CN112555088A - 微型水流发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型水流发电机，旨在提供一种不仅可以提高安装结构紧凑性，而且水流作用在叶轮上的驱动力能够更加稳定的传递到磁环，以带动磁环转动，实现微型水流发电机发电。它包括机壳、叶轮及磁环，叶轮通过轴转动设置在机壳内，叶轮的一端设有环形凸台，环形凸台套设在轴上，磁环套设在环形凸台上，且磁环固定在环形凸台上。

Description

微型水流发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种微型水流发电机。

背景技术

微型水流发电机是一种节能环保的新型产品，经常应用于水流管道中，利用管道中的水流动力来发电，以为智能卫浴、智能水表、智能灌溉仪器等产品提供电能，其具有节能环保、无污染等的特点，而被广泛的利用。目前的微型水流发电机一般包括机壳、叶轮、磁环、线圈、爪极、轴等，其中，轴通过轴承转动设置在机壳上，叶轮固定在轴上的一处，磁环固定在轴上的另一处，当水流经过微型水流发电机时，带动叶轮转动，叶轮带动轴转动，轴带动磁环转动，以实现利用水流动力来发电。目前的这种微型水流发电机的结构存在以下不足，由于叶轮固定在轴上的一处，磁环固定在轴上的另一处，这不仅使得叶轮与磁环需要分别定位、固定在轴上的特定位置上，存在安装不便，不利于提高叶轮与磁环的安装结构紧凑性；而且叶轮固定在轴上与磁环固定在轴上中的任意一处出现固定不良，都会影响叶轮将动力传递到磁环上，影响磁环的转动速度，进而影响发电效率，例如，叶轮与轴固定不良，出现叶轮在轴上打滑，则轴将无法带动磁环转动，或影响磁环的转动速度，从而影响发电效率；或者磁环与轴固定不良，出现磁环在轴上打滑，则会直接影响磁环的转动速度，从而影响发电效率。

例如，中国专利申请号为CN 2014103889667，发明创造的名称为一种微型水流发电机，该案的微型水流发电机中的叶轮与磁环就是分别固定在轴上的不同部位，其同样存在以上不足。

另一方面，目前的微型水流发电机中，爪极朝向磁环的一侧面为圆弧面，该圆弧面与磁环的外周面同轴分布，圆弧面与磁环的外周面之间具有间隙，且该间隙很小，一般为50丝左右；由于爪极朝向磁环的一侧面为圆弧面，且圆弧面与磁环之间的间隙很小，如此在磁环高速转动的过程中会产生一定的阻力，影响磁环的转动速度，从而影响发电效率，尤其是在低水压、水流速度低的情况下，影响更为明显。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种微型水流发电机，其不仅可以提高安装结构紧凑性，而且水流作用在叶轮上的驱动力能够更加稳定的传递到磁环，以带动磁环转动，实现微型水流发电机发电。

本发明在第一目的基础上的另一目的为了提供一种微型水流发电机，其能够减小磁环高速转动的过程中，磁环与爪极之间的阻力，从而使微型水流发电机能够适用于更低水压与水流速度情况下使用。

本发明的技术方案是：

一种微型水流发电机，包括机壳、叶轮及磁环，所述叶轮通过轴转动设置在机壳内，所述叶轮的一端设有环形凸台，环形凸台套设在轴上，所述磁环套设在环形凸台上，且磁环固定在环形凸台上。

本方案的微型水流发电机在叶轮的一端设置环形凸台，并将磁环固定在环形凸台上，如此，在安装时，可以先将磁环套设在环形凸台上，并将磁环固定在环形凸台上，使磁环与叶轮连为一体，然后将叶轮安装在轴上即可，与现有技术中的叶轮与磁环需要分别固定在轴上的特定位置相比，本方案的微型水流发电机的叶轮和磁环的安装更加方便，而且将磁环与叶轮连为一体，还可以提高磁环与叶轮的安装结构紧凑性，从而提高微型水流发电机的安装结构紧凑性，有利于减小微型水流发电机的体积；

更重要的是，由于磁环固定在叶轮的环形凸台上，只要保证磁环与环形凸台的安装稳定可靠，即可保证水流作用在叶轮上的驱动力能够稳定的传递到磁环，以确保磁环和叶轮同步转动，实现微型水流发电机发电，而叶轮与轴之间即使发生相对转动，也不会影响磁环的转动速度；这“与现有技术中的叶轮与磁环分别固定在轴上，叶轮固定在轴上与磁环固定在轴上中的任意一处出现固定不良，都会影响叶轮将动力传递到磁环上，影响磁环的转动速度，进而影响发电效率”相比，本方案的微型水流发电机能够使作用在叶轮上的水流驱动力更加稳定的传递到磁环，以带动磁环转动，实现微型水流发电机发电。

