CN104153934A - 一种具有感应控制端的微型水流发电机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有感应控制端的微型水流发电机系统，其包括感应控制器、控制线路板、水流发电机、电磁阀、充电模块控制板和内部蓄电池，其中，所述的感应控制器与控制线路板连接，并将感应信号传输至控制线路板中；所述的控制线路板与电磁阀连接，并根据感应信号控制电磁阀的通断；所述的电磁阀安装在水流通道上，并且设置在水流发电机的输出端，水流经过发电机完成发电后，从出水口流经电磁阀；水流发电机的引出线连接至充电模块控制板中，传输至与其相连接的内部蓄电池中，完成电能的储备；在控制线路板工作过程中，内部蓄电池对控制线路板进行供电。本发明具有感应控制端的水流发电机系统，能够靠自身水流发电机的发电补充消耗的电能。

Description

一种具有感应控制端的微型水流发电机系统

技术领域

本发明涉及水流发电机领域，尤其涉及一种具有感应控制端的微型水流发电机系统。

背景技术

感应洁具产品逐渐被大众接触和认知，由于其具有非接触即可控制开关水的特性，能有效减少细菌的传播防止交叉感染；感应洁具的使用电源——220V交流电和干电池存在布线麻烦，成本高，有漏电危险，对环境有污染；尤其在水流变换频率较快的应用场所，传统的电源在频繁的使用过程中，电量消耗较大，并且不能及时得到补充。控制感应系统完全靠外部电源提供电能，而不能自身提供电能。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有感应控制端的微型水流发电机系统，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种具有感应控制端的微型水流发电机系统，其包括感应控制器、控制线路板、水流发电机、电磁阀、充电模块控制板和内部蓄电池，其中，

所述的感应控制器与控制线路板连接，并将感应信号传输至控制线路板中；所述的控制线路板与电磁阀连接，并根据感应信号控制电磁阀的通断；所述的电磁阀安装在水流通道上，并且设置在水流发电机的输出端，水流经过发电机完成发电后，从出水口流经电磁阀；

水流发电机的引出线连接至充电模块控制板中，其经过交直流转换，传输至与其相连接的内部蓄电池中，完成电能的储备；在控制线路板工作过程中，内部蓄电池对控制线路板进行供电。

进一步地，所述的水流发电机的出水口与电磁阀的进水端连接，流经发电机的水流从该电磁阀中通过；在水流发电机的进水口还连接一流量调节阀，其输出端与进水口连接。

进一步地，所述的充电模块控制板包括整流电路、稳压电路、充电管理模块和充电电路，其中，

所述的水流发电机的引出线的输出端与整流电路的输入端连接，所述的整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接，所述的稳压电路的输入端与充电管理模块的输入端连接，所述的充电管理模块的输出端与内部蓄电池连接，最终将微型水流发电机的电量储存在内部蓄电池中。

所述的水流发电机包括外壳、水轮机部分和电能转化部分，所述的电能转化部分设置在外壳内，所述的水轮机部分设置在水轮机壳内，所述的水轮机部分设置在下部，电能转化部分设置在上部，水轮机部分和电能转化部分相互连接；

进一步地，在水轮机壳内设置一叶轮，叶轮通过轴与电能转化部分的磁铁连接，磁铁设置在骨架中，骨架下端与下盖连接，骨架上端与上盖连接，在磁铁同轴的两侧分别设置上爪极和下爪极；所述的轴两端分别设置第一轴承、第三轴承，在轴的中间部分设置第二轴承。

进一步地，所述的水轮机壳上设置进水口和出水口，进水口和出水口的轴线夹角基本呈直角。

进一步地，在所述的轴的下端设置第一轴承，所述的第一轴承设置在水轮机壳的底端内侧的凸台上，所述的凸台上设置有第一轴承孔，用以容纳该第一轴承；

在所述的上盖的底端设置一第二轴承孔，在所述的第二轴承孔中设置一第二轴承，其连接在轴的上端，用以支撑轴；

在所述的下盖的上端设置第三轴承孔、第三轴承设置在所述的第三轴承孔中。

进一步地，在所述的轴上还设置磁铁上固定件和下固定件，在上固定件和下固定件上设置一磁铁定位台阶，磁铁贴靠在上固定件和下固定件的磁铁定位台阶上；并且上固定件和下固定件上设置贯通孔，贯通孔上设置内螺纹，在相应的轴上设置外螺纹，两者结合。

