CN217538831U - 发电机单元及发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机单元及发电机组，包括定子、转子和冷却风道，冷却风道设有位于进口端的进风口和位于出口端的引流风扇，引流风扇为离心式风扇，包括风扇叶轮和风扇罩，风扇罩内壁与风扇叶轮之间的径向间距向着风扇出口的方向逐渐增大，反方向逐渐减小且对接至所述风扇出口的位置；风扇出口的流通面积大于所述出口端进入引流风扇的流通面积；本实用新型采用离心式风扇进行引流，且采用流通面积相对较大的出风口，减小出口阻力，使得冷却风道内的气流不会因前方阻力而形成内部循环，为形成较为顺畅的冷却气流提供前提条件，从而提高冷却效率、降低驱动能源消耗以及提高风扇的利用率，保证最终的冷却效果，利于延长发电机的使用寿命。

Description

发电机单元及发电机组

技术领域

本实用新型涉及一种燃油发电机附属结构，特别涉及一种发电机单元及发电机组。

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，通常采用风扇引入外界冷空气对电机整体进行冷却，即冷空气进入发电机工作空间，换热后的冷却后空气被引流至风扇后排出，部分带走电机产生的热量并形成冷却发电机的效果。

现有技术中，发电机冷却风道布置没有特定的设计，形成的冷却效果也较为一般，不能充分发挥冷却空气的冷却效率，以及，不能充分发挥风扇的利用率，比如风扇出口阻力较大、在冷却通道内形成气体循环等问题，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，使得发电机整体冷却效率较低，造成能源的浪费，最终影响发电机的正常运行，影响发电机的使用寿命。

因此，需要对现有的发电机冷却构造进行改进，采用较为全面的冷却方式并且减小冷却空气的流动阻力，形成较为顺畅的冷却气流，达到较好的冷却效果，并不影响发电机整体的紧凑性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种发电机单元及发电机组，采用较为全面的冷却方式并且减小冷却空气的流动阻力，形成较为顺畅的冷却气流，达到较好的冷却效果，并不影响发电机整体的紧凑性。

本实用新型的发电机单元，包括定子、转子和冷却风道，所述冷却风道设有位于进口端的进风口和位于出口端的引流风扇，所述引流风扇为离心式风扇，包括风扇叶轮和风扇罩，所述风扇罩内壁与风扇叶轮之间的径向间距向着风扇出口的方向逐渐增大，反方向逐渐减小且对接至所述风扇出口的位置；离心式风扇的风扇出口应位于风扇罩的径向侧壁，风扇罩整体上呈蜗壳形状，空气在风扇内的流动通道逐渐扩大，以较小的排气阻力将冷却后的空气排出；风扇出口在圆周方向(或者说在蜗壳的延伸方向)上的一端对接逐渐增大的风扇罩内壁与风扇叶轮的径向间距，另一端对接逐渐减小的风扇罩内壁与风扇叶轮之间的径向间距，形成顺畅的排气；该逐渐增大的结构由风扇罩的径向侧壁呈曲线向外侧扩展而成，曲线优选为渐开线曲线；当然，逐渐增大的方向顺着叶轮的旋转方向，在此不再赘述；

所述风扇出口的流通面积大于所述出口端进入引流风扇的流通面积，以保证顺畅的排气，避免发生阻塞而造成内部循环，影响散热；

本实用新型的发电机为内转子发电机，冷却风道可根据冷却需要设置一个或者多个，最终气流汇集在引流风扇被排出，在此不再赘述；发电机单元的主体结构属于现有技术，一般包括定子、转子、外壳以及支撑结构，当然，转子需要具有驱动的结构，由于不属于本实用新型所要保护的技术方案内容，因而在此不再叙述。

进一步，所述风扇出口位于风扇罩的底部且在圆周方向向上延伸占有设定的圆心角，即风扇出口在圆周方向上具有两个端部，该两个端部的两端与叶轮所在的圆周上的中心点的连线所对应的圆心角即为上述圆心角，该圆心角一般根据需要可以为四十五度左右，以保证足够的流通面积。

进一步，还包括外罩于定子周围的定子罩，所述冷却风道包括定子罩和定子之间的间隙形成的定子冷却风道以及定子和转子之间的间隙形成的转子冷却风道；

所述定子冷却风道的流入流通面积与转子冷却风道的流入流通面积比为0.6-1.7，优选0.85；该比例的流通面积分配，充分考虑发电机运行所产生的热量区域，能够保证两个冷却风道分配的冷却风得到充分了利用，提高散热效率，同时，提高风扇的利用率，节约驱动能源；

