CN116085167A - 自来水管道发电机 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种自来水管道发电机，包括：主体壳；设置于主体壳内部的多极环形钕铁硼永磁铁、多极多线圈组件、轴承以及固定件；多极环形钕铁硼永磁铁由滚轮式叶轮包裹以形成滚轮式叶轮组件；所述多极多线圈组件通过固定件固定于主体壳，固定件通过螺丝与主体壳固定连接，轴承与所述多极多线圈组件的轴上面固定连接，轴承的外圈与滚轮式叶轮组件固定连接；通过连接件与主体壳连接的法兰主机壳；设置于法兰主机壳内部的可变式电容组件、可充电电池、电源管理电路；与法兰主机壳配合设置的法兰面板。本申请可以通过流动的自来水进行发电，从而可以将自来水的动能转化成电能并进行存储利用，起到节能环保的作用。

Description

自来水管道发电机
技术领域
本申请涉及新能源节能技术领域，尤其涉及一种自来水管道发电机。
背景技术
当今世界对能源的消费数量急剧增加，常规能源的开发和供应已难以满足社会发展对能源的需求，如果赖以生存的主要能源供应不上，经济发展就要减慢，甚至停滞，人民生活也会受到严重影响。能源是保证社会稳定和发展国民经济的重要物质基础，因此，能源问题已成为当今人类社会的热门话题之一。
除了目前常规的煤、天然气等常规能源，人们把开发新能源的目光主要集中在风能、太阳能等领域，忽视了家家户户用到的自来水中存储的能量。由于自来水在流动过程中具有一定的动能，如果可以将该部分动能利用起来，在能源利用上将是很大的成果。
因此，如何将自来水的动能转化成电能并进行存储利用以起到节能环保的作用，成为需要解决的问题。
在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。
发明内容
本申请提供一种自来水管道发电机，用以解决现有技术存在的问题。
第一方面，本申请提供一种自来水管道发电机，包括：
主体壳（9）；
设置于主体壳（9）内部的多极环形钕铁硼永磁铁（1）、多极多线圈组件（5）、轴承（7）以及固定件（8）；多极环形钕铁硼永磁铁（1）由滚轮式叶轮包裹以形成滚轮式叶轮组件（4）；所述多极多线圈组件（5）通过固定件（8）固定于主体壳（9），固定件（8）通过螺丝与主体壳（9）固定连接，轴承（7）与所述多极多线圈组件（5）的轴上面固定连接，轴承（7）的外圈与滚轮式叶轮组件（4）固定连接；
通过连接件（10）与主体壳（9）连接的法兰主机壳（11）；
设置于法兰主机壳（11）内部的可变式电容组件（2）、可充电电池（6）、电源管理电路（13）；
与法兰主机壳（11）配合设置的法兰面板（12）。
在一些实施例中，所述多极环形钕铁硼永磁铁（1）包裹 所述多极多线圈组件（5），所述轴承（7）设置于所述多极环形钕铁硼永磁铁（1）与所述多极多线圈组件（5）之间。
在一些实施例中，多极环形钕铁硼永磁铁（1）的内径与多极多线圈组件（5）的外径尺寸差为0.5mm±0.1。
在一些实施例中，多极环形钕铁硼永磁铁（1）采用N52汝铁硼环形布局，NS交替布局，并使用黑环氧粘结形成环形多极磁铁。
在一些实施例中，所述多极多线圈组件（5）包括多个线圈、导线以及空心轴；
其中，每个线圈包括锯齿式的硅钢片，每个锯齿上卷绕有漆包铜线；
多个线圈设置于所述空心轴，且多个线圈并联设置，每个线圈的导线通过空心轴引出。
在一些实施例中，每个硅钢片的锯齿数量≥9个。
在一些实施例中，滚轮式叶轮与自来水管中的流体方向垂直。
在一些实施例中，所述轴承（7）还设置有霍尔传感器（3）；
所述可变式电容组件（2）通过霍尔传感器（3）控制电容的大小。
在一些实施例中，所述滚轮式叶轮组件（4）的轴与多极多线圈组件（5）通过轴承连接，所述滚轮式叶轮组件（4）为可旋转结构。
在一些实施例中，所述法兰主机壳（11）设置有向下连接所述连接件（10）的固定板，所述固定板上竖直排布有多个螺丝孔；所述连接件（10）上竖直设置有与所述多个螺丝孔配合使用的螺丝牙。
