所述连接腔室(85)之中，所述第二出风道(305)形成于所述风扇容纳腔室(82)中，所述出风口设置于后端盖(1)上。

14.一种发动机驱动式发电机，其特征在于：其具有如权利要求1至8任一项所述的发动机发电机单元。

15.一种发动机驱动式发电机，其特征在于：其具有如权利要求9至13任一项所述的用于发动机发电机单元的交流发电机冷却系统。

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