长期以来，我国通信车野外供电主要由安装于车内的小功率交流工频柴油发电机组来提供，在驻车或条件许可时则优先利用市电。由于发电机组可靠性偏低，通常采用两台机组“用一备一”的冷备份方式，造成占用车内空间大、车辆易超重等问题，影响了车辆越野机动性能。另外，由于发电机组的原动机为单缸风冷柴油机，整个机组设计为开架式结构，振动和噪声都比较大，发热量高，无法在车内长时间连续工作，通常做法是在驻车时将发电机组取下来，抬到远离车辆几十米的地方进行发电，制约了通信车“运动中通信”和“运动中指挥控制”的保障能力。

基于上述问题，“十一五”期间我国研制并装备使用了基于水冷发动机的第一代静音型柴油发电机组，整体设计为相对封闭的箱式结构，噪声和振动较低、发热量较小，可在通信车上长时间连续工作，较好地解决了车辆运动中使用的难题，但与国外先进水平相比还有一定的差距，急需进行提升改进，以更好地满足实际使用要求。

全水冷超静音柴油发电机组研制过程中涉及的关键设计技术分析

　　我国第一代静音发电机组产品噪声指标实际控制在１ｍ处不超过７３ｄＢ（Ａ），第二代全水冷超静音柴油发电机组设计目标为１ｍ处不超过７０ｄＢ（Ａ），接近甚至达到了Ｆｉｓｃｈｅｒ　Ｐａｎｄａ公司设计水平。在该型机组研制过程中须解决以下几个方面的主要问题：

（１） 总体方案及维护设计；

（２） 发动机合理选型；

（３） 发电机合理设计；

（４） 电能的稳定输出；

（５） 降噪与散热的综合控制；

（６） 电磁兼容设计。

1、　总体方案设计

柴油机运转带动发电机工作，由交流变换器将发电机输出的中频电能转换为工频电能后向外供电；通过增压器对柴油机进气进行增压，提高柴油机在高海拔时输出功率；通过隔声罩、消声器等措施进行降低处理；通过循环冷却液将柴油机、消声器、交流变换器、发电机热量带到散热器对机组进行散热。机组总体方案原理框图如图３所示。

 

图３　全水冷超静音柴油发电机组总体方案原理框图

发电机组主要由水冷柴油机、水冷永磁中频发电机、水冷交流变换器、水冷消声器、电动增压器、散热器、隔声罩、油箱等部分组成。机组外形结构示意如图４所示。

图４　全水冷超静音柴油发电机组外形结构示意图

2、　柴油机合理选型

发动机作为发电机组的核心部件，在选型过程中应重点关注体积、重量、功率（特别是连续功率）、可靠性、噪声等指标，尽量能够自带增压器。从目前国内外市场上来看，美国康明斯（Cummins）B\C\N\K系列是不错的选择。

3、　发电机合理设计

英国斯坦福自励磁无刷电机由于永磁发电机具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、效率高、无无线电干扰等优点，方案设计采用三相水冷永磁中频同步发电机。发电机结构可以设计为内转子式和外转子式两种，由于内转子式水冷发电机加工和装配简单，外转子式水道布局及装配相对复杂，因此方案选用内转子式发电机结构。

内转子式结构为发电机的转子组合在定子组合内部，定子外部压装电机壳体，发电机壳体内开有水道槽，发电机通过壳体内流动的冷却液对其散热，发电机结构如图５所示。

图５　内转子式水冷发电机结构示意图

4、　静音发电机组电能的稳定输出

永磁发电机额定输出为４００Ｖ／４００Ｈｚ中频中压电能且自身无法调节励磁，而通信车需要稳定的２２０Ｖ／５０Ｈｚ工频电能。因此，需通过交流变换器（核心是逆变器）进行电能变换，满足稳压稳频输出要求，同时不增加永磁发电机自身的体积与重量。交流变换器需在国军标规定的５５℃高温环境下工作，加上设备自身温升，封装在隔声罩内的变换器需承受高达上百度 的环境温度，因此，必须优选性能优异的军用元器件，并做好耐环境设计和散热设计，否则无法满足机组可靠性指标要求。

 

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