进一步地，所述的上爪极和下爪极分别设置在与磁铁同轴的上端和下端，线圈和上爪极和下爪极连接，并且线圈通过灌胶固定在骨架上。

进一步地，在所述的骨架上设置上连接端和下连接端，在上连接端和下连接端之间为连接部，连接部的直径小于上连接端和下连接端的直径，在上、下连接端突出的部分为连接法兰。

进一步地，在所述的下连接端的边缘上设置一置线槽，其中设置引出骨架的连接线，相应的，在连接部上设置穿线孔，用以将连接线引出，连接线伸入骨架中，与连接端连接；在下连接端上还设置一下连接孔，用以使螺钉穿过，将水轮机壳连接固定。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：本发明具有感应控制端的水流发电机系统，能够靠自身水流发电机的发电补充消耗的电能；布线简单，成本低，使用安全，大大节约了电能，实现了系统的基本自循环。

本发明能够在水流较小的情况下，发出足够大的电流；并且发电机的结构简单，稳定性好。本发明的具有感应控制端的微型水流发电机系统，解决了在微型水流发电机产生的低压小电流的充电控制，转换效率高，使用寿命长，安全稳定。

本发明中的水轮机壳的结构简单，由于进水口和出水口的轴线夹角在90°左右，因此，水轮机壳的底端以及远离进水口和出水口的一侧可一体成型，并且，由于不必采用密闭件，密封效果更好。在本发明中，所述的上爪极和下爪极为轴向八极充，能够提供充足的电能。

上盖、骨架、下盖和水轮机壳通过设置在其上的凸台进行定位并连接，结构简单，密封性好。

附图说明

图1为本发明具有感应控制端的微型水流发电机的功能框图；

图2a为本发明具有感应控制端的微型水流发电机的爆炸示意图；

图2b为本发明充电模块控制板的功能框图；

图3为本发明微型水流发电机的立体结构示意图；

图4为本发明微型水流发电机的爆炸图；

图5为本发明微型水流发电机的正视结构示意图；

图6为本发明的A-A向剖视图；

图7为本发明水轮机壳的立体结构示意图；

图8为本发明叶轮的立体结构示意图；

图9为本发明电能转化部分的结构示意图；

图10a为本发明骨架的立体结构示意图；

图10b为本发明骨架的剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1和2a所示，其为本发明具有感应控制端的微型水流发电机的功能框图和爆炸图，本发明系统中采用微型水流发电机发电，并补充至储备电源中，供控制电路使用。该系统包括感应控制器94、控制线路板、水流发电机9、电磁阀92、充电模块控制板931和内部蓄电池93，其中，所述的感应控制器94与控制线路板941连接，并将感应信号传输至控制线路板941中；所述的控制线路板941与电磁阀92连接，并根据感应信号控制电磁阀92的通断；所述的电磁阀92安装在水流通道上，并且设置在水流发电机9的输出端，水流经过发电机完成发电后，从出水口流经电磁阀92；水流发电机的引出线连接至充电模块控制板941中，其经过交直流转换，传输至与其相连接的内部蓄电池93中，完成电能的储备；同时，在控制线路板941工作过程中，内部蓄电池93对控制线路板941进行供电。

本发明系统也可连接外部电源，用以在供电开始阶段以及使用时间较长后供电。

本发明中的微型水流发电机为改进的水流发电机，其具体结构在下述介绍。水流发电机9的出水口51与电磁阀92的进水端921连接，流经发电机的水流从该电磁阀92中通过；在水流发电机9的进水口5还连接一流量调节阀91，其输出端910与进水口5连接。

