專利名稱：拖車致冷裝置用油冷發(fā)電機的制作方法
拖車致冷裝置用油冷發(fā)電機
背景技術(shù)：
0001本發(fā)明總體上涉及運輸工具致冷系統(tǒng)，更具體地說，涉
及發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機冷卻系統(tǒng)。
0002
一般來說，運輸工具致冷系統(tǒng)，比如用在栽重拖車上的 致冷系統(tǒng)已使用了皮帶傳動及/或機械聯(lián)接，軸傳動壓氣機裝置及/或帶 傳動，或其它機械聯(lián)接風(fēng)扇動力系統(tǒng)。也就是說，裝置的發(fā)動機，比 如柴油發(fā)動機被機械連接起來以同時驅(qū)動壓氣機裝置和裝置的致冷系 統(tǒng)風(fēng)扇及其它元件。
0003所謂的"全電動"運輸工具致冷系統(tǒng)是對此種配置的一 個極大的改進(jìn)，如已委托給本發(fā)明代理人的美國專利6,223,546所述。 在此裝置中，發(fā)電機被機械連接到系統(tǒng)發(fā)動機上，并用來產(chǎn)生驅(qū)動壓 氣機和各種致冷系統(tǒng)風(fēng)扇及其它元件所需電力。
0004到現(xiàn)在為止，這種發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機的冷卻都是通過在 其一端裝一風(fēng)扇并使氣體在定子及電樞元件上循環(huán)而將其冷卻而完成 的。借由冷凝風(fēng)扇而使氣體在發(fā)電機上流動也可取得很好的冷卻效果。
0005申請人已認(rèn)識到，要提供必要的冷卻就需要有大量的高 壓氣體，尤其是要通過定子上的小孔而進(jìn)行充分循環(huán)，從而達(dá)到所需 冷卻效果。
0006已經(jīng)認(rèn)識到的這種氣冷系統(tǒng)的另一問題就是由外部污染 引發(fā)的發(fā)電機短路現(xiàn)象。也就是說，在運輸環(huán)境惡劣的情況下，當(dāng)外 部氣體流經(jīng)發(fā)電機時，就可能會有污染物進(jìn)入裝置并引起線圏短路。 這會導(dǎo)致元件的損傷及維修費用增加。
0007因而就需要有一種改進(jìn)的方法及設(shè)備來對電動運輸工具 致冷裝置的發(fā)動機進(jìn)行冷卻。尤其重要的是體積和重量的減小。 發(fā)明概述
0008簡單來說，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，油液在發(fā)動機轉(zhuǎn)子 與定子關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)及其周圍循環(huán)，從而使其冷卻。
0009根據(jù)本發(fā)明另一方面，將發(fā)電機以懸臂方式連接到系統(tǒng)發(fā)動機上并由其驅(qū)動，這樣發(fā)動機內(nèi)油液就只用于冷卻而不用于潤滑。
0010依據(jù)本發(fā)明的又一方面，發(fā)動機油液系統(tǒng)與發(fā)電機結(jié)合
起來，因而發(fā)動機潤滑油就被用來冷卻發(fā)電機。
0011根據(jù)本發(fā)明的又一方面，油液被以一種可控油霧噴射方
式循環(huán)到發(fā)動機內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域。
0012根據(jù)本發(fā)明的再一方面，油液在發(fā)電機內(nèi)處于絕緣狀態(tài)， 因而轉(zhuǎn)子及/或定子元件部分或全部浸沒在油液中。
0013這些特征大大提高了冷卻效率，進(jìn)而通過減小元件體積 而使其重量減輕。而且，還克服了氣冷產(chǎn)品出現(xiàn)的污染問題。
0014在后述附圖中，描述了一種優(yōu)選實施例及多種替選實施 例；盡管如此，仍然可在不背離本發(fā)明精神及范圍的情況下作出各種 其它改變及替選結(jié)構(gòu)。 附圖簡介