另一方面，与现有技术中磁环固定在轴上相比，本方案将磁环套设在环形凸台上（环形凸台套设在轴上），这将有效的增大磁环的内径，而对微型水流发电机的发电效率产生影响的是磁环的外径（磁环的内径的改变不会影响发电效率），如此，可以实现在不改变磁环外径的情况下，有效的减轻磁环的重量和用量，以节省成本，同时，减小磁环转动过程中作用在轴和机壳上的离心力，以提高微型水流发电机的发电效率和使用寿命。

作为优选，还包括爪极，所述爪极朝向磁环的一侧面为平面，且该平面与磁环的外周面之间设有间隙。与现有技术中的“爪极朝向磁环的一侧面为圆弧面，该圆弧面与磁环的外周面同轴分布”相比，本方案中由于爪极朝向磁环的一侧面为平面，而磁环的外周面为圆弧面，如此，可以在不改变爪极与磁环的外周面之间的最小间距的情况下，增大爪极与磁环的外周面之间空间，从而减小磁环高速转动的过程中，磁环与爪极之间的阻力，使本方案的微型水流发电机能够适用于更低水压与水流速度情况下使用。

作为优选，平面与磁环的轴线相平行，且平面与磁环的外周面之间的最小间隙为30-60丝。

作为优选，磁环的内壁与环形凸台的外壁中的一个上设有轴向凸块，另一个上设有轴向凹槽，轴向凸块与轴向凹槽配合，以使磁环与环形凸台不能相对转动。如此，通过轴向凸块与轴向凹槽配合，可以保证磁环与环形凸台不能相对转动，从而使作用在叶轮上的水流驱动力更加稳定的传递到磁环，以确保磁环和叶轮同步转动。

作为优选，磁环与环形凸台之间通过粘结剂粘结相连。如此，可以避免磁环在环形凸台上发生轴向移动，保证磁环稳定的固定在叶轮的环形凸台上。

作为优选，磁环的一端抵在叶轮的端部。如此，不仅可以进一步提高磁环固定在叶轮的环形凸台上的稳定性，而且可以提高磁环与叶轮的结构紧凑性。

作为优选，叶轮上朝向磁环的一端设有往磁环方向延伸形成的定位凸环，所述磁环的一端抵在定位凸环的端面上。

作为优选，轴的两端分别通过轴承转动设置在机壳上。

作为优选，轴承为含油轴承或不锈钢轴承。含油轴承不仅结构简单，而且可以避免在与水接触的环境下发生氧化腐蚀，能够进一步减小轴转动的摩擦力，从而使本方案的微型水流发电机能够适用于更低水压与水流速度情况下使用。

作为优选，机壳包括底座、盖板、盖板压板、位于底座与盖板之间的线圈骨架及骨架压板，线圈骨架的一端与底座密封连接，线圈骨架的另一端与盖板密封连接，所述盖板位于线圈骨架与盖板压板之间，盖板压板和盖板通过螺栓锁紧固定在线圈骨架上，线圈骨架上朝向底座的一端设有环形凸缘，环形凸缘位于骨架压板与底座之间，骨架压板和环形凸缘通过螺栓锁紧固定在底座上，所述底座内设有叶轮腔体，所述线圈骨架内设有磁环腔体，且叶轮腔体与磁环腔体相连通，所述叶轮位于叶轮腔体内，所述磁环位于磁环腔体内。

作为优选，微型水流发电机还包括：电能输出线，微型水流发电机产生的电能通过电能输出线输出；储电装置，储电装置包括设置在机壳上的储电盒、设置在储电盒内的电池充电器及安装在电池充电器上的充电电池，所述电池充电器上设有电能输入线，电能输入线与电能输出线相连接。如此，微型水流发电机产生的电能可以通过电能输出线输出、电能输入线和电池充电器将电能直接储存到充电电池上，在通过充电电池给水流管道系统中的用电电器供电，例如电磁阀等用电电器供电。另一方面，将储电装置直接设置在微型水流发电机的机壳，使储电装置与机壳连接成为一个整体，还可以方便储电装置的放置与固定，无需额外设置固定储电装置的结构，并且储电装置的固定稳定性更好。