请参阅图2b所示，其为本发明充电模块控制板的功能框图，所述的充电模块控制板包括整流电路、稳压电路、充电管理模块和充电电路，所述的水流发电机的引出线的输出端与整流电路的输入端连接，所述的整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接，所述的稳压电路的输入端与充电管理模块的输入端连接，所述的充电管理模块的输出端与内部蓄电池93连接，最终将微型水流发电机的电量储存在内部蓄电池93中。在本实施例中，所述的内部蓄电池93为锂电池。

微型发电机输出交流电，所述的整流电路将交流电转化为直流电，稳压电路将转化的直流电路转化为3.7-4.2V的电压。

原先的整流电路，转换效率低，在30～40％左右，本发明选择了低功耗，高速，正向压降为0.3V肖特基二极管作为整流二极管，使转换效率提高到85～90％以上。

原先选用的稳压电路转效率低，在30～40％左右，功耗大，压差大，本发明选择了低功耗小压差的，LDO线性稳压芯片，使其电压稳定在3.7V-4.2V之间，使转化效率提高到80-90％以上。

原先没有充电管理电路，电源直接给锂电池充电，这样会给锂电池的使用寿命降低，并且充电效率低，本发明选择低功耗，专用锂电池管理芯片，可自动实现恒流、恒压、涓流充电模式的切换，充电时当电池充满后自动终止充电进入待机模式，待机电流小于25uA，该模块有电压检测、自动循环充电的功能，并且有一个可编程充电电流大小的设置，可以使充电电流在50-150MA，从而实现了小电流充电的方法。

本发明的具有感应控制端的微型水流发电机系统，解决了在微型水流发电机产生的低压小电流的充电控制，转换效率高，使用寿命长，安全稳定。

请参阅图3所示，其为本发明微型水流发电机的立体结构示意图，本发明微型水流发电机包括外壳1、水轮机壳31、水轮机部分和电能转化部分，其中，所述的电能转化部分设置在外壳1内，水轮机部分设置在水轮机壳31内，并且，水轮机部分设置在下部，电能转化部分设置在上部，水轮机部分和电能转化部分相互连接，其中，所述的水轮机部分将水流冲击的势能转化为动能，并将动能传输至所述的电能转化部分，所述的电能转化部分将水轮机的动能转化为电能，并通过连接线20向外传输电能。

在水轮机壳31上还设置一进水口5和一出水口51，水流从进水口5流入水轮机部分驱动设置在水轮机壳31内的叶轮6转动，并从出水口51流出。

请参阅图4所示，其为本发明微型水流发电机的爆炸图，图5为本发明微型水流发电机的正视结构示意图；图6为本发明的A-A向剖视图，

在本发明微型水流发电机中，水轮机壳31内包括叶轮6，请结合图5所示，水轮机部分包括进水口5和出水口51，在本发明中，进水口5和出水口51的轴线夹角基本呈直角，这样在水流进入水轮机壳31中后，冲击叶轮6上的叶片63，水流顺着水轮机壳31的内腔流动，由于水轮机壳31的叶轮腔33为圆弧形，水流顺着内腔壁经出水口51流出，在水流进入水轮机壳31后，水流冲击在叶片63上，再冲击在圆弧形的内腔壁上，水流方向改变后继续冲击叶片63，之后从出水口51中流出，水流经过两次冲击，相比较进水口5和出水口51近乎在一条直线上的叶轮外壳结构，所需的水流冲击力更小，减小了水流冲击的阻力，因此，能够在水流较小的情况下使用。

请结合图8所示，叶轮6与磁铁15共同连接在一轴7上，叶轮受到冲击转动时带动磁铁15一起转动，在本发明中，磁铁15设置在外壳1形成的内腔中，其与叶轮分隔在两个腔中。请结合图4所示，在水轮机壳3的下端为封闭结构，上端设置一下盖4，下盖4与水轮机壳3通过螺钉41结合，对水轮机壳3进行密封，相应的在水轮机壳3上设置螺纹孔34。并且在其内部形成叶轮腔33，叶轮6在该叶轮腔33中旋转。在下盖4与叶轮外壳3结合处还设置一下密封圈10，用以对叶轮腔3进行密封，防止水流进入外壳1形成的内腔中。本发明中的水轮机壳31的结构简单，由于进水口5和出水口51的轴线夹角在90°左右，因此，水轮机壳31的底端以及远离进水口和出水口的一侧可一体成型，并且，由于不必采用密闭件，密封效果更好。