由于转子和定子之间的间隙根据发电机的结构已经确定，因而转子冷却风道的流通面积也已确定，则流通面积向上超出上述范围，虽然风量会增加但是会在定子冷却通道形成短路，降低转子冷却风道的风量，反而使冷却效果变差；向下超出上述范围，则会使定子的冷却效果变差，依然影响总体的冷却效果；优选的比例为0.85，此时采用较为经济的风量输入，达到较佳的冷却效果。

进一步，所述定子冷却风道具有定子冷却风入口和定子冷却风出口，所述定子冷却风出口的流通面积大于定子冷却风入口的流通面积；在定子冷却风道范围内，出口流通面积相对较大，减小流通阻力，避免出现内部循环；流通面积增大可通过扩大定子罩内径或者减少出口障碍物实现，在此不再赘述。

进一步，所述定子冷却风道在冷却范围内为无障碍通风道；冷却范围指的是冷却风流过定子全长的范围内，在此不再赘述；无障碍通风道指的是在定子罩与定子之间不设置任何支撑，以保证冷却风道内没有阻碍冷却空气通过的障碍，在此不再赘述；由于不存在任何障碍，冷却风可顺畅通过，充分利用流通面积形成冷却，利于提高冷却效率；并且，与具有相同散热能力的定子冷却风通道相比，可减小间隙从而可减小发电机的径向尺寸，使得发电机结构上进一步紧凑。

进一步，所述定子罩与定子之间的间隙沿冷却风走向不变或逐渐扩大，不变的间隙能够保证冷却风的顺畅流动，逐渐扩大的间隙使得定子冷却风道形成缓慢的增加流通面积，从而保证冷却风的顺畅平流通过，保证冷却效果；可通过逐渐扩大的定子罩内径实现，在此不再赘述。

进一步，与所述风扇罩固定连接或一体成形向后延伸形成用于与定子罩连接的前端过渡节，所述前端过渡节用于汇流定子冷却风道和转子冷却风道的冷却后来风并被引流至风扇罩内；前过渡节提供两路冷却风道汇总的流道并将冷却后气流提供给离心式风扇，整体结构规整且冷却风流动有序；

所述电机单元还包括用于转动支撑转子的转子轴且固定定子的后支撑，与所述后支撑固定连接或一体成形向前延伸形成用于与定子罩连接的后端过渡节，所述后支撑设置有通过冷空气的冷空气进入通道；同样，被引入的冷却空气由后过渡节的空腔内进行分配，结合前述的定子冷却风道和转子冷却风道的流通面积比例，合理分配冷却风量，达到最优化的冷却效果。

进一步，所述定子罩的两端通过前过渡节和后过渡节形成支撑并与定子之间保持设定的间隙，定子罩的两端分别通过前过渡节和后过渡节支撑连接，为定子罩与定子之间形成无障碍风道提供条件，保证与定子之间不存在支撑，保证了冷却通道内的冷却气流顺畅流动。

进一步，所述风扇罩设有用于与前过渡节连通引入冷却后气流的风扇入口，风扇入口的径向尺寸小于风扇罩的内壁；该风扇入口由风扇罩内壁沿径向向内形成的环形凸肋的内圆构成，结构具有较好的整体性；可有效避免离心式风扇的气体回流，同时可控制入口流通面积小于于风扇出口流通面积。

本发明还公开了一种发电机组，所述发电机组设置有所述的发电机单元；发电机组包括动力机，一般为发动机，本实用新型的发电机单元用于发电机组，将发动机的曲轴与转子轴传动连接形成驱动结构即可，在此不再赘述。

本实用新型的有益效果：本实用新型的发电机单元及发电机组，采用离心式风扇进行引流，且采用流通面积相对较大的出风口，减小出口阻力，使得冷却风道内的气流不会因前方阻力而形成内部循环，为形成较为顺畅的冷却气流提供前提条件，从而提高冷却效率、降低驱动能源消耗以及提高风扇的利用率，保证最终的冷却效果，利于延长发电机的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型的发电机组结构示意图；

