CN104179627A - 一种微型水流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型水流发电机，其包括外壳、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；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；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。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。

Description

一种微型水流发电机

技术领域

本发明涉及水流发电机领域，尤其涉及一种微型水流发电机。

背景技术

水流发电机是一种节能环保的新产品。现如今感应洁具、智能卫浴、智能灌溉、智能IC水表等各个领域，它们所用的电源都为220V交流电或用干电池，这些电源有着布线不方便或污染等等各方面的问题，随着时代的发展，这些领域新的节能环保的电源来源，水流发电机就可以解决这些问题，实现水流不止、永不断电，体现其巨大的市场价值。

现有具有利用水力发电的电机，只可以在流速较大的情况下才能发出足够的电能，不能在较差水质、水流速小的环境下正常工作，并且寿命极短。

中国专利《微型水力发发电装置》公开了一种微型水力发电装置，包括有外壳、水轮机、发电机、电子电路与释压阀，外壳包含有管道壳体与机电壳体，水轮机、发电机与电子电路设置在机电壳体内，管道壳体内部形成有供水流通的流入口与流出口，在流入口与流出口之间形成有收纳释压阀用的阀室与释放过量压力用的旁路，阀室外侧靠近流入口处形成有进水通道，阀室内侧下方靠近流出口处形成有排水通道，水从进水通道流进机电壳体推动水轮机带动发电机产生交流电，并经电子电路整流稳压输出后，从排水通道排入流出口。

上述专利中流入口和流出口几乎在一条直线上，所需水流的冲击力大，并且在水流通道上设置阀，这样增加了水流的冲击阻力，结构复杂，不能在较小水流的环境下工作。

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微型水流发电机，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种微型水流发电机，其包括外壳、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；

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，所述的下盖与水轮机壳连接，其与水轮机壳形成叶轮的容置腔，在水轮机壳的下端为封闭结构；所述的骨架、上盖和下盖形成电能转化部分的容置腔。

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。

进一步地，在所述的骨架的上端内腔中设置上盖定位凸台、上密封圈定位凸台和上爪极定位凸台，分别将骨架与上盖、上密封圈和上爪极定位。

进一步地，在所述的骨架下端的外侧设置水轮机壳定位凸台、内腔中设置下爪极定位凸台和下盖定位凸台，分别与水轮机壳、下爪极和下盖定位连接。

进一步地，在所述的水轮机壳的上端内腔侧壁上设置下盖定位凸台和下密封圈定位凸台，分别与下盖和下密封圈定位连接。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：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为本发明微型水流发电机的立体结构示意图；

图2为本发明微型水流发电机的爆炸图；

图3为本发明微型水流发电机的正视结构示意图；

图4为本发明的A-A向剖视图；

图5为本发明水轮机壳的立体结构示意图；

图6为本发明叶轮的立体结构示意图；

图7为本发明电能转化部分的结构示意图；

图8a为本发明骨架的立体结构示意图；

图8b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2所示，其为本发明微型水流发电机的爆炸图，图3为本发明微型水流发电机的正视结构示意图；图4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6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2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7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8a和8b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)

1.一种微型水流发电机，其包括外壳、水轮机部分和电能转化部分，其特征在于，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；

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。

2.根据权利要求1所述的微型水流发电机，其特征在于，所述的下盖与水轮机壳连接，其与水轮机壳形成叶轮的容置腔，在水轮机壳的下端为封闭结构；所述的骨架、上盖和下盖形成电能转化部分的容置腔。

3.根据权利要求1所述的微型水流发电机，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。

4.根据权利要求3所述的微型水流发电机，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。

5.根据权利要求3所述的微型水流发电机，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。

6.根据权利要求3所述的微型水流发电机，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。

7.根据权利要求6所述的微型水流发电机，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。

8.根据权利要求3所述的微型水流发电机，其特征在于，在所述的骨架的上端内腔中设置上盖定位凸台、上密封圈定位凸台和上爪极定位凸台，分别将骨架与上盖、上密封圈和上爪极定位。

9.根据权利要求6所述的微型水流发电机，其特征在于，在所述的骨架下端的外侧设置水轮机壳定位凸台、内腔中设置下爪极定位凸台和下盖定位凸台，分别与水轮机壳、下爪极和下盖定位连接。

10.根据权利要求6所述的微型水流发电机，其特征在于，在所述的水轮机壳的上端内腔侧壁上设置下盖定位凸台和下密封圈定位凸台，分别与下盖和下密封圈定位连接。