请结合图4所示，所述的电能转化部分包括设置在外壳1内的骨架3、所述的磁铁15、上爪极16、下爪极11、线圈14和所述的轴7，其中，骨架3的上下两端分别连接一上盖2和所述的下盖4，将电能转化部分密封；磁铁15固定在轴7上，上爪极16和下爪极11分别设置在与磁铁15同轴的上端和下端，线圈14和上爪极16和下爪极11连接，并且线圈14通过灌胶12固定在骨架3上。在轴7的转动时，带动其上的磁铁旋转，形成旋转磁场，而上爪极16、下爪极11以及线圈14随旋转磁场的变化切割磁感线，产生感应电流，并通过连接线20传导出去。在本发明中，所述的上爪极16和下爪极11为轴向八极充，能够提供充足的电能。

请结合图9所示，在本发明中，轴7具有较好的同轴性，保证设置其上的转子电磁铁在转动时不会上下左右窜动，使其能够一直在一条直线上转动，产生稳定的交流电。为此，在轴7的两端和中间位置分别设置一轴承，在轴7的下端设置第一轴承8，所述的第一轴承7设置在水轮机壳31的底端内侧的凸台35上，该凸台上设置有第一轴承孔，用以容纳该第一轴承8。在上盖2的底端设置一第二轴承孔54，在该第二轴承孔54中设置一第二轴承19，该第二轴承19连接在轴7的上端，用以支撑轴7。

在下盖4的上端设置第三轴承孔52、第三轴承9设置在该轴承孔52中，并且，该第三轴承孔52为上下贯通的孔，其下端孔51的直径小于上端第三轴承孔52的直径，只允许轴7穿过，并且穿过第三轴承孔52。轴上设置三个轴承，保证轴7具有很好的稳定性。

同时，在轴7上还设置磁铁上固定件18和下固定件13，在上固定件18和下固定件13上设置一磁铁定位台阶55，磁铁15贴靠在上固定件18和下固定件13的磁铁定位台阶55上；并且上固定件18和下固定件13上设置贯通孔，贯通孔上设置内螺纹，在相应的轴7上设置外螺纹，两者结合。通过上固定件18和下固定件13能够保证磁铁15能够稳定的随轴7一起运动。

在上爪极16和下爪极11的端部设置连接端53，其与连接线20连接。

请参阅图10a和10b所示，其为本发明骨架的立体结构和剖视结构示意图，在本发明中，骨架3上端与上盖2连接，下端与下盖4连接，骨架3、下盖4和上盖2形成密闭的空腔，用以容纳电能转化部分。骨架3上设置上连接端44和下连接端43，在上连接端44和下连接端43之间为连接部42，连接部42的直径小于上连接端44和下连接端43的直径，在上下连接端突出的部分为连接法兰。在下连接端43的边缘上设置一置线槽41，该置线槽41中设置引出骨架3的连接线20，相应的，在连接部42上设置穿线孔，用以将连接线20引出，连接线20伸入骨架3中，与连接端53连接。在下连接端43上还设置一下连接孔45，用以使螺钉41穿过，将水轮机壳31连接固定。

在骨架3的上端内腔中设置上盖定位凸台47a、上密封圈定位凸台47和上爪极定位凸台46，分别将骨架3与上盖2、上密封圈17和上爪极16定位。上述各凸台阶梯分别定位，具有良好的密封性。在骨架3下端的外侧设置水轮机壳定位凸台43、内腔中设置下爪极定位凸台49和下盖定位凸台49a，分别与水轮机壳31、下爪极11和下盖4定位连接。

