CN108915930B - 钢环定位结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了钢环定位结构，属于发电机技术领域。它解决了现有的水力发电机难以保证钢环安装同心度的问题。本钢环定位结构，包括呈环形的支架以及固定在所述支架上的呈环形的钢环，所述钢环的内侧面为圆柱面，支架上具有数个向内侧凸出的定位部，数个所述定位部的内端均凸出于所述支架的内侧面,且数个所述定位部内端的端部处于同一圆柱面上，所述钢环的内侧面与数个定位部端面所处的圆柱面同轴线。本钢环定位结构能保证钢环安装时的同心度。

Description

钢环定位结构

技术领域

本发明属于发电机技术领域，涉及一种钢环定位结构，尤其涉及一种水力发电机中的钢环定位结构。

背景技术

水龙头是人们日常生活中最常用的水流开关控制机构，其被广泛地应用于各个用水的场所。随着人们对水龙头使用要求的不断提高，感应式龙头等智能龙头逐渐受到人们的关注，因水力发电机的发电效率不高，所以现有的感应龙头在使用时往往需要外接电源以供其正常使用。

为此，申请人设计了一种水力发电机并申请了中国专利(其申请号为：201711054748.X，其公布号为：CN107575331A)，该水力发电机包括壳体、转轴、叶轮、线圈以及磁铁，壳体内具有磁性腔以及过水腔，磁性腔和过水腔之间通过过水通道相连通，叶轮设置在过水腔内，磁铁设置于磁性腔内，转轴的两端分别与磁铁和叶轮相连接，过水通道处还设置有能阻止过水腔内的杂质进入磁性腔的隔离件。该水力发电机不在源头处对水流进行过滤，保证了冲击叶轮的水流的流量，同时也能避免杂质进入磁性腔并对磁铁的正常工作造成影响，最大程度地避免了水力发电机使用过程中的干扰，提高了水力发电机的发电效率。

在上述水力发电机中，壳体包括了上盖和下盖，其中上盖又包括具有过水通道的支撑座以及呈圆桶状的密封盖，其中密封盖将水流完全隔离在内部，线圈则套设并固定在密封盖的外侧，线圈外侧还套设有呈圆筒状的采用导磁材料制成的钢环。这里，通过钢环可对密封盖内转动的磁铁的磁场进行屏蔽，避免水力发电机在使用过程中受到外部其它设备或部件的影响，进一步提高水力发电机的发电效率。

但是，因上述钢环采用导磁材料制成，其自身与磁铁之间会存在磁吸力，如果呈圆环形的钢环与圆筒形的磁铁之间不同轴，则钢环上各个位置与磁铁之间的磁吸力将会不同，即钢环的存在会使磁铁的转动有所偏向，影响磁铁的转动效率，进而影响发电机的发电效率。因此，钢环与磁铁的同心度是十分重要的，而上述水力发电机在进行钢环安装时，难以很好地保证钢环安装的同心度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种钢环定位结构，所要解决的技术问题是如何保证安装时钢环与磁铁的同心度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

钢环定位结构，包括呈环形的支架以及固定在所述支架上的呈环形的钢环，所述钢环的内侧面为圆柱面，其特征在于，所述支架上具有数个向内侧凸出的定位部，数个所述定位部的内端均凸出于所述支架的内侧面,且数个所述定位部内端的端部处于同一圆柱面上，所述钢环的内侧面与数个定位部端面所处的圆柱面同轴线。

在上述水力发电机中，因上盖包括具有过水通道的支撑座以及呈圆桶状的密封盖，过水通道中又设置了隔离件来对转轴进行限位，使得固定在转轴上的磁铁会与转轴以及圆筒状的密封套同轴线。而本钢环定位结构在安装时，先将钢环固定在支架上，再将整个支架套设在水力发电机呈圆桶状的密封盖外侧，使得支架上的数个定位部的内端端部均与密封盖的外侧壁相抵靠，因定位部的内端端部所处的圆柱面与钢环的内侧面同轴线，则使得钢环内侧面、定位部内端端部形成的圆柱面、密封套以及磁铁均同轴线设置。因此，本钢环定位结构通过定位部的结构设计，使得支架只需简单地套设在密封盖外侧，使得定位部与密封盖的外壁相抵靠即可使得钢环与磁铁保持较好的同心度，安装时对钢环的同心度定位方便准确。

在上述的钢环定位结构中，所述定位部呈长条状且均沿所述支架的轴向设置于所述支架的内侧面。长条状的定位部能在支架套设在密封套外侧后保证支架整个轴向的位置均与密封套相抵靠，保证了支架套设后的稳定性，从而进一步保证了支架安装后钢环与磁铁的同心度。

作为另一种情况，在上述的钢环定位结构中，所述定位部呈长条状且均倾斜地设置于所述支架的内侧面，数个所述定位部相对于支架轴线的倾斜角度相同。倾斜设置的定位部能在轴向以及周向上均对支架的稳定性提供保证，进而保证支架安装后钢环与磁铁的同心度。

