[发明专利]用于发电机的风扇结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种风扇结构，具体涉及一种用于发电机的风扇结构。

背景技术

与传统的工频同步发电机相比，多极永磁发电机具有效率高、体积小、重量轻的优点。随着电力电子技术的发展，与多极永磁发电机配套使用的逆变器成本越来越低，多极永磁发电机组的优势越来越明显，代表了小型发电机组的未来发展方向。

由于多极永磁发电机体积小、功率大，能量密度较高，而且永磁体的工作性能受温度影响比较大，因此多极永磁发电机的冷却非常关键。

现有的由发动机驱动的外转子式多极永磁发电机冷却结构主要有3种：

1、后置式反向安装发电机：发电机转子飞轮口部朝外、即背朝发动机反向安装在发动机曲轴后端，即飞轮处于电机定子和发动机之间，发电机有自己单独的飞轮及冷却风扇，冷却风扇安装在飞轮和发动机之间，冷却顺序：发电机——>发动机曲轴箱盖——>消音器（可选），此结构以YAMAHA为代表。

2、前置式发电机：发电机转子飞轮口部朝向发动机安装在发动机曲轴前端，即电机定子处于飞轮和发动机之间，发电机和发动机共用一个飞轮及冷却风扇，冷却风扇安装在飞轮外部，从该风扇出来的主要气流用来冷却发动机，一部分气流通过发电机与发动机之间的间隙进入电机进行冷却，然后通过风扇底盖上的开孔再返回风扇中心的负压区循环，冷却顺序：发动机局部——>发电机——>发动机主体——>消音器，此结构以HONDA为代表。

3、后置式正向安装发电机：发电机转子飞轮口部朝向发动机、即正向安装在发动机曲轴后端，电机定子安装在曲轴箱盖上，发电机有自己单独的飞轮及冷却风扇，该冷却风扇是离心风扇，安装在飞轮外部，发电机位于发动机和风扇之间。冷却顺序：发动机曲轴箱盖——>发电机——>消音器（可选），此结构以国内各厂家为代表。

从对电机的冷却效率上来比较，上述第1种冷却结构是最合理的，因为温度最低的空气最先冷却的是电机，然后才冷却比电机温度高的发动机，最后冷却温度最高的消音器。但是该冷却结构存在成本较高的缺点，因为电机飞轮是口部朝外、即背朝发动机反向安装的，定子无法直接安装在曲轴箱盖上，由于定子与发动机曲轴之间的同轴度精度要求较高，只能通过增加一个经过加工的铝压铸件的电机罩壳包围整个电机，定子安装在电机罩壳的底部，结构比较复杂，制造和装配成本较高。

从发电机组的成本上来比较，上述第3种冷却结构是最合理的，因为该冷却结构不需要第1种冷却结构中的铝压铸件电机罩壳，结构简单，制造和装配成本较低。而且这种结构可以直接使用通用小汽油机作为动力，由于通机产量巨大，能使发电机组整机成本更具有优势，因此该方案也优于上述第2种冷却结构。但是这种冷却结构的电机散热效率较低，因为温度最低的空气最先冷却的不是电机，而是先冷却了发动机曲轴箱盖，然后才冷却温度较低的电机，显然冷却顺序反了，用来冷却电机的空气是已经被曲轴箱盖加热过的，电机冷却效率较低。此外，这种方案的电机冷却进风口位于电机与发动机之间，当应用于封闭式静音发电机组时，会给电机进气通道和机壳进气口的位置设计造成困难。

本专利的外转子式多极永磁发电机冷却结构正是着眼于上述冷却结构的不足，在采用通用汽油发动机作为发电机动力的基础上，为发电机设计了专用的冷却风扇，该风扇可与电机飞轮口部的磁瓦保持架做成一体，也可以与飞轮底部的磁瓦保持架做成一体，与磁瓦保持架做成一体结构可以简化结构，降低制造和装配成本。本专利应用于后置式正向安装发电机时，可省去铝压铸件的电机罩壳，在保持较高的电机冷却效率基础上降低了成本。本专利能够低成本地实现最合理的冷却顺序：发电机——>发动机——>消音器（可选），在增加发电机冷却效率的同时，提高了对发动机机油的冷却效率，防止发动机过热。

显然，本专利的电机风扇冷却结构同样可以应用于以其他发动机作为动力的外转子式多极永磁发电机组，比如：柴油机或天然气发动机。

此外，虽然本专利冷却风扇的主要应用场合是安装在发动机后端的外转子式多极永磁发电机，但是显然也可以应用在前置式发电机上（参见专利图20）：保持原有发动机冷却风扇不变，只需要在电机转子飞轮和发动机之间安装本专利的冷却风扇即可。本专利的冷却风扇将在发动机和发电机之间的中心区域产生负压，进入发动机冷却风扇的外界冷空气可以直接被吸入电机进行冷却，可以实现合理的冷却顺序：发电机——>发动机——>消音器（可选）。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种用于发电机的风扇结构。