CN103023209A - 变频发电机 - Google Patents

Abstract

一种变频发电机，包括发动机、发电机定子及发动机上的曲轴，其特征在于：在曲轴上固有位于发动机一侧的飞轮转子，发电机定子位于飞轮转子内，发电机定子固定在发动机的端面，飞轮转子内设置有发电机定子的绕组相对应的磁瓦。本发明具有结构紧凑、重量轻的优点，它通过一个部件替代了原有的发电机转子和飞轮两个部件，体积明显减小，体积至少减小至原有发电机体积的50%；成本显著降低，至少降低了500元人民币的成本；结构紧凑，便于维护，减少了部件，减轻了重量，便于搬移；取消了发电机转子上的绕组，节约的铜线，减少了绕线，简化了生产工序，提高了生产效率；减少了发动机上的负载，显著提高了输出功率；提高了对发电机定子的冷却效果。

Description

变频发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别是一种变频发电机。

背景技术

发电机一般包括发动机、发电机及飞轮，其中，发动机运行过程中具有进气、压缩、爆发及排气四个行程，飞轮的作用是在发动机的爆发行程下吸收能量，在发动机的进气、压缩及排气行程下释放能量，增加发动机的旋转惯性以保证转速的均匀性，用来减少机械运转过程的速度波动，防止发动机的转速由低到高和由高到低的突然变化，达到控制发动机平稳运行目的，因此，发动机曲轴上必需安装飞轮。

如现有的汽油发电机中，发电机转子通过发电机的机壳安装在发动机曲轴的一端，发电机定子安装在发动机的端面上，发电机转子位于发电机定子内，飞轮安装在发动机曲轴的另一端，它是通过飞轮及发电机转子两个部件分别实现配重及发电的两种功能，其中，为了保证发动机转速的均匀性，达到控制发动机平稳运行目的，飞轮采用铸铁加工而成的实心的圆盘状，使飞轮的尺寸较大，发电机的转子与定子尺寸也较大，使发电机部分的尺寸较大，明显增大了发电机整机的体积，整机的尺寸大，所需的材料也较多，明显增加了成本，还很笨重，在户外使用时不便于搬移，发电机的转子上设有绕组，其绕线复杂，生产工序繁琐，需要大量的铜线，进一步增加了人工成本及材料成本。

为了减小体积、方便携带，现在也有体积较小的发电机，但它也是将发电机转子通过发电机的机壳安装在发动机曲轴的一端，发电机定子安装在发动机的端面上，发电机转子位于发电机定子内，发动机曲轴的另一端安装飞轮，只是缩小了发电机部分长度的尺寸，同样是通过飞轮及发电机转子两个部件分别实现控制发动机平稳运行及发电的两种功能，飞轮也是采用铸铁加工而成的实心的圆盘状，尺寸较大，发电机整机的体积也较大，发动机曲轴的两端还是存在负载，增大了整机旋转件的所需的能量，影响输出功率，而且，它是将发电机部分安装在消声器的下方，该灯发电机组在进行风冷时，是先冷却发动机，再冷却消声器，最后冷却发电机，消声器附近的温度较高，大致在120℃，发电机工作产生的温度远远低于消声器的温度，冷却风在冷却了温度较高的消声器后再冷却温度较低的发电机，冷却效果差，则达不到对发电机的冷却，容易造成发电机中定子绕组的温升过高，对发电机的性能是有极大的负面影响。

发明内容

本发明的目的就是提供一种结构紧凑及重量轻的变频发电机，在同等输出功率前提下，体积明显减小，体积至少减小至原有发电机体积的50%，成本显著降低。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括发动机、发电机定子及发动机上的曲轴，其特征在于：在曲轴上固有位于发动机一侧的飞轮转子，发电机定子位于飞轮转子内，发电机定子固定在发动机的端面，飞轮转子内设置有与发电机定子上的绕组相对应的磁瓦。

本发明的发明点就在于：用一个飞轮转子替代了原有的发电机转子和飞轮两个部件。即：飞轮转子既是发电机转子，又是控制发电机平稳运行的飞轮，可以通过调整飞轮转子的重量来实现对发电机平稳运行的控制，由于本发明通过一个部件替代了原有的发电机转子和飞轮两个部件，体积明显减小，可以将体积至少减小至原有发电机体积的50%，由于部件的减少，成本显著降低，重量变轻，便于搬移。

发电机定子内孔大于曲轴的直径，装配时，先将发电机定子通过螺钉安装在发动机的一侧的端面上，曲轴的一端位于发电机定子的内孔中，再将飞轮转子安装在曲轴的端部上，使飞轮转子罩住发电机定子，飞轮转子上的磁瓦与发电机定子的绕组相对应，最后可以在飞轮转子的一侧安装风扇和导流罩，装配成发动机整机。本发明装配成整机后减少了整机曲轴另一端的负载，由于体积明显减小，降低了能量的消耗，提高了输出功率。

