前腔风道小容量磁转子发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种小功率内燃动力驱动的变频发电机专用型永磁外转子发电机及构型。
【背景技术】
[0002]小功率内燃动力驱动的变频发电机，是近十余年发展出来的一款便携式供电设备，与传统内燃动力驱动的小发电机有所不同，机组电机通常采用永磁外转子发电机(或永磁盘式转子发电机一尚在初期)配装成套，以取得高频电效率和好的结构紧凑度。由于结构紧凑度高及外转子对定子是内包的结构定式，在外转子腹板的阻风作用下，外转子电机的定、转子内部散热效果始终不及内转子的电机散热效果，进而影响了外转子电机效率的进一步提升，因此，改善小容量磁转子发电机的散热条件是对变频发电机不断追求技术进步的重要内容和目标方向。
【发明内容】
[0003]为此，本发明提供了一种前腔风道风力驱动散热的小容量永磁外转子发电机，主要结构特点:一是前腔风道阻断动力油机(汽油机或柴油机)向电机传递热量，二是在一定程度上削弱外转子腹板的阻风作用，从而改善定、转子的内部散热条件，提高电机效率。
[0004]本发明所述的前腔风道小容量磁转子发电机，主要包括:一个电机前壳，一个电机后壳，一个永磁外转子总成、一个绕组定子总成和一个电机风扇。电机前壳的壳腹板上设有同轴止口，用于对中连接油机动力输出端的壳体，壳体外沿边也设有同轴止口，用于对接电机后壳；电机后壳的壳腹板内设有同轴止口，对装绕组定子；外转子总成与油机动力输出轴共轴，紧固在其上，电机风扇是同轴安装在外转子的壳腹板背面。所谓同轴或同轴止口是指构件动或静回转圆面的中心轴线与油机动力输出轴的轴心线共轴线。电机前壳与后壳连结后组成电机壳体，顺沿动力轴线方向，以靠油机部位为前端方向，壳腔内电机构件沿轴线排列的前后顺序是:电机风扇一外转子总成一定子总成，其中，外转子总成的开口朝后，包容定子总成；电机风扇所处部位为电机壳体的前腔部位。对于油机动力输出轴短，可能需要加长动力传动轴的特别安排，本发明方案所述的前腔风道小容量磁转子发电机的构成中，还额外包括:一套接长轴及紧固连接件、一个后支点轴承、和一个用于后支点减振过渡的轴承座套。
[0005]以下通过对本发明所述的前腔风道小容量磁转子发电机结构特征的描述，具体了解本发电机的特点及特征功能。
[0006]本发明所述第一方面的结构特征是:在设有前、后同轴止口的电机前壳腹板上凸起两条十字型交叉的腔槽，交汇处是动力轴开孔，腔槽横断面为矩形，腔槽空间及高度足以包括壳体连接螺栓头部高度和腔槽底腹板厚度之和，及连接螺栓紧固时所需要的作业空间；
[0007]本发明所述第二方面的结构特征是:电机前壳腹板上，被十字型交叉凸起的腔槽分隔出四个分区，其中的三个分区上设有大开口进风口，一个风道出口方向的分区上不设进风口 ；
[0008]本发明所述第三方面的结构特征是:电机前壳腹板上十字型交叉腔槽立板面与壳腹板接合处的过渡圆角，及腔槽本身的立、腹板过渡圆角，在横断面结构上是加厚型过渡圆角，内圆角大于外圆角；
[0009]本发明所述第四方面的结构特征是；离心式电机风扇的风叶不是等间距或等角距布设，而是按一定差值角度递增间距角度布设风叶，组成的风叶组是轴对称同旋向分布；在电机前壳腔内风扇直径是略小于被电机前壳腔包络的理论涡型型线的初始圆直径，而不是仅小于电机的壳腔直径；
[0010]本发明所述第五方面的结构特征是；在设有同轴止口的电机后壳腹板上，设有安装轴承座的中心孔，和径向延伸方向上带防护条、口沿加厚的加强型进风口 ；
[0011]本发明所述第六方面的结构特征(接长轴结构的附加特征)是:接长轴结构所属的后支点轴承座套上，分布有一圈减振通孔。
[0012]如第一、第二方面的结构特征描述，①，电机前壳腹板上腔槽的凸起，和电机风扇所处部位为电机壳体的前腔部位的设置，从动力轴的轴向方向脱开了动力油机向电机定、转子和壳腹板近距离直接传导和辐射油机热量；②，三个大开口进风口、电机风扇腔室和出风口构成电机的前腔进风道，有很好的热量阻隔作用，风扇驱动下，冷却空气在风道内的流动，不仅进一步阻隔了动力油机向电机定、转子辐射油机热量，而且，空气在腔壳内的流动也冷却了电机壳体前部，阻隔油机热量从电机壳体向后部传导热量，减少定转子工作腔部位的附加温升；又如第四方面的结构特征描述，电机风扇的风叶是按一定差值角度递增间距角度布设的，成组后是轴对称同旋向分布，这种风扇风叶的布设方式，可以促成转子壳腔内，在风压驱动下的冷却空气有一定的流动脉动性，产生气流泵吸效应，提高定、转子与冷却空气的热交换量，及随冷却气流排出的速度；另外，风扇直径略小于被电机前壳腔包络的理论涡型型线的初始圆直径，可以保证风扇在电机壳内对冷却空气有比较好的驱动效果，提高冷却空气进、出电机壳的风量、风压、风速和定向性。