作为另一种情况，在上述的钢环定位结构中，所述定位部呈块状，数个定位部分为至少两组，每组定位部的数量至少为三个，且每组定位部绕支架的轴线分布在支架的内侧面上。同理，数组均布的块状定位部能在轴向以及周向上均对支架的稳定性提供保证，进而保证支架安装后钢环与磁铁的同心度。

在上述的钢环定位结构中，所述定位部的横截面宽度自所述定位部的外端向内端方向逐渐缩小。其中，定位部的横截面可为三角形，且定位部的内端端部为所述三角形的其中一个顶点，可减少支架套设时的摩擦力，减少磨损，进而保证支架套设后位置的稳定性以及钢环与磁铁的同心度。当然，根据需要，定位部的横截面形状也可为扇形甚至方形。

在上述的钢环定位结构中，所述支架的端面具有数个凸出的分隔部，数个分隔部绕支架的轴线分布，且相邻两个分隔部之间形成凹槽，所述钢环定位结构还包括绕设在所述凹槽内的线圈。将线圈绕设在凹槽内，使得线圈、支架和钢环形成一体，方便安装，同时，通过分隔部将绕设的多组线圈完全分隔开来能避免发电过程中，误绕的线圈之间产生干涉，进而影响线圈的发电效率。

在上述的钢环定位结构中，所述支架的两端均具有分隔部，且支架两端分隔部的位置与所述定位部的位置相对应。通过支架两端的分隔部配合定位部可将每组线圈的绕设位置单独分隔开来，既方便了绕设，又能有效避免绕设线圈之间的相互干扰；同时，通过调整分隔部的轴向长度，可使支架上的线圈和钢环与磁铁的位置完全对应，保证磁场屏蔽效果以及线圈的发电效率。

在上述的钢环定位结构中，所述支架包括均呈环状的上架体和下架体，所述上架体的下端面具有凹入呈环形的上凹腔，所述下架体的上端面具有凹入的呈环形的下凹腔，所述上架体和下架体对应连接并使所述上凹腔和下凹腔形成定位腔，所述钢环固定在所述定位腔内。将钢环固定在支架的定位腔内，不仅使得整个定位结构的结构更紧凑，且能缩短钢环与磁铁之间的距离，进而提高两者之间的磁场密度，在缩小磁场范围的同时保证发电效率。

在上述的钢环定位结构中，所述钢环的内侧面为沿周向连续不断的圆柱面。即钢环可为一体式的结构，也可为数个扁平状的钢圈叠放形成，沿周向连续不断的圆柱面能使得磁铁在发生周向转动时，钢环内壁上各处对磁铁的作用力相一致，减少了磁铁转动的阻力，提高了发电效率。

与现有技术相比，本钢环定位结构具有以下优点：

1、本钢环定位结构将钢环与支架同轴线固定，并在支架上设置向内凸出的定位部，在安装时，可由定位部抵靠在密封套外壁上来实现钢环与磁铁的同心度，定位方便准确。

2、本钢环定位结构将钢环、支架以及线圈连接在一起，结构紧凑，大大缩小了整个钢环定位结构的体积，同时，钢环更贴近磁铁设置，使得钢环与磁铁之间磁密度更强，保证了线圈切割磁感应线时的发电效率。即在缩小体积的同时保证了发电效率。

附图说明

图1是本钢环定位结构的结构示意图。

图2是本钢环定位结构另一视角的结构示意图。

图3是本钢环定位结构中支架的结构示意图。

图4是本钢环定位结构的剖视结构示意图。

图5是本钢环定位结构的爆炸图。

图6是本钢环定位结构安装在水力发电机上的剖视结构示意图。

图中，1、支架；11、定位部；12、分隔部；13、凹槽；14、上架体；15、下架体；16、上凹腔；17、下凹腔；2、钢环；3、线圈；4、密封套；5、磁铁。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1～图5所示，本钢环定位结构包括采用绝缘材料制成的呈圆环形的支架1、绕设在支架1上的多组线圈3以及固定在支架1上的呈圆环形的钢环2。其中，支架1包括均采用绝缘材料制成且呈圆环状的上架体14和下架体15，上架体14的下端面具有凹入呈圆环形的上凹腔16，下架体15的上端面具有凹入的呈圆环形的下凹腔17，上架体14和下架体15对应连接并使上凹腔16和下凹腔17形成定位腔，钢环2固定在定位腔内。在本实施例中，上架体14的下端面和下架体15的上端面分别对应具有凸出的插销和凹入的插孔，两者通过插销和插孔的紧配合来实现固定连接；定位腔的大小形状与钢环2的大小形状相匹配，且钢环2通过紧配合的方式固定在定位腔中，钢环2与支架1同轴线固定且钢环2的内侧面为沿周向连续不断的圆柱面，即钢环2可为一体式的结构，也可为数个扁平状的钢圈叠放形成。