作为优选，机壳包括底座，底座的外侧壁上设有插槽，所述储电盒的外侧壁上设有与插槽配合的插接块，插接块插设在插槽内。如此，即可以通过插接块插设在插槽内，并将储电装置与机壳连接成为一个整体；又可以通过将插接块至插槽内拔出，并将储电装置与机壳分离，以便于维修或更换储电装置。

本发明的有益效果是：

其一，不仅可以提高安装结构紧凑性，而且水流作用在叶轮上的驱动力能够更加稳定的传递到磁环，以带动磁环转动，实现微型水流发电机发电。

其二，能够减小磁环高速转动的过程中，磁环与爪极之间的阻力，从而使微型水流发电机能够适用于更低水压与水流速度情况下使用。

附图说明

图1是本发明的具体实施例一的微型水流发电机的一种爆炸图。

图2是本发明的具体实施例一的微型水流发电机的一种轴测图。

图3是本发明的具体实施例一的微型水流发电机的一种俯视图。

图4是图3中A-A处的一种剖面结构示意图。

图5是本发明的具体实施例二的微型水流发电机的储电装置装配前的一种结构示意图。

图6是本发明的具体实施例二的微型水流发电机的储电装置装配后的一种结构示意图。

图中：

机壳1，底座1.1，线圈骨架1.2，骨架压板1.21，盖板1.3，盖板压板1.31，防护罩1.4, 进水口1.5,出水口1.6，插槽1.7，电能输出线1.8；

叶轮2，环形凸台2.1，轴向凸块2.2，定位凸环2.3；

轴3；

爪极4，平面4.1；

磁环5，轴向凹槽5.1；

线圈6；

轴承7；

密封圈8；

储电装置9，储电盒9.1，插接块9.2，充电电池9.3，电能输入线9.4，电池盒盖9.5。

具体实施方式

为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是相连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例一：如图1 、图2、图3、图4所示，一种微型水流发电机，包括机壳1、叶轮2及磁环5。叶轮通过轴3转动设置在机壳内。叶轮的一端设有环形凸台2.1，环形凸台套设在轴上。磁环5套设在环形凸台上，且磁环固定在环形凸台上。

本实施例的微型水流发电机在叶轮的一端设置环形凸台，并将磁环固定在环形凸台上，如此，在安装时，可以先将磁环套设在环形凸台上，并将磁环固定在环形凸台上，使磁环与叶轮连为一体，然后将叶轮安装在轴上即可，与现有技术中的叶轮与磁环需要分别固定在轴上的特定位置相比，本方案的微型水流发电机的叶轮和磁环的安装更加方便，而且将磁环与叶轮连为一体，还可以提高磁环与叶轮的安装结构紧凑性，从而提高微型水流发电机的安装结构紧凑性，有利于减小微型水流发电机的体积；

更重要的是，由于磁环固定在叶轮的环形凸台上，只要保证磁环与环形凸台的安装稳定可靠，即可保证水流作用在叶轮上的驱动力能够稳定的传递到磁环，以确保磁环和叶轮同步转动，实现微型水流发电机发电，而叶轮与轴之间即使发生相对转动，也不会影响磁环的转动速度；这“与现有技术中的叶轮与磁环分别固定在轴上，叶轮固定在轴上与磁环固定在轴上中的任意一处出现固定不良，都会影响叶轮将动力传递到磁环上，影响磁环的转动速度，进而影响发电效率”相比，本方案的微型水流发电机能够使作用在叶轮上的水流驱动力更加稳定的传递到磁环，以带动磁环转动，实现微型水流发电机发电。

另一方面，与现有技术中磁环固定在轴上相比，本实施例将磁环套设在环形凸台上（环形凸台套设在轴上），这将有效的增大磁环的内径，而对微型水流发电机的发电效率产生影响的是磁环的外径（磁环的内径的改变不会影响发电效率），如此，可以实现在不改变磁环外径的情况下，有效的减轻磁环的重量和用量，以节省成本，同时，减小磁环转动过程中作用在轴和机壳上的离心力，以提高微型水流发电机的发电效率和使用寿命。