[0013]当动力传动轴高速转动时，装在轴上的转子同步旋转，固装在后壳的定子仍静止不动，电机风扇随同转子高速旋转，在风扇驱动下，冷却空气被从电机前壳进气口吸入，随风叶旋转形成高速气流后，从电机前壳的出风口甩出。转子壳腹板(壳背)上设有过风口，高速气流的负压作用，将转子壳内的空气吸动，另一部份冷却空气从电机后壳的进气口(第五方面特征)吸入电机的中心轴区域，冷却电机内部定转子后，穿过转子壳腹板(壳背)上的过风口随同高速旋转气流甩出电机壳的出风口。
[0014]由于转子壳腹板(壳背)中心区的实心结构和转子壳腹板在高速旋转带动下所形成的动态气流阻风墙作用，及风扇紧靠转子壳腹板安装后缺少中心区部位吸风条件，在通常的外转子电机上，处于中心轴区域，包裹在转子壳内的定子和转子磁钢的散热受限程度较大，进而影响到电机工作到热态时的电效率。而在本发明方案中，如前所述，采用叶片不等距布设的风扇，在气流脉动泵吸效应下，可以增加转子壳内散热量，从而提高电机效率。
[0015]以上几个方面通风散热与隔热机理的功能性描述，就是前腔风道小容量磁转子发电机在散热与提高电机效率方面所具有的结构优势，也是本发明突出展现的结构优点。另夕卜，本发明所述的结构特征还具有以下特别的目的性安排:
[0016]①，如第一方面的结构特征描述，凸起于前壳腹板的十字型交叉腔槽，在总体上构成了厚薄度相对一致、等应力分布的电机安装强结构，保障电机安装连接的可靠性。
[0017]②，如第三方面的结构特征描述，电机前壳腹板上的过渡圆角，在其横断面结构上是加厚型过渡圆角，内圆角大于外圆角。壳腹板面夹角过渡处采用的这种圆角断面结构，客观上使形成连续性板面夹角的周边环，构成了壳腹板的隐形加强筋结构框，一方面，保证了电机壳体的结构稳定性；另一方面，也可以避免因加强筋明设凸起后的风道阻风，从而减少风道阻力，增加风道通风能力。
[0018]③，如第六方面的附加结构特征描述，增加的后支点轴承座套，其作用在于:接长轴过长时，如果不设后支点，电机传动轴及转子是一个单支点长悬臂轴结构，受转动惯量及惯性矩影响，以及加工工艺与装配的同轴度限制，动力传动结构的稳定性可能会不足，甚至有可能导致结构件损坏或轴传动运转能力失效。又假设，如果加设后支点，虽然在电机运行时约束了动力轴端部的端摆幅度，但同时后支点也形成了一个过支点的支撑结构，在动力轴端部的运行端跳作用下，后支点承受端跳振动冲击。这种后支点端跳振动冲击具有结构破坏性，处置不当，轻者影响轴承使用寿命，重者使电机或动力油机损坏。因此，在加设后支点后，考虑到增加一个后支点轴承座套，利用座套振动体和电机后壳具有不同振动刚量的特性，缓冲、吸收、过渡和减轻动力轴端跳对轴承和轴承座孔的冲击影响，保障和提高动力传动结构的稳定性和可靠性。又因动力轴端跳引发的轴承座套振动，是座套在座孔内进行的一种高频迫振微量位移运动，特定条件满足时，会发生座套迫振泵吸作用，导致轴承内的润滑油溢出，因此在座套上分布一圈减振通孔，阻止和减少座套的迫振泵吸能力，维持润滑油对轴承的润滑条件。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例的发电机的轴侧视结构示意图。
[0020]图2-1为本发明实施例的短传动轴发电机构件分解的结构示意图.
[0021]图2-2为本发明实施例的加长传动轴发电机构件分解的结构示意图.
[0022]图2为本发明实施例的发电机构件的内部结构示意图。
[0023]图3为本发明实施例的发电机与动力油机对装后的轴侧视结构示意图。
[0024]图4-1为本发明实施例的电机前壳轴侧视结构示意图。
[0025]图4-2为本发明实施例的电机前壳正视及腹板分区的结构示意图。
[0026]图4-3为本发明实施例的过渡圆角横断面结构示意图。
[0027]图5-1为本发明实施例的电机风扇轴侧视结构示意图。
[0028]图5-2为本发明实施例的电机风叶布设示意图。
[0029]图6为本发明实施例的电机后壳的