本申请提供的自来水管道发电机，包括：主体壳（9）；设置于主体壳（9）内部的多极环形钕铁硼永磁铁（1）、多极多线圈组件（5）、轴承（7）以及固定件（8）；多极环形钕铁硼永磁铁（1）由滚轮式叶轮包裹以形成滚轮式叶轮组件（4）；所述多极多线圈组件（5）通过固定件（8）固定于主体壳（9），固定件（8）通过螺丝与主体壳（9）固定连接，轴承（7）与所述多极多线圈组件（5）的轴上面固定连接，轴承（7）的外圈与滚轮式叶轮组件（4）固定连接；通过连接件（10）与主体壳（9）连接的法兰主机壳（11）；设置于法兰主机壳（11）内部的可变式电容组件（2）、可充电电池（6）、电源管理电路（13）；与法兰主机壳（11）配合设置的法兰面板（12）。本申请提供一种自来水管道发电机，该自来水管道发电机设置于自来水管道中，该自来水管道发电机可以通过流动的自来水进行发电，从而可以将自来水的动能转化成电能并进行存储利用，起到节能环保的作用。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的自来水管道发电机（图中简称发电机）的应用场景的第一视角的示意图；
图2为本申请实施例提供的自来水管道发电机（图中简称发电机）的应用场景的第二视角的示意图；
图3为本申请实施例提供的自来水管道发电机（图中简称发电机）的应用场景的第三视角的示意图；
图4为本申请实施例提供的自来水管道发电机（图中简称发电机）的应用场景的第四视角的示意图；
图5为本申请实施例提供的自来水管道发电机的内部结构的示意图；
图6为本申请实施例提供的自来水管道发电机的内部结构的另一示意图；
图7为本申请实施例提供的自来水管道发电机的内部结构的另一示意图；
图8为本申请实施例提供的自来水管道发电机的内部结构的另一示意图；
图9为本申请实施例提供的自来水管道发电机的内部结构的另一示意图。
附图标号说明:
1、多极环形钕铁硼永磁铁；2、可变式电容组件；3、霍尔传感器；4、滚轮式叶轮组件；4-1、叶轮螺丝固定位；5、多极多线圈组件；5-1、多极多线圈组件胶体；6、可充电电池；7、轴承；8、固定件；9、主体壳；9-1、主体壳螺丝过孔；10、连接件；10-1、连接件螺丝孔；11、法兰主机壳；11-1、法兰主机壳调节板螺丝过孔；12、法兰面板；13、电源管理电路。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本申请实施例中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1、图2、图3、图4为本申请实施例提供的自来水管道发电机（图中简称发电机）的应用场景的四种不同视角的示意图，图5、图6、图7、图8、图9为本申请实施例提供的自来水管道发电机的内部结构的示意图，如图1-图9所示，本申请提供一种自来水管道发电机，该自来水管道发电机设置于自来水管道中，该自来水管道发电机可以通过流动的自来水进行发电，从而可以将自来水的动能转化成电能并进行存储利用以起到节能环保的作用。
具体的，本申请提供一种自来水管道发电机，包括：
主体壳9；
设置于主体壳9内部的多极环形钕铁硼永磁铁1、多极多线圈组件5、轴承7以及固定件8；多极环形钕铁硼永磁铁1由滚轮式叶轮包裹以形成滚轮式叶轮组件4；所述多极多线圈组件5通过固定件8固定于主体壳9，固定件8通过螺丝与主体壳9固定连接，轴承7与所述多极多线圈组件5的轴上面固定连接，轴承7的外圈与滚轮式叶轮组件4固定连接；
通过连接件10与主体壳9连接的法兰主机壳11；
设置于法兰主机壳11内部的可变式电容组件2、可充电电池6、电源管理电路13；
与法兰主机壳11配合设置的法兰面板12。
在本申请的结构中，多极多线圈组件5为定子，多极环形钕铁硼永磁铁1以及滚轮式叶轮组件4为转子，整体结构简单，传动方式无其他转换，机械结构少，故障率低。