具体的，微型水流发电机还包括线圈6与爪极4。机壳包括防护罩1.4、底座1.1、盖板1.3、盖板压板1.31、位于底座与盖板之间的线圈骨架1.2及骨架压板1.21。线圈骨架的一端与底座密封连接，具体而言是，线圈骨架上朝向底座的一端设有环形凸缘，环形凸缘位于骨架压板与底座之间，骨架压板和环形凸缘通过螺栓锁紧固定在底座上，且线圈骨架的端面与底座之间设有密封圈8；线圈骨架的另一端与盖板密封连接，具体而言是，盖板位于线圈骨架与盖板压板之间，盖板压板和盖板通过螺栓锁紧固定在线圈骨架的另一端上，且线圈骨架的另一端面与盖板之间设有密封圈8。本实施例中，盖板压板为环形压板，且盖板压板为金属压板。本实施例中，骨架压板也为环形压板，该环形压板由两块半圆环形的压板构成，且骨架压板为金属压板。

底座内设有叶轮腔体，底座的外壁上设有进水口1.5与出水口1.6，进水口与出水口分别与叶轮腔体连通。线圈骨架内设有磁环腔体，且叶轮腔体与磁环腔体相连通。叶轮位于叶轮腔体内。磁环位于磁环腔体内。线圈套在线圈骨架外侧，并固定在线圈骨架上，爪极固定在线圈骨架上。

防护罩套在线圈骨架上，并将线圈骨架和盖板罩在防护罩套内。

轴的两端分别通过轴承7转动设置在机壳上，具体而言是，轴穿过叶轮腔体与磁环腔体，轴的一端通过轴承转动安装在底座的内壁上，轴的一端通过轴承转动安装在线圈骨架的内壁上。

叶轮与磁环同轴分布, 本实施例中，环形凸台、轴、轴承与磁环四者同轴分布。

本实施例中，叶轮与环形凸台为一体成型结构，当然叶轮与环形凸台也可以分体制作，然后焊接为一体。

进一步的，轴承7为含油轴承或不锈钢轴承。当然轴承也可以是滚珠轴承或其他轴承。含油轴承不仅结构简单，而且可以避免在与水接触的环境下发生氧化腐蚀，能够进一步减小轴转动的摩擦力，从而使本方案的微型水流发电机能够适用于更低水压与水流速度情况下使用。

进一步的，如图1、图4所示，爪极4朝向磁环的一侧面为平面4.1，且该平面与磁环的外周面之间设有间隙。与现有技术中的“爪极朝向磁环的一侧面为圆弧面，该圆弧面与磁环的外周面同轴分布”相比，本方案中由于爪极朝向磁环的一侧面为平面，而磁环的外周面为圆弧面，如此，可以在不改变爪极与磁环的外周面之间的最小间距的情况下，增大爪极与磁环的外周面之间空间，从而减小磁环高速转动的过程中，磁环与爪极之间的阻力，使本方案的微型水流发电机能够适用于更低水压与水流速度情况下使用。

平面与磁环的轴线相平行，且平面与磁环的外周面之间的最小间隙为30-60丝，本实施例中，平面与磁环的外周面之间的最小间隙为50丝（即0.5毫米）。

进一步的，如图1所示，磁环的内壁与环形凸台的外壁中的一个上设有轴向凸块2.2，另一个上设有轴向凹槽5.1，轴向凸块与轴向凹槽配合，以使磁环与环形凸台紧密配合不能相对转动。例如，磁环的内壁设有轴向凹槽，环形凸台的外壁上设有轴向凸块；或者磁环的内壁设有轴向凸块，环形凸台的外壁上设有轴向凹槽。本实施例中为，磁环的内壁设有轴向凹槽，环形凸台的外壁上设有轴向凸块。如此，通过轴向凸块与轴向凹槽配合，可以保证磁环与叶轮不能相对转动，从而使作用在叶轮上的水流驱动力更加稳定的传递到磁环，以确保磁环和叶轮同步转动。

磁环与环形凸台之间通过粘结剂粘结相连。如此，可以避免磁环在环形凸台上发生轴向移动，保证磁环稳定的固定在叶轮的环形凸台上。当然也可以在环形凸台上设置卡簧，磁环位于卡簧与叶轮的端面之间，以通过卡簧来限位磁环，避免磁环在环形凸台上发生轴向移动。

进一步的，如图4所示，磁环5的一端抵在叶轮的端部。如此，不仅可以进一步提高磁环固定在叶轮的环形凸台上的稳定性，而且可以提高磁环与叶轮的结构紧凑性。具体的，叶轮上朝向磁环的一端设有往磁环方向延伸形成的定位凸环2.3，磁环的一端抵在定位凸环的端面上。