支架1的内侧面具有数个向内侧凸出的定位部11，定位部11呈长条状且均沿支架1的轴向设置于支架1的内侧面，且数个定位部11绕支架1的轴线均布。定位部11的横截面宽度自定位部的外端向内端方向逐渐缩小，数个定位部11内端的端部均处于同一圆柱面上，且钢环2的内侧面与数个定位部11端面所处的圆柱面同轴线。在本实施例中，定位部11被上架体14和下架体15分为两部分，插销和插孔即设置于两部分对接处；定位部11的横截面为三角形，且定位部11的内端端部为三角形的其中一个顶点。

支架1两端的端面均具有数个凸出的分隔部12，两端的数个分隔部12均绕支架1的轴线均布，且相邻两个分隔部12之间形成凹槽13，上述线圈3即绕设于凹槽13内。在本实施例中，支架1两端处的分隔部12的数量均与定位部11相同且位置一一对应，定位部11沿轴向延伸至伸出支架1的端面并与支架1两端的分隔部12连为一体；线圈3的组数与支架1一端的凹槽13数量相同，且一一对应绕设在凹槽13内。

如图6所示，本钢环定位结构应用于背景技术中所述的申请人在先申请的水力发电机中，用于替换该水力发电机中密封套4外侧的结构，即密封套4内的磁铁5、转轴、叶轮、隔离件等结构不变。在该水力发电机中，因上盖包括具有过水通道的支撑座以及呈圆桶状的密封盖，过水通道中又设置了环形的隔离件来对转轴的径向位置进行限位，使得固定在转轴上的磁铁5会与转轴以及圆筒状的密封套4同轴线。而本钢环定位结构在安装时，先将钢环2固定在支架1内的定位腔中，再通过插销和插孔将分成两部分的支架1插接合拢，然后将多组线圈3依次绕设在支架1上的凹槽13中。

最后，将整个支架1套设在水力发电机呈圆桶状的密封盖外侧，使得支架1上的数个定位部11的内端端部均与密封盖的外侧壁相抵靠，因定位部11的内端端部所处的圆柱面与钢环2的内侧面同轴线，则使得钢环2内侧面、定位部11内端端部形成的圆柱面、密封套4以及磁铁5均同轴线设置。因此，本钢环定位结构通过定位部11的结构设计，使得支架1只需简单地套设在密封盖外侧，使得定位部11与密封盖的外壁相抵靠即可使得钢环2与磁铁5保持较好的同心度，安装也较为方便。

除以上技术方案以外，定位部11还可呈长条状且均倾斜地设置于支架1的内侧面，数个定位部11相对于支架1轴线的倾斜角度相同；抑或定位部11呈块状，数个定位部11分为至少两组，每组定位部11的数量至少为三个，且每组定位部11绕支架1的轴线均布在支架1的内侧面上。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.钢环定位结构，包括呈环形的支架（1）以及固定在所述支架（1）上的呈环形的钢环（2），所述钢环（2）的内侧面为圆柱面，其特征在于，所述支架（1）上具有数个向内侧凸出的定位部（11），数个所述定位部（11）的内端均凸出于所述支架（1）的内侧面,且数个所述定位部（11）内端的端部处于同一圆柱面上，所述钢环（2）的内侧面与数个定位部（11）端面所处的圆柱面同轴线，所述支架（1）的端面具有数个凸出的分隔部（12），数个分隔部（12）绕支架（1）的轴线分布，且相邻两个分隔部（12）之间形成凹槽（13），所述钢环定位结构还包括绕设在所述凹槽（13）内的线圈（3），所述支架（1）的两端均具有分隔部（12），且支架（1）两端分隔部（12）的位置与所述定位部（11）的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的钢环定位结构，其特征在于，所述定位部（11）呈长条状且均沿所述支架（1）的轴向设置于所述支架（1）的内侧面。

3.根据权利要求1所述的钢环定位结构，其特征在于，所述定位部（11）呈长条状且均倾斜地设置于所述支架（1）的内侧面。

4.根据权利要求1所述的钢环定位结构，其特征在于，所述定位部（11）呈块状，数个定位部（11）分为至少两组，每组定位部（11）的数量至少为三个，且每组定位部（11）绕支架（1）的轴线分布在支架（1）的内侧面上。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢环定位结构，其特征在于，所述定位部（11）的横截面宽度自所述定位部（11）的外端向内端方向逐渐缩小。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢环定位结构，其特征在于，所述支架（1）包括均呈环状的上架体（14）和下架体（15），所述上架体（14）的下端面具有凹入呈环形的上凹腔（16），所述下架体（15）的上端面具有凹入的呈环形的下凹腔（17），所述上架体（14）和下架体（15）对应连接并使所述上凹腔（16）和下凹腔（17）形成定位腔，所述钢环（2）固定在所述定位腔内。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的钢环定位结构，其特征在于，所述钢环（2）的内侧面为沿周向连续不断的圆柱面。