可选的，滚轮式叶轮组件4设置有叶轮螺丝固定位4-1，用于起到连接固定的作用。
可选的，多极多线圈组件5设置有多极多线圈组件胶体5-1，用于起到连接固定的作用。
可选的，主体壳9设置有主体壳螺丝过孔9-1，用于起到连接固定的作用。
可选的，连接件10设置有连接件螺丝孔10-1，用于起到连接固定的作用。
可选的，法兰主机壳11设置有法兰主机壳调节板螺丝过孔11-1，用于起到连接固定的作用。
在一些实施例中，所述多极环形钕铁硼永磁铁1包裹所述多极多线圈组件5，所述轴承7设置于所述多极环形钕铁硼永磁铁1与所述多极多线圈组件5之间，由轴承7分开所述多极环形钕铁硼永磁铁1与所述多极多线圈组件5。
在一些实施例中，多极环形钕铁硼永磁铁1的内径与多极多线圈组件5的外径尺寸差为0.5mm±0.1。
在一些实施例中，多极环形钕铁硼永磁铁1采用N52汝铁硼环形布局，NS交替布局，并使用黑环氧粘结形成环形多极磁铁。
具体的，本申请所使用的多极环形钕铁硼永磁铁1，使用N52汝铁硼环形布局，NS交替布局，然后使用黑环氧粘结形成环形多极磁铁，其内径与多极多线圈组件5的外径保证在0.5mm±0.1，既不会影响转动也不会影响磁通量。
在一些实施例中，所述多极多线圈组件5包括多个线圈、导线以及空心轴；其中，每个线圈包括锯齿式的硅钢片，每个锯齿上卷绕有漆包铜线；多个线圈设置于所述空心轴，且多个线圈并联设置，每个线圈的导线通过空心轴引出。
在一些实施例中，每个硅钢片的锯齿数量≥9个。
具体的，本申请采用的多极多线圈组件5属于多组线圈组合而成，每个线圈中有锯齿式的硅钢片，每个硅钢片的锯齿数量≥9个，每个锯齿按卷绕定子工艺绕≥0.2mm线径的漆包铜线在硅钢片的锯齿上，而硅钢片的宽度与线径成正比，控制在≥10mm内，每个绕好线的硅钢片为一个线圈单位，使用多个线圈插入一根空心轴，然后所有线圈并联，并将每个线圈的导线通过空心轴引出，并使用灌胶治具将环氧树脂胶水灌入治具内，使多个线圈绑定为一个多极多线圈组件5，使其绝对防水及外径的最小化（多个线圈使用套外壳会存在厚度问题，太厚会导致磁极间隙大，磁通量减少，如果太薄整体容易变形，且不能很好的解决防水问题）。
在一些实施例中，滚轮式叶轮与自来水管中的流体方向垂直。
具体的，本申请采用滚轮式叶轮侵入自来水管并垂直面对流体，滚轮式叶轮的轴心与管壁同一水平面，当自来水冲击滚轮式叶轮时，由于滚轮式叶轮实现滚动，滚轮式叶轮直接接受水的冲击进行转动，无任何传动损耗。
可选的，滚轮式叶轮片为弧面，与流体方向呈逆行向，叶轮片采用不锈钢材料设计，不锈钢结实并且密度大，能够获得更大的惯量，从而最大程度的接受到流体冲击叶片所产生的扭矩，从而产生更大的电能。
在一些实施例中，所述轴承7还设置有霍尔传感器3；所述可变式电容组件2通过霍尔传感器3控制电容的大小。
具体的，为了消除感应电势和电流的相位差，使电枢反力几乎为零的现象，本申请采用可变式电容组件2，可变式电容组件2利用霍尔传感器3控制电容的大小，如9极线圈，在半圆180°处安装4个霍尔传感器3，每个传感器的环形距离相隔分别加5°，使9个极数对应的霍尔传感器3都存在角度差，目的用于计算其转动时每个NS转换时的时间与速度，因感应电流滞后于感应电势，利用霍尔传感器3计算相位差，当传感器感应到切换点的时候，通过调整电容大小来弥补此滞后现象，消除感应电势和电流的相位差，从而使电枢反力几乎为零。
在一些实施例中，所述滚轮式叶轮组件4的轴与多极多线圈组件5通过轴承7连接，所述滚轮式叶轮组件4为可旋转结构。
在一些实施例中，所述法兰主机壳11设置有向下连接所述连接件10的固定板，所述固定板上竖直排布有多个螺丝孔；所述连接件10上竖直设置有与所述多个螺丝孔配合使用的螺丝牙。
