CN117543878A - 一种新型水力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型水力发电机，涉及水利发电技术领域。本发明包括线圈架和转轴，转轴设置于线圈架的中轴位置，转轴的上端延伸至线圈架的外侧并连接有扇轮，转轴的下端套设有下轴套，下轴套的外侧套设有下橡胶套，下轴套的底部内侧设有呈圆球形状的凸起部，转轴分别与下轴套的内侧壁以及凸起部滑动连接，下橡胶套的内外两侧分别与下轴套和线圈架紧密连接，所述下橡胶套和上橡胶套的中心位置设有镂空孔，下轴套可以通过自身的自润性使转轴转动时降低噪音以及磨损，当线圈架出现轻微变形时，下橡胶套可以通过自身的形变能力与线圈架相适应，从而可以保证转轴的同心度，发电机整机的工作更加稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及水利发电技术领域，具体涉及一种新型水力发电机。
背景技术
近年来水力发电技术已被应用到生活电器领域中，例如具有发光、发声、温度显示的水力发电龙头和水力发电花洒。
公告号为CN210003445U的专利文件公开了“一种微型水力发电机”，其具体内容包括“转轴、磁性转子、轴承及线圈均内置与线圈壳体内，转轴通过上、下排布的轴承进行轴向定位并带动磁性转子的转动，使线圈产生切割磁力线从而产生电能”。
现有的微型水力发电机的转轴与线圈壳体之间的连接位置通常通过轴承和金属滚珠连接配合，转轴与金属滚珠之间容易形成噪音和磨损，当线圈壳体出现轻微变形时，容易影响转轴工作的同心度，因此需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种新型水力发电机，降低转轴工作时的噪音和磨损度，提高转轴工作时的同心度。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种新型水力发电机，包括线圈架、转轴与壳体，所述转轴设置于线圈架的中轴位置，转轴的上端延伸至线圈架的外侧并连接有扇轮，所述转轴的下端套设有下轴套，所述下轴套的外侧套设有下橡胶套，下轴套的底部内侧设有呈圆球形状的凸起部，转轴分别与下轴套的内侧壁以及凸起部滑动连接，所述下橡胶套的内外两侧分别与下轴套和线圈架紧密连接；
所述壳体设置在线圈架的外侧，所述壳体的上侧连接有上盖，所述上盖与壳体之间形成动能腔，所述扇轮设置于动能腔内，上盖对应动能腔的上侧位置设有若干个进水口，壳体对应动能腔的侧壁位置设有若干个出水口，所述进水口的总截面面积小于出水口的总截面面积。
进一步地，所述转轴对应线圈架上侧的位置套设有上轴套，所述上轴套的外侧套设有上橡胶套，转轴的上端由下至上依次穿过上轴套、上橡胶套和线圈架向外延伸，转轴与上轴套的内侧壁滑动连接，所述上橡胶套的内外两侧分别与上轴套和线圈架紧密连接；
所述下橡胶套和上橡胶套的中心位置设有供转轴穿过的镂空孔，下橡胶套与上橡胶套的结构相同。
进一步地，所述扇轮包括有接头部，所述接头部能套接在转轴上，所述接头部的外侧设有挡水底板和若干个叶片，所述叶片分别与接头部和挡水底板连接，所述挡水底板的截面呈由内向外朝线圈架方向倾斜设置的伞型形状；
所述转轴通过二氧化锆加工成型，所述扇轮为一体成型结构，扇轮的表面涂设有不沾涂层。
进一步地，所述转轴的外侧套接有磁铁，所述转轴与磁铁之间设有注塑填充层，所述注塑填充层分别与转轴和磁铁紧密连接；
所述转轴与磁铁上均设有填充凹口，所述注塑填充层与填充凹口紧密连接配合。
进一步地，所述线圈架上端与下端均设有两组接线插针，所述接线插针的一端与线圈架固定连接，接线插针的另一端向外延伸设置。
进一步地，所述接线插针为金属铁材质，接线插针设置于线圈架的下端，两个接线插针之间的连线经过线圈架的中心位置；
所述线圈架上设有线圈绕组，所述线圈绕组的出线端与接线插针连接固定，所述接线插针的底部连接有防水接头。
进一步地，所述壳体内设有用于安装线圈架的装配腔，所述装配腔内设有卡槽和倒扣部，所述卡槽沿竖向设置在装配腔的内壁位置上，线圈架嵌入卡槽并沿卡槽进入装配腔，装配腔内填充有环氧密封层，所述倒扣部设置在装配腔的内侧壁上并呈凸起形状，所述环氧密封层与倒扣部的上下两侧密封连接配合。
进一步地，所述上盖设有若干个竖直向下凹且沿周向分布的进水槽，每个进水槽的侧壁上设有对应的进水口，进水槽对应进水口的端部位置具有导向板，导向板朝上盖内侧的投影与进水口至少部分重叠，相邻的进水槽通过导向板间隔设置。
进一步地，所述上盖设有若干个呈扇叶状且沿周向分布的导流板，前一个导流板的下侧与后一个导流板的上侧之间形成进水口。
进一步地，所述倒扣部设置有两组，两组所述倒扣部的内部均开设有管孔，所述管孔的内部均贯穿插接有冷却管，所述动能腔的内底部开设有两组冷却水口，且冷却水口靠近出水口，所述冷却水口呈漏斗状设计，所述冷却管的另一端与所述冷却水口相连通，且两组冷却管交叉分布，两组所述冷却管的长度大于装配腔的长度。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过下轴套的设置可以通过自身的自润性使转轴转动时降低噪音以及磨损。