在外壳1上还设置电机固定件21和上盖2连接固定。

在水轮机壳31的上端内腔侧壁上设置下盖定位凸台71和下密封圈定位凸台72，分别与下盖和下密封圈定位连接。

上盖、骨架、下盖和水轮机壳通过设置在其上的凸台进行定位并连接，结构简单，密封性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，其包括感应控制器、控制线路板、水流发电机、电磁阀、充电模块控制板和内部蓄电池，其中，

所述的感应控制器与控制线路板连接，并将感应信号传输至控制线路板中；所述的控制线路板与电磁阀连接，并根据感应信号控制电磁阀的通断；所述的电磁阀安装在水流通道上，并且设置在水流发电机的输出端，水流经过发电机完成发电后，从出水口流经电磁阀；

水流发电机的引出线连接至充电模块控制板中，其经过交直流转换，传输至与其相连接的内部蓄电池中，完成电能的储备；在控制线路板工作过程中，内部蓄电池对控制线路板进行供电。

2.根据权利要求1所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，所述的水流发电机的出水口与电磁阀的进水端连接，流经发电机的水流从该电磁阀中通过；在水流发电机的进水口还连接一流量调节阀，其输出端与进水口连接。

3.根据权利要求1或2所述的所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，所述的充电模块控制板包括整流电路、稳压电路、充电管理模块和充电电路，其中，

所述的水流发电机的引出线的输出端与整流电路的输入端连接，所述的整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接，所述的稳压电路的输入端与充电管理模块的输入端连接，所述的充电管理模块的输出端与内部蓄电池连接，最终将微型水流发电机的电量储存在内部蓄电池中。

4.根据权利要求1所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，所述的水流发电机包括外壳、水轮机部分和电能转化部分，所述的电能转化部分设置在外壳内，所述的水轮机部分设置在水轮机壳内，所述的水轮机部分设置在下部，电能转化部分设置在上部，水轮机部分和电能转化部分相互连接；

在水轮机壳内设置一叶轮，叶轮通过轴与电能转化部分的磁铁连接，磁铁设置在骨架中，骨架下端与下盖连接，骨架上端与上盖连接，在磁铁同轴的两侧分别设置上爪极和下爪极；所述的轴两端分别设置第一轴承、第三轴承，在轴的中间部分设置第二轴承。

5.根据权利要求4所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，所述的水轮机壳上设置的进水口和出水口的轴线夹角基本呈直角。

6.根据权利要求4所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，在所述的轴的下端设置第一轴承，所述的第一轴承设置在水轮机壳的底端内侧的凸台上，所述的凸台上设置有第一轴承孔，用以容纳该第一轴承；

在所述的上盖的底端设置一第二轴承孔，在所述的第二轴承孔中设置一第二轴承，其连接在轴的上端，用以支撑轴；

在所述的下盖的上端设置第三轴承孔、第三轴承设置在所述的第三轴承孔中。

7.根据权利要求4所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，在所述的轴上还设置磁铁上固定件和下固定件，在上固定件和下固定件上设置一磁铁定位台阶，磁铁贴靠在上固定件和下固定件的磁铁定位台阶上；并且上固定件和下固定件上设置贯通孔，贯通孔上设置内螺纹，在相应的轴上设置外螺纹，两者结合。

8.根据权利要求4所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，所述的上爪极和下爪极分别设置在与磁铁同轴的上端和下端，线圈和上爪极和下爪极连接，并且线圈通过灌胶固定在骨架上。

9.根据权利要求6所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，在所述的骨架上设置上连接端和下连接端，在上连接端和下连接端之间为连接部，连接部的直径小于上连接端和下连接端的直径，在上、下连接端突出的部分为连接法兰。

10.根据权利要求9所述的具有感应控制端的微型水流发电机系统，其特征在于，在所述的下连接端的边缘上设置一置线槽，其中设置引出骨架的连接线，相应的，在连接部上设置穿线孔，用以将连接线引出，连接线伸入骨架中，与连接端连接；在下连接端上还设置一下连接孔，用以使螺钉穿过，将水轮机壳连接固定。