图2为本实用新型的发电机单元剖视图；

图3为离心式风扇径向剖视图。

具体实施方式

如图所示：本实施例的发电机单元1，包括定子101、转子102和冷却风道，所述冷却风道设有位于进口端的进风口和位于出口端的引流风扇，所述引流风扇为离心式风扇103，包括风扇叶轮10302和风扇罩10301，所述风扇罩10301内壁与风扇叶轮10302之间的径向间距向着风扇出口10303的方向逐渐增大，反方向逐渐减小且对接至所述风扇出口的位置；离心式风扇103的风扇出口10303应位于风扇罩的径向侧壁，风扇罩整体上呈蜗壳形状，空气在风扇内的流动通道逐渐扩大，以较小的排气阻力将冷却后的空气排出；风扇出口在圆周方向(或者说在蜗壳的延伸方向)上的一端对接逐渐增大的风扇罩内壁与风扇叶轮的径向间距，另一端对接逐渐减小的风扇罩内壁与风扇叶轮之间的径向间距，形成顺畅的排气；该逐渐增大的结构由风扇罩的径向侧壁呈曲线向外侧扩展而成，曲线优选为渐开线曲线；当然，逐渐增大的方向顺着叶轮的旋转方向，在此不再赘述；

所述风扇出口10303的流通面积大于所述出口端进入引流风扇的流通面积；以保证顺畅的排气，避免发生阻塞而造成内部循环，影响散热；由于冷却风道的出口端与离心式风扇直接连通，出口端进入引流风扇指的是风扇入口，在此不再赘述；

本实用新型的发电机为内转子发电机，冷却风道可根据冷却需要设置一个或者多个，最终气流汇集在引流风扇被排出，在此不再赘述；发电机单元1的主体结构属于现有技术，一般包括定子、转子、外壳以及支撑结构，当然，转子需要具有驱动的结构，由于不属于本实用新型所要保护的技术方案内容，因而在此不再叙述。

本实施例中，所述风扇出口10303位于风扇罩的底部且在圆周方向向上延伸占有设定的圆心角，即风扇出口在圆周方向上具有两个端部，该两个端部的两端与叶轮所在的圆周上的中心点的连线所对应的圆心角即为上述圆心角，该圆心角一般根据需要可以为四十五度左右，以保证足够的流通面积。

本实施例中，还包括外罩于定子101周围(圆周方向)的定子罩104，所述冷却风道包括定子罩104和定子101之间的间隙形成的定子冷却风道以及定子101和转子102之间的间隙形成的转子冷却风道；如图中箭头所示流向的风道即为定子冷却风道和转子冷却风道；

所述定子冷却风道的流入流通面积与转子冷却风道的流入流通面积比为0.6-1.7，优选0.85；该比例的流通面积分配，充分考虑发电机运行所产生的热量区域，能够保证两个冷却风道分配的冷却风得到充分了利用，提高散热效率，同时，提高风扇的利用率，节约驱动能源；

由于转子和定子之间的间隙根据发电机的结构已经确定，因而转子冷却风道的流通面积也已确定，则流通面积向上超出上述范围，虽然风量会增加但是会在定子冷却通道形成短路，降低转子冷却风道的风量，反而使冷却效果变差；向下超出上述范围，则会使定子的冷却效果变差，依然影响总体的冷却效果；优选的比例为0.85，此时采用较为经济的风量输入，达到较佳的冷却效果。

本实施例中，所述定子冷却风道具有定子冷却风入口和定子冷却风出口，所述定子冷却风出口的流通面积大于定子冷却风入口的流通面积；在定子冷却风道范围内，出口流通面积相对较大，减小流通阻力，避免出现内部循环；流通面积增大可通过扩大定子罩内径或者减少出口障碍物实现，在此不再赘述。

本实施例中，所述定子冷却风道在冷却范围内为无障碍通风道；冷却范围指的是冷却风流过定子全长的范围内，在此不再赘述；无障碍通风道指的是在定子罩与定子之间不设置任何支撑，以保证冷却风道内没有阻碍冷却空气通过的障碍，在此不再赘述；由于不存在任何障碍，冷却风可顺畅通过，充分利用流通面积形成冷却，利于提高冷却效率；并且，与具有相同散热能力的定子冷却风通道相比，可减小间隙从而可减小发电机的径向尺寸，使得发电机结构上进一步紧凑。

本实施例中，所述定子罩104与定子101之间的间隙沿冷却风走向不变或逐渐扩大，不变的间隙能够保证冷却风的顺畅流动，逐渐扩大的间隙使得定子冷却风道形成缓慢的增加流通面积，从而保证冷却风的顺畅平流通过，保证冷却效果；可通过逐渐扩大的定子罩内径实现，在此不再赘述。