0015

圖1為安裝在先前技術(shù)載重拖車內(nèi)的一種運輸工具致冷 裝置的透視圖。
0016圖2為依據(jù)先前技術(shù)的一種發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機的分解圖。0017圖3為依據(jù)本發(fā)明某一實施的發(fā)電機冷卻系統(tǒng)示意圖。0018圖4顯示了其一種替選實施例。0019圖5顯示了其另一種替選實施例。0020圖6顯示了其又一種替選實施例。 優(yōu)選實施例說明
0021圖1典型地圖示了一種拖車致冷裝置11，其中拖車致冷 裝置11被封入外護(hù)革12內(nèi)并被連接到由卡車14拖曳的栽重拖車13 上。拖車致冷裝置u及外護(hù)罩12的所有元件在結(jié)構(gòu)上由構(gòu)架16支承。 正如在運輸工具致冷裝置中常見的那樣，外護(hù)罩的各種面板都被鉸接 起來并且可被拆卸，因而可方便地進(jìn)入致冷系統(tǒng)以進(jìn)行日常維護(hù)。
0022圖2顯示了一個依據(jù)先前技術(shù)由循環(huán)氣體冷卻的單一發(fā) 動機驅(qū)動發(fā)電機。發(fā)電機17包含有一個外定子組件18，外定子組件 18被固定連接到適當(dāng)?shù)脑瓌訖C如柴油發(fā)動機21的鐘形軍19上。轉(zhuǎn)子 組件22被直接附接到發(fā)動機飛輪23上以在發(fā)動機傳動軸、發(fā)動機飛 輪及發(fā)電機17轉(zhuǎn)子組件22之間建立連續(xù)傳動連接。護(hù)軍24及發(fā)電機 冷卻風(fēng)扇26已被拆除以顯示轉(zhuǎn)子組件22的細(xì)節(jié)。0023外定子組件18包括有一個可由鐵類疊片或粉末金屬制成 的鐵芯區(qū)段。主線圏為致冷系統(tǒng)提供原動力，被電連接在蓄電池充電 器上的副線圏被以普通方式安放在定子鐵芯的槽縫內(nèi)。定子組件18與 鐘形罩19的連接是由一組細(xì)長螺紋緊固件27穿過定子鐵芯上配合孔 28來完成的。緊固件27繼而穿過調(diào)整板31上的軸向?qū)?zhǔn)孔29，并進(jìn) 而穿入鐘形罩19上的軸向?qū)?zhǔn)螺紋孔32。
0024轉(zhuǎn)子組件22包含有一個轉(zhuǎn)子鋼轂33，轉(zhuǎn)子鋼轂33上有 多個適于穿裝多個細(xì)長螺紋緊固件34的軸向通孔。螺紋緊固件34適 于穿裝在發(fā)動機飛輪23上的軸向?qū)?zhǔn)螺紋孔36內(nèi)以使轉(zhuǎn)子組件22和 發(fā)動機23及傳動軸之間具有整體連接。
0025在操作中，柴油發(fā)動機21驅(qū)動飛輪23及帶相關(guān)轉(zhuǎn)子磁鐵 的轉(zhuǎn)子組件22，從而以精通同步發(fā)電機設(shè)計的人員所熟知的方式在定 子線圏內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生同步電壓。先前技術(shù)系統(tǒng)的其它細(xì)節(jié)如已委托給本 發(fā)明代理人的美國專利6，223，564圖示及說明，在此將其參考引用。
0026應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然通過外定子組件18輻射可使發(fā)電機 17進(jìn)行一定程度的冷卻，但主要的冷卻功能確實由風(fēng)扇26完成的，其 中風(fēng)扇26被連接到轉(zhuǎn)子組件22上并由其驅(qū)動，從而將氣體引入護(hù)革 24并使其在定子線圈及轉(zhuǎn)子中循環(huán)。當(dāng)定子線圏產(chǎn)生大量熱量時，就 需要冷卻氣體來防止過熱及相應(yīng)損傷，同樣也需要對轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻以 免永磁鐵去磁。對于這一點，申請人已發(fā)現(xiàn)很難使氣體在轉(zhuǎn)子中循環(huán)， 因為為此而設(shè)的開孔相當(dāng)小。為此，就需要用風(fēng)扇26建立起相當(dāng)大的