本发明在使用时，先使飞轮转子上的磁瓦与发电机定子之间产磁场，启动发动机，通过曲轴带动飞轮转子旋转，使飞轮转子做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生电流。飞轮转子上采用磁瓦，取消了现有发电机转子上的绕组，节约的铜线，不但进一步降低了成本，至少降低了500元人民币的成本，还减少了绕线，简化了生产工序，提高了生产效率。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

（1）、通过一个部件替代了原有的发电机转子和飞轮两个部件，体积明显减小，体积至少减小至原有发电机体积的50%；

（2）、由于部件减少，成本显著降低，至少降低了500元人民币的成本；

（3）、结构紧凑，便于维护，减少了部件，减轻了重量，便于搬移；

（4）、取消了发电机转子上的绕组，节约的铜线，不但进一步降低了成本，还减少了绕线，简化了生产工序，提高了生产效率；

（5）、由于减少了部件，降低了能量的消耗，提高了输出功率；

（6）、将发电机部分安装在导流罩内部，远离的消声器，提高了对发电机定子的冷却效果。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1是本发明第一种实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A的第一种剖视图。

图3是图1中A-A的第二种剖视图。

图4是本发明中第二种实施例的结构示意图。

图5是本发明中飞轮转子第一种实施例的结构示意图。

图6是图5的后视图。

图7是图5的左视图。

图8是图5中B-B的剖视图。

图9是本发明中飞轮转子第二种实施例的结构示意图。

图10是图9中C-C的第一种剖视图。

图11是图9中C-C的第二种剖视图。

图12是叶轮第一种实施例的结构示意图。

图13是图7的后视图。

图14是图7的右视图。

图15是叶轮第二种实施例的结构示意图。

图16是图10的右视图。

图17是图10的后视图。

图中：⒈发动机；⒉发电机定子；⒊曲轴；⒋飞轮转子；⒌磁瓦；⒍环套；⒎旋转套；⒏连接套；⒐锥形环台；⒑连接键；⒒锥形孔；⒓键槽；⒔固定键；⒕连接孔；⒖装配键槽；⒗叶轮；⒘扇叶片；⒙导风罩；⒚空滤器；⒛消声器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-11所示，包括发动机1、发电机定子2及发动机上的曲轴3，其特征在于：在曲轴3上固有位于发动机一侧的飞轮转子4，发电机定子2位于飞轮转子4内，发电机定子2固定在发动机1的端面，飞轮转子4内设置有发电机定子2的绕组相对应的磁瓦5。

本发明的发明点就在于：用一个飞轮转子替代了原有的发电机转子和飞轮两个部件。即：飞轮转子既是发电机转子，又是控制发电机平稳运行的飞轮，可以通过调整飞轮转子的重量来实现对发电机平稳运行的控制，由于本发明通过一个部件替代了原有的发电机转子和飞轮两个部件，体积明显减小，可以将体积至少减小至原有发电机体积的50%，由于部件的减少，成本显著降低，重量变轻，便于搬移。

发电机定子内孔大于曲轴的直径，装配时，先将发电机定子通过螺钉安装在发动机的一侧的端面上，曲轴的一端位于发电机定子的内孔中，再将飞轮转子安装在曲轴的端部上，使飞轮转子罩住发电机定子，飞轮转子上的磁瓦与发电机定子的绕组相对应，最后可以在飞轮转子的一侧安装风扇和导流罩，装配成发动机整机。本发明装配成整机后减少了整机曲轴另一端的负载，由于减少了部件，降低了能量的消耗，提高了输出功率。

本发明在使用时，先使飞轮转子上的磁瓦与发电机定子之间产磁场，启动发动机，通过曲轴带动飞轮转子旋转，使飞轮转子做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生电流。飞轮转子上采用磁瓦，取消了现有发电机转子上的绕组，节约的铜线，不但进一步降低了成本，至少降低了500元人民币的成本，还减少了绕线，简化了生产工序，提高了生产效率。

如图5、6、7、8所示，飞轮转子4由环套6及旋转套7构成，环套6及旋转套7均为空心且两端开口，旋转套7固定在环套6的内壁，在旋转套7上固有与曲轴3连接的连接套8，磁瓦5固定在旋转套7的内壁。

如图9、10、11所示，飞轮转子4是由一个圆形的整体件加工成内空且两端开口的旋转件，在旋转件上固有与曲轴7连接的连接套8，磁瓦5固定在所述旋转件的内壁。

如图2、4所示，连接套这样固定在曲轴上的：在曲轴3上设置有锥形环台9，在曲轴3的锥形环台9部位上设置有连接键10，连接套8上开有与锥形环台9相配合的锥形孔11，在锥形孔11的内壁设置有与连接键10相配合的键槽12，连接套8通过锥形孔套在曲轴的锥形环台9上，连接键10位于键槽12内与曲轴3固定在一起。该结构中的锥形环台9与锥形孔11配合可以防止飞轮转子与曲轴之间发生晃动，提高使用的可靠性。

如图3所示，连接套这样固定在曲轴上的：曲轴3上设置有固定键13，连接套8上开有连接孔14，连接孔14内壁设置有与固定键13相配合的装配键槽15，连接套8通过装配键槽15与固定键13的配合与曲轴3固定在一起。