本实施例中，与所述风扇罩10301固定连接或一体成形向后延伸形成用于与定子罩104连接的前端过渡节108，所述前端过渡节108用于汇流定子冷却风道和转子冷却风道的冷却后来风并被引流至风扇罩10301内；前过渡节108提供两路冷却风道汇总的流道并将冷却后气流提供给离心式风扇103，整体结构规整且冷却风流动有序；

所述电机单元1还包括用于转动支撑转子102的转子轴107且固定定子101的后支撑105，与所述后支撑105固定连接或一体成形向前延伸形成用于与定子罩104连接的后端过渡节106，所述后支撑105设置有通过冷空气的冷空气进入通道；同样，被引入的冷却空气由后过渡节的空腔内进行分配，结合前述的定子冷却风道和转子冷却风道的流通面积比例，合理分配冷却风量，达到最优化的冷却效果。

本实施例中，所述定子罩104的两端通过前过渡节108和后过渡节106形成支撑并与定子之间保持设定的间隙，定子罩104的两端分别通过前过渡节和后过渡节支撑连接，为定子罩104与定子101之间形成无障碍风道提供条件，保证与定子之间不存在支撑，保证了冷却通道内的冷却气流顺畅流动。

本实施例中，所述风扇罩10301设有用于与前过渡节108连通引入冷却后气流的风扇入口10304，风扇入口10304的径向尺寸小于风扇罩的内壁，如前所述，冷却风道的出口端指的即是该风扇入口，在此不再赘述；该风扇入口10304由风扇罩内壁沿径向向内形成的环形凸肋109的内圆构成，结构具有较好的整体性；可有效避免离心式风扇的气体回流，同时可控制入口流通面积小于于风扇出口流通面积。

本发明还公开了一种发电机组，所述发电机组设置有所述的发电机单元；发电机组包括动力机，一般为发动机，本实用新型的发电机单元用于发电机组，将发动机2的曲轴与转子轴107传动连接形成驱动结构即可，在此不再赘述，发动机包括发动机本体2和油箱4，均支撑于发电机组支架3上，并设有滚轮，使用较为方便。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种发电机单元，其特征在于：包括定子、转子和冷却风道，所述冷却风道设有位于进口端的进风口和位于出口端的引流风扇，所述引流风扇为离心式风扇，包括风扇叶轮和风扇罩，所述风扇罩内壁与风扇叶轮之间的径向间距向着风扇出口的方向逐渐增大，反方向逐渐减小且对接至所述风扇出口的位置；

所述风扇出口的流通面积大于所述出口端进入引流风扇的流通面积。

2.根据权利要求1所述的发电机单元，其特征在于：所述风扇出口位于风扇罩的底部且在圆周方向向上延伸占有设定的圆心角。

3.根据权利要求1所述的发电机单元，其特征在于：还包括外罩于定子周围的定子罩，所述冷却风道包括定子罩和定子之间的间隙形成的定子冷却风道以及定子和转子之间的间隙形成的转子冷却风道；

所述定子冷却风道的流入流通面积与转子冷却风道的流入流通面积比为0.6-1.7。

4.根据权利要求3所述的发电机单元，其特征在于：所述定子冷却风道具有定子冷却风入口和定子冷却风出口，所述定子冷却风出口的流通面积大于定子冷却风入口的流通面积。

5.根据权利要求3所述的发电机单元，其特征在于：所述定子冷却风道在冷却范围内为无障碍通风道。

6.根据权利要求3所述的发电机单元，其特征在于：所述定子罩与定子之间的间隙沿冷却风走向不变或逐渐扩大。

7.根据权利要求3-6任一权利要求所述的发电机单元，其特征在于：与所述风扇罩固定连接或一体成形向后延伸形成用于与定子罩连接的前端过渡节，所述前端过渡节用于汇流定子冷却风道和转子冷却风道的冷却后来风并被引流至风扇罩内；

所述电机单元还包括用于转动支撑转子的转子轴且固定定子的后支撑，与所述后支撑固定连接或一体成形向前延伸形成用于与定子罩连接的后端过渡节，所述后支撑设置有通过冷空气的冷空气进入通道。

8.根据权利要求7所述的发电机单元，其特征在于：所述定子罩的两端通过前过渡节和后过渡节形成支撑并与定子之间保持设定的间隙。

9.根据权利要求8所述的发电机单元，其特征在于：所述风扇罩设有用于与前过渡节连通引入冷却后气流的风扇入口，风扇入口的径向尺寸小于风扇罩的内壁。

10.一种发电机组，其特征在于：所述发电机组设置有权利要求1-9任一权利要求的发电机单元。

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