壓力以穿透這些孔。
0027圖3顯示了一個發(fā)動機缸體37，其中發(fā)動機缸體37被以 與上述類似的方式連接在鐘形革38及支撐定子組件39上。對于這一 點，應(yīng)當(dāng)理解的是，能以各種方法將定子連接到鐘形罩上，只要該方
法能夠?qū)⑵涑浞止潭ú⒎乐罐D(zhuǎn)動即可。
0028拔動機37的傳動軸被以類似方式傳動連接到飛輪41及轉(zhuǎn) 子42上，其中轉(zhuǎn)子42由發(fā)動機37內(nèi)的主軸承懸臂支撐。起動機35 被機械連接到飛輪箱上，從而小齒輪40進(jìn)行間歇接觸并用曲軸起動發(fā) 動機，其中在小齒輪40和鐘形罩38之間裝有一密封件。當(dāng)然，發(fā)電 機43是由環(huán)流油液冷卻的，而不是由循環(huán)氣體冷卻的。使用油液的一 個優(yōu)勢是油液比熱大于氣體比熱，而且可因此而取得更好的冷卻效率。0029在圖3所示實施例中，對發(fā)電機43的冷卻功能與對發(fā)動 機37的潤滑功能相結(jié)合，其中冷卻介質(zhì)為機油。
0030作為發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)特征，在發(fā)動機底端裝有一個油槽44, 泵46將冷卻油循環(huán)到多個油溝，圖中47處畫出了一個油溝。在發(fā)動 機需要潤滑的部位，如軸承及其它當(dāng)中循環(huán)之后，油液又返流回油槽 44以結(jié)束進(jìn)程。
0031依據(jù)本發(fā)明的某一方面， 一條供油管48被連接到油溝47 上并從其處吸油，繼而管道48密封穿過鐘形罩38并穿入發(fā)電機43內(nèi) 以分散至需冷卻的那些元件。 一種分散法就是用噴霧器49以一種可控 方式將油液噴射到定子線圈51上。油液隨后向下流到轉(zhuǎn)子42及發(fā)電 機43下端的定子線團上。然后油液集聚在發(fā)電機43底部或其它適當(dāng) 集聚點，并在重力及壓力作用下沿回油管52流向發(fā)動油液槽44。
0032應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，可在除圖示鐘形罩之外的其它位置將 供油管48引入發(fā)電機43。而且，噴霧器49可位于發(fā)電機的其它位置 或發(fā)電機外部，而不是如圖示般位于其內(nèi)部，對于圖示設(shè)計來說，需 要在供油管48與鐘形革之間形成一種密封關(guān)系。
0033圖示發(fā)動機37內(nèi)的油液通常被常用發(fā)動機設(shè)備及功能加 壓并過濾。從發(fā)電機43傳向油液的熱量有些通過發(fā)電機外殼輻射得以 冷卻。當(dāng)主要的油冷功能是由油槽44輻射及發(fā)動機37內(nèi)循環(huán)的輻射 冷卻劑來完成的。
0034此種系統(tǒng)使得發(fā)電機43可由現(xiàn)有油液系統(tǒng)及其現(xiàn)有發(fā)動 機泵與過濾系統(tǒng)來冷卻。而且，對于這兩種目標(biāo)來說，發(fā)動機現(xiàn)有油 液已經(jīng)足夠，從而減輕了整個系統(tǒng)的重量。另外，由于具有更高的冷 卻效率，所以轉(zhuǎn)子及定子元件的體積可以減小，并進(jìn)而減少系統(tǒng)重量 及潤滑成本。
0035圖4、圖5與圖6所示實施例與圖3所示實施例相似之處 在于它們都把油液用作發(fā)電機內(nèi)循環(huán)的冷卻劑以作冷卻之用。不同 的是，這些實施例并沒有把發(fā)動機油液系統(tǒng)結(jié)合起來，而是在發(fā)電機
內(nèi)有其自備的獨立供油與循環(huán)系統(tǒng)。