具体实施例二，本实施例的其余结构参照具体实施例一，其不同之处在于：

如图5、图6所示，微型水流发电机还包括电能输出线1.8及储电装置9。微型水流发电机产生的电能通过电能输出线1.8输出。储电装置9包括设置在机壳上的储电盒9.1、设置在储电盒内的电池充电器及安装在电池充电器上的充电电池9.3。电池充电器上设有电能输入线9.4，电能输入线与电能输出线相连接。如此，微型水流发电机产生的电能可以通过电能输出线输出、电能输入线和电池充电器将电能直接储存到充电电池上，在通过充电电池给水流管道系统中的用电电器供电，例如电磁阀等用电电器供电。另一方面，将储电装置直接设置在微型水流发电机的机壳，使储电装置与机壳连接成为一个整体，还可以方便储电装置的放置与固定，无需额外设置固定储电装置的结构，并且储电装置的固定稳定性更好。

具体的，电能输出线固定在机壳上，电能输出线的输出端设有输出插接头，电能输入线的输入端设有输入插接头，输入插接头与输出插接头能够拆分的插接相连。

储电盒与机壳一体成型，或者储电盒与机壳通过螺栓或卡扣连接，本实施例中，底座的外侧壁上设有插槽1.7，储电盒的外侧壁上设有与插槽配合的插接块9.2，插接块插设在插槽内，储电盒通过插接块插设在插槽内，将储电装置安装在机壳上。如此，即可以通过插接块插设在插槽内，并将储电装置与机壳连接成为一个整体；又可以通过将插接块至插槽内拔出，并将储电装置与机壳分离，以便于维修或更换储电装置。插槽为燕尾槽或T形槽，插接块对应的呈燕尾块或T形块。

储电盒的一端开口，充电电池通过储电盒的一端开口放入储电盒内。储电盒的一端开口通过电池盒盖9.5封遮，电池盒盖与储电盒通过卡扣或螺栓连接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型水流发电机，包括机壳、叶轮及磁环，所述叶轮通过轴转动设置在机壳内，其特征是，所述叶轮的一端设有环形凸台，环形凸台套设在轴上，所述磁环套设在环形凸台上，且磁环固定在环形凸台上。

2.根据权利要求1所述的微型水流发电机，其特征是，还包括爪极，所述爪极朝向磁环的一侧面为平面，且该平面与磁环的外周面之间设有间隙。

3.根据权利要求2所述的微型水流发电机，其特征是，所述平面与磁环的轴线相平行，且平面与磁环的外周面之间的最小间隙为30-60丝。

4.根据权利要求1或2或3所述的微型水流发电机，其特征是，所述磁环的内壁与环形凸台的外壁中的一个上设有轴向凸块，另一个上设有轴向凹槽，轴向凸块与轴向凹槽配合，以使磁环与环形凸台不能相对转动。

5.根据权利要求4所述的微型水流发电机，其特征是，所述磁环与环形凸台之间通过粘结剂粘结相连。

6.根据权利要求1或2或3所述的微型水流发电机，其特征是，所述磁环的一端抵在叶轮的端部。

7.根据权利要求6所述的微型水流发电机，其特征是，所述叶轮上朝向磁环的一端设有往磁环方向延伸形成的定位凸环，所述磁环的一端抵在定位凸环的端面上。

8.根据权利要求1或2或3所述的微型水流发电机，其特征是，所述机壳包括底座、盖板、盖板压板、位于底座与盖板之间的线圈骨架及骨架压板，线圈骨架的一端与底座密封连接，线圈骨架的另一端与盖板密封连接，所述盖板位于线圈骨架与盖板压板之间，盖板压板和盖板通过螺栓锁紧固定在线圈骨架上，线圈骨架上朝向底座的一端设有环形凸缘，环形凸缘位于骨架压板与底座之间，骨架压板和环形凸缘通过螺栓锁紧固定在底座上，所述底座内设有叶轮腔体，所述线圈骨架内设有磁环腔体，且叶轮腔体与磁环腔体相连通，所述叶轮位于叶轮腔体内，所述磁环位于磁环腔体内。

9.根据权利要求1或2或3所述的微型水流发电机，其特征是，还包括：

电能输出线，微型水流发电机产生的电能通过电能输出线输出；

储电装置，储电装置包括设置在机壳上的储电盒、设置在储电盒内的电池充电器及安装在电池充电器上的充电电池，所述电池充电器上设有电能输入线，电能输入线与电能输出线相连接。

10.根据权利要求9所述的微型水流发电机，其特征是，所述机壳包括底座，底座的外侧壁上设有插槽，所述储电盒的外侧壁上设有与插槽配合的插接块，插接块插设在插槽内。

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