具体的，法兰主机壳11有三面向下连接连接件10的固定板，固定板上竖着多排多个螺丝孔，连接件10上面为一排螺丝牙，遇到不同厚度的管道，通过法兰主机壳11上的固定板可以对整个发电机进行向下或向上调整，调整的高度≥20mm，从而可以扩大自来水管道发电机的适用范围，满足不同的场景需求。
本申请提供了一种自来水管道发电机，采用多极线圈对应多极环形永磁体，并且可通过并联排布多组，能够最小尺寸，发挥最大功率，而多极环形永磁体固定在滚轮式叶轮组件4内，并且刷有防水胶，叶轮采用滚轮式，其叶片侵入管内1/3，轴心与管壁保证同一位置，使叶片能够全面受到水流的冲击而带来动力，并且多极环形永磁体包裹多极线圈，多极线圈采用硅钢，能够被磁体吸附，环形的设计能够使多极环形永磁体和多极多线圈组件5产生环形吸附，形成磁悬浮，减少摩擦，所以管道流体的高速冲击及水锤效应对整个发电机不会产生任何影响，因阻力较小，越到低流速也不影响叶轮的旋转。在电能转换这块，采用无刷电机，即需要防水又需要保证其发挥最大功率，那么在电路中引入可变电容器，通过调整电容器的大小，将电势和电流的相位差缩小为0。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种自来水管道发电机，其特征在于，包括：
主体壳（9）；
设置于主体壳（9）内部的多极环形钕铁硼永磁铁（1）、多极多线圈组件（5）、轴承（7）以及固定件（8）；多极环形钕铁硼永磁铁（1）由滚轮式叶轮包裹以形成滚轮式叶轮组件（4）；所述多极多线圈组件（5）通过固定件（8）固定于主体壳（9），固定件（8）通过螺丝与主体壳（9）固定连接，轴承（7）与所述多极多线圈组件（5）的轴上面固定连接，轴承（7）的外圈与滚轮式叶轮组件（4）固定连接；
通过连接件（10）与主体壳（9）连接的法兰主机壳（11）；
设置于法兰主机壳（11）内部的可变式电容组件（2）、可充电电池（6）、电源管理电路（13）；
与法兰主机壳（11）配合设置的法兰面板（12）。
2.根据权利要求1所述的自来水管道发电机，其特征在于，所述多极环形钕铁硼永磁铁（1）包裹所述多极多线圈组件（5），所述轴承（7）设置于所述多极环形钕铁硼永磁铁（1）与所述多极多线圈组件（5）之间。
3.根据权利要求2所述的自来水管道发电机，其特征在于，多极环形钕铁硼永磁铁（1）的内径与多极多线圈组件（5）的外径尺寸差为0.5mm±0.1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自来水管道发电机，其特征在于，多极环形钕铁硼永磁铁（1）采用N52汝铁硼环形布局，NS交替布局，并使用黑环氧粘结形成环形多极磁铁。
5.根据权利要求1-3任一项所述的自来水管道发电机，其特征在于，所述多极多线圈组件（5）包括多个线圈、导线以及空心轴；
其中，每个线圈包括锯齿式的硅钢片，每个锯齿上卷绕有漆包铜线；
多个线圈设置于所述空心轴，且多个线圈并联设置，每个线圈的导线通过空心轴引出。
6.根据权利要求5所述的自来水管道发电机，其特征在于，每个硅钢片的锯齿数量≥9个。
7.根据权利要求1-3任一项所述的自来水管道发电机，其特征在于，滚轮式叶轮与自来水管中的流体方向垂直。
8.根据权利要求1-3任一项所述的自来水管道发电机，其特征在于，所述轴承（7）还设置有霍尔传感器（3）；
所述可变式电容组件（2）通过霍尔传感器（3）控制电容的大小。
9.根据权利要求1-3任一项所述的自来水管道发电机，其特征在于，所述滚轮式叶轮组件（4）的轴与多极多线圈组件（5）通过轴承连接，所述滚轮式叶轮组件（4）为可旋转结构。
10.根据权利要求1-3任一项所述的自来水管道发电机，其特征在于，所述法兰主机壳（11）设置有向下连接所述连接件（10）的固定板，所述固定板上竖直排布有多个螺丝孔；所述连接件（10）上竖直设置有与所述多个螺丝孔配合使用的螺丝牙。
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