0036如圖4所示，冷卻功能是由噴霧器49將油液噴射在待冷 卻元件上而完成的。但使用的不是油液，而是發(fā)電機的專用油系統(tǒng)。 據(jù)估計，發(fā)電機53內(nèi)需要大約一夸脫油液。吸油管及專用油泵56用來將油液向上抽到噴霧器49。由于油液為不受污染的機內(nèi)油液，而且 只用于冷卻而不作它用，所以不必更換油液。發(fā)電機內(nèi)油液不用于潤 滑而且不必過濾或更換，因為它屬于自備油液而且不像發(fā)動機那樣外 露向污染物。
0037在此系統(tǒng)中，油液是由定子外殼57輻射冷卻的?？稍谇?端蓋上附加多個散熱片58來加速進(jìn)程。
0038在圖5所示實施例中，在發(fā)電機59底部有一專用油源。 據(jù)估計，以夸脫油液將足夠此用。與裝備噴霧器不同的是，油液分配 是由拋油團61來完成的，其中，拋油團61;故連接到轉(zhuǎn)子42上并由其 驅(qū)動，其周邊向下伸入油槽內(nèi)并將油液向上拋甩到定子及轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵 區(qū)域以作冷卻之用。拋油圏可具有滾花表面或類似表面以加速取油進(jìn) 程。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，帶有附接起動器內(nèi)嚙合齒輪的飛輪41向下伸到油 位以下，同樣用來向上甩油。為此，就可能需要在飛輪41周邊安置散 熱片或其它。但應(yīng)當(dāng)記住的是，內(nèi)嚙合齒輪本身就可能足以完成此項 功能。
0039在圖6所示實施例中，整個發(fā)電機62內(nèi)腔基本上充滿油 液，因此轉(zhuǎn)子及定子線團51都浸沒在油液中。為此估計大約一加侖油 液應(yīng)該足夠。這種系統(tǒng)的一個優(yōu)勢就是在其它情況下需要用噴霧器 或拋油圏等裝置使油循環(huán)，而本系統(tǒng)則不需要。而且，由于元件經(jīng)常 全部浸沒在油液中，所以會有更多的熱量傳向油液。油液的冷卻是由 定子外殼及散熱片58的輻射完成的。
權(quán)利要求
1.一種被構(gòu)型為安裝在運輸工具拖車前壁上的運輸工具致冷裝置，其中運輸工具拖車適于被連接在機動拖拉機上并由機動拖拉機拖曳，其包括一個結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)架，其被構(gòu)型為被連接到運輸工具拖車前壁上；一個外護(hù)罩，其被構(gòu)型為由所述構(gòu)架支撐；全部由所述構(gòu)架支撐并裝于所述外護(hù)罩內(nèi)的下述各種元件一個壓氣機，其具有一個排放口和一個抽吸口，在其內(nèi)部還密封安裝有一臺電動壓氣機驅(qū)動電機；一個在操作上接合在所述壓氣機排放口上的冷凝換熱器；一個操作上接合在所述壓氣機抽吸端口的蒸發(fā)器熱交換器單元；至少一個風(fēng)扇組件，其具有至少一個風(fēng)扇電動機并被構(gòu)型為使氣體流經(jīng)至少一個所述換熱器；一個整體安裝的單一發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機組件，其中發(fā)電機組件具有一個定子和一個轉(zhuǎn)子以產(chǎn)生電力來驅(qū)動至少一部分前述元件；一個發(fā)動機潤滑油源，其被足量提供給所述發(fā)電機定子及轉(zhuǎn)子來提供必要冷卻以使其持續(xù)運作。
2. 依據(jù)權(quán)利要求1所述運輸工具致冷裝置，其中所述油液被噴射到 所述發(fā)電機定子上。
3. 依據(jù)權(quán)利要求2所述運輸工具致冷裝置，其中所述油源與發(fā)動 機潤滑油在發(fā)動機內(nèi)結(jié)合起來。
4. 依據(jù)權(quán)利要求3所述運輸工具致冷裝置，其中所述油液從發(fā)動 機某一部位的一個或多個油溝處流向發(fā)電機定子某一部位。
5. 依據(jù)權(quán)利要求3所述運輸工具致冷裝置，還包含有一個回油管 以將發(fā)電機集聚點處的油液導(dǎo)流向所述發(fā)動機.