如图12-17所示，为了提高冷却效果，在连接套8上固有位于飞轮转子4一侧的叶轮16。叶轮16与风扇的作用相同。

如图12-14所示，叶轮16的其中一个侧面上均匀的分布有多块扇叶片17，叶轮16上设置有通风槽口18。该结构其是就是单风扇，形成轴流风，通过通风槽口11冷却风可以进入发电机转子内对发电机定子进行冷却。

如图15-17所示，为了增大进风量，进一步提高冷却效果，叶轮16的两个侧面均设置有多块扇叶片17。

如图1-4所示，在发动机1的外壳上固定有能罩住叶轮16及飞轮转子4的导风罩18，导风罩18的出风端部靠近发动机的汽缸头。该导风罩18可以利用叶轮产生的风量从发电机流向发动机的汽缸头，从而使冷却风先冷却发电机定子、飞轮转子，再冷却发动机的汽缸头，最后冷却消声器，先冷却温度较低的发电机定子、发电机转子，最后冷却温度较高的消声器，明显提高了对发电机定子的冷却效果。

如图1、2、3所示，飞轮转子4可以位于发动机的左侧。发动机的右侧的曲轴上无负载，明显缩小了体积，而一般消声器是位于发动机的右侧，该安装形式可以使飞轮转子4远离消声器，提高对发电机定子的冷却效果。

如图4所示，飞轮转子4也可以位于发动机的右侧。发动机的左侧的曲轴上无负载，明显缩小了体积。可以通过导风罩使冷却风先冷却发电机定子、飞轮转子，再冷却发动机的汽缸头，最后冷却消声器，先冷却温度较低的发电机定子、发电机转子，最后冷却温度较高的消声器，明显提高了对发电机定子的冷却效果。

如图1所示，在发动机上设置有空滤器19或消声器20。

Claims (14)

1.一种变频发电机，包括发动机（1）、发电机定子（2）及发动机上的曲轴（3），其特征在于：在曲轴（3）上固有位于发动机一侧的飞轮转子（4），发电机定子（2）位于飞轮转子（4）内，发电机定子（2）固定在发动机（1）的端面，飞轮转子（4）内设置有与发电机定子（2）上的绕组相对应的磁瓦（5）。

2.如权利要求1所述的变频发电机，其特征在于：飞轮转子（4）由环套（6）及旋转套（7）构成，环套（6）及旋转套（7）均为空心且两端开口，旋转套（7）固定在环套（6）的内壁，在旋转套（7）上固有与曲轴（3）连接的连接套（8），磁瓦（5）固定在旋转套（7）的内壁。

3.如权利要求1所述的变频发电机，其特征在于：飞轮转子（4）是由一个圆形的整体件加工成内空且两端开口的旋转件，在旋转件上固有与曲轴（7）连接的连接套（8），磁瓦（5）固定在所述旋转件的内壁。

4.如权利要求2或3所述的变频发电机，其特征在于连接套这样固定在曲轴上的：在曲轴（3）上设置有锥形环台（9），在曲轴（3）的锥形环台（9）部位上设置有连接键（10），连接套（8）上开有与锥形环台（9）相配合的锥形孔（11），在锥形孔（11）的内壁设置有与连接键（10）相配合的键槽（12），连接套（8）通过锥形孔套在曲轴的锥形环台（9）上，连接键（10）位于键槽（12）内与曲轴（3）固定在一起。

5.如权利要求2或3所述的变频发电机，其特征在于连接套这样固定在曲轴上的：曲轴（3）上设置有固定键（13），连接套（8）上开有连接孔（14），连接孔（14）内壁设置有与固定键（13）相配合的装配键槽（15），连接套（8）通过装配键槽（15）与固定键（13）的配合与曲轴（3）固定在一起。

6.如权利要求4所述的变频发电机，其特征在于：在连接套（8）上固有位于飞轮转子（4）一侧的叶轮（16）。

7.如权利要求5所述的变频发电机，其特征在于：在连接套（8）上固有位于飞轮转子（4）一侧的叶轮（16）。

8.如权利要求6或7所述的变频发电机，其特征在于：叶轮（16）的其中一个侧面上均匀的分布有多块扇叶片（17），叶轮（16）上设置有通风槽口（18）。

9.如权利要求6或7所述的变频发电机，其特征在于：叶轮（16）的两个侧面均设置有多块扇叶片（17）。

10.如权利要求8所述的变频发电机，其特征在于：在发动机（1）的外壳上固定有能罩住叶轮（16）及飞轮转子（4）的导风罩（18），导风罩（18）的出风端部靠近发动机的汽缸头。

11.如权利要求1、2、3、6、7或10所述的变频发电机，其特征在于：飞轮转子（4）位于发动机的左侧。

12.如权利要求1、2、3、6、7或10所述的变频发电机，其特征在于：飞轮转子（4）位于发动机的右侧。

13.如权利要求11所述的变频发电机，其特征在于：在发动机上设置有空滤器（19）或消声器（20）。

14.如权利要求12所述的变频发电机，其特征在于：在发动机上设置有空滤器（19）及消声器（20）。

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