6. 依據(jù)權(quán)利要求2所述運輸工具致冷裝置，其中整個油源都盛裝 在所述發(fā)電機內(nèi)。
7. 依據(jù)權(quán)利要求6所述運輸工具致冷裝置，還包含有一個油泵， 其被用于將發(fā)電機內(nèi)集聚點處的油液抽送到需冷卻的關(guān)鍵區(qū)域。
8. 依據(jù)權(quán)利要求7所述運輸工具致冷裝置，其中所述泵由所述轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)軸驅(qū)動。
9. 依據(jù)權(quán)利要求6所述運輸工具致冷裝置，其中發(fā)電機內(nèi)油量足以冷卻發(fā)電機。
10. 依據(jù)權(quán)利要求6所述運輸工具致冷裝置，其中所述發(fā)電機包含 有一個拋油團，所述拋油團將油液分配到發(fā)電機內(nèi)需冷卻的關(guān)鍵區(qū)域。
11. 依據(jù)權(quán)利要求10所述運輸工具致冷裝置，其中所述拋油圏由 所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸驅(qū)動。
12. 依據(jù)權(quán)利要求10所述運輸工具致冷裝置還包含有一個飛輪， 該飛輪局部浸沒在油中并用來將油配入發(fā)電機。
13. 依據(jù)權(quán)利要求6所述運輸工具致冷裝置，其中發(fā)電機基本上充 滿油液，從而轉(zhuǎn)子完全浸沒在油中。
14. 依據(jù)權(quán)利要求13所述運輸工具致冷裝置，還包括所述發(fā)電機 內(nèi)的一個飛輪，該飛輪用于攪拌發(fā)電機內(nèi)的油液。
15. —種冷卻設(shè)備，其用于具有電動壓氣機、風(fēng)扇以及帶定子及轉(zhuǎn) 子的用以生成電力以驅(qū)動所述壓氣機及風(fēng)扇的整體安裝單一發(fā)動機驅(qū) 動發(fā)電機的運輸工具致冷系統(tǒng)，其包括一個配置在發(fā)電機內(nèi)部的油源，所述油源與所述轉(zhuǎn)子及定子直接 接觸并足夠提供必需的冷卻效果以使發(fā)電機持續(xù)運作。
16. 依據(jù)權(quán)利要求15所述運輸工具致冷裝置，其中所述油液被噴 射到所述發(fā)電機定子上。
17. 依據(jù)權(quán)利要求16所述運輸工具致冷裝置，其中所述油源與發(fā) 動機內(nèi)油液結(jié)合起來。
18. 依據(jù)權(quán)利要求17所述運輸工具致冷裝置，其中所述油液從發(fā) 動機上部的一個或多個油溝流向發(fā)電機定子上部。
19. 依據(jù)權(quán)利要求18所述運輸工具致冷裝置，還包含有一個從發(fā) 電機內(nèi)集聚點通向所述發(fā)動機的回油管。
20. 依據(jù)權(quán)利要求16所述運輸工具致冷裝置，其中整個油源都盛 裝在所述發(fā)電機內(nèi)。
21. 依據(jù)權(quán)利要求20所述運輸工具致冷裝置，還包含有一個油泵， 其被用于將發(fā)動機集聚點處的油液抽送到其上部。
22. 依據(jù)權(quán)利要求21所述運輸工具致冷裝置，其中所述泵由所述 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸驅(qū)動。
23. 依據(jù)權(quán)利要求20所述運輸工具致冷裝置，其中所述發(fā)電機包 含有一個拋油圏，所述拋油圈在發(fā)電機內(nèi)將油液分配。
24. 依據(jù)權(quán)利要求23所述運輸工具致冷裝置，其中所述拋油團由 所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸驅(qū)動。
25. 依據(jù)權(quán)利要求23所述運輸工具致冷裝置，還包含有一個飛輪， 該飛輪局部浸沒在油中并用來將油配入發(fā)電機。
26. 依據(jù)權(quán)利要求20所述運輸工具致冷裝置，其中發(fā)電機基本上 充滿油液，從而轉(zhuǎn)子完全浸沒在油中。
27. 依據(jù)權(quán)利要求26所述運輸工具致冷裝置，還包括所述發(fā)電機 內(nèi)的一個飛輪，該飛輪用于攪拌發(fā)電機內(nèi)的油液。
全文摘要
一個運輸工具致冷裝置包含有一個整體安裝單發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，其中發(fā)電機由環(huán)流在定子線圈及轉(zhuǎn)子上的油液冷卻，從而提供了一種與外界環(huán)境隔絕且能增加冷卻效率的冷卻系統(tǒng)。在某一實施例中，機構(gòu)循環(huán)被并入發(fā)電機中，因而就具有了冷卻發(fā)電機的雙重目標(biāo)。在另外的實施例中，油液全部盛裝在發(fā)電機內(nèi)并借助各種方法，比如通過泵及噴霧器、拋油圈或全浸沒等方法來循環(huán)。
文檔編號H02K9/00GK101611527SQ200680056843
公開日2009年12月23日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者D·R·西根塔勒, G·E·迪克斯 申請人:開利公司