2、本发明在线圈架出现轻微变形时，下橡胶套可以通过自身的形变能力与线圈架相适应，从而可以保证转轴的同心度，发电机整机的工作更加稳定可靠。
3、本发明通过进水口与出水口配合设置，可以使水流更加快速地通过动能腔，避免在动能腔内积聚而增加阻力，从而提高水流在动能腔内带动扇轮的效率，提高发电效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例剖面示意图；
图2是本发明第一实施例分解示意图一；
图3是本发明第一实施例分解示意图二；
图4是本发明第一实施例结构示意图一；
图5是本发明第一实施例结构示意图二；
图6是本发明第一实施例扇轮结构示意图一；
图7是本发明第一实施例扇轮结构示意图二；
图8是本发明第一实施例壳体结构示意图；
图9是本发明第一实施例上盖结构示意图一；
图10是本发明第一实施例上盖结构示意图二；
图11是本发明第二实施例结构示意图；
图12是本发明第三实施例结构示意图一；
图13是本发明第三实施例结构示意图二。
附图标记：1、线圈架；11、接线插针；2、转轴；21、填充凹口；3、扇轮；31、接头部；32、挡水底板；33、叶片；41、下轴套；411、凸起部；42、上轴套；51、下橡胶套；511、镂空孔；52、上橡胶套；6、磁铁；7、注塑填充层；8、壳体；81、卡槽；82、倒扣部；83、环氧密封层；84、出水口；85、管孔；86、冷却管；87、冷却水口；9、上盖；91、进水口；92、进水槽；93、导向板；94、导流板。
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。
依本发明一较佳实施例的一种新型水力发电机将在以下被详细地阐述。
实施例一
如图1-图10所示，一种新型水力发电机，包括线圈架1、转轴2与壳体8，转轴2设置于线圈架1的中轴位置，转轴2的上端延伸至线圈架1的外侧并连接有扇轮3，转轴2的下端套设有下轴套41，下轴套41的外侧套设有下橡胶套51，下轴套41的底部内侧设有呈圆球形状的凸起部411，转轴2分别与下轴套41的内侧壁以及凸起部411滑动连接，下橡胶套51的内外两侧分别与下轴套41和线圈架1紧密连接；
壳体8设置在线圈架1的外侧，壳体8的上侧连接有上盖9，上盖9与壳体8之间形成动能腔，扇轮3设置于动能腔内，上盖9对应动能腔的上侧位置设有若干个进水口91，壳体8对应动能腔的侧壁位置设有若干个出水口84，进水口91的总截面面积小于出水口84的总截面面积。
通过进水口91的设置，可以使水流更加快速地通过动能腔，避免在动能腔内积聚而增加阻力，从而提高水流在动能腔内带动扇轮3的效率，提高发电效率，同时进水口91的总截面面积小于出水口84的总截面面积比，使进水孔91水小压力大，动力大，经过风轮流出水压力也大，只有出水口84出水孔大，才能快速泄水，不致于堵水，防止积水回流影响扇轮3转速；
下橡胶套51的内外两侧分别与下轴套41和线圈架1紧密连接，下轴套41采用二氧化锆制成，二氧化锆是一种耐高温耐磨损、耐腐蚀、耐搪瓷、高硬度、高熔点、强韧性的无机非金属材料，因此下轴套41可以通过自身的自润性使转轴2转动时降低噪音以及磨损，由于该发电机为小型发电机，因此其发电驱动力不大，且下橡胶套51的内外两侧分别与下塑料套41和线圈架1紧密连接，下橡胶套51安装时被挤压的紧紧的，正常运转时不会导致转轴出现晃动，只有在线圈架1出现轻微变形时，想要使线圈架1产生的形变，需要较大的力才能实现，该力远大于发电驱动力，才会挤压下橡胶套51，可实现细微自调整，从而可以保证转轴2的同心度，发电机整机的工作更加稳定可靠。
进一步地，转轴2对应线圈架1上侧的位置套设有上轴套42，上轴套42的外侧套设有上橡胶套52，转轴2的上端由下至上依次穿过上轴套42、上橡胶套52和线圈架1向外延伸，转轴2与上轴套42的内侧壁滑动连接，上橡胶套52的内外两侧分别与上轴套42和线圈架1紧密连接，使转轴2上下两侧在转动时更加稳定。
下橡胶套51和上橡胶套52的中心位置设有供转轴2穿过的镂空孔511，下橡胶套51与上橡胶套52的结构相当，使下橡胶套51和上橡胶套52可以相互通用，提高零配件的通用性，降低生产成本。
进一步地，扇轮3包括有接头部31，接头部31能套接在转轴2上，接头部31的外侧设有挡水底板32和若干个叶片33，分别与接头部31和挡水底板32连接，挡水底板32的截面呈由内向外朝线圈架1方向倾斜设置的伞型形状，使水流可以更加充分地与扇轮3接触作用，从而通过整机的发电量；
转轴2通过二氧化锆加工成型，二氧化锆是一种高性能陶瓷材料，使转轴2可以具有较高的结构强度，更加耐磨不容易被划伤；转轴2还具有良好的耐腐蚀性能，转轴2抗拉强度和抗压强度更高，可以承受大量的应力，而且使转轴2对人体组织无毒、无害、无过敏反应，扇轮3为一体成型结构，扇轮3的表面涂设有不沾涂层(图中未画出)，避免扇轮3上积聚污垢和淤泥，从而保证挡水底板32可以不受污垢和淤泥影响且可以正常地与水流充分接触作用；
且不沾涂层为聚四氟乙烯材质，使扇轮3的表面光滑无孔，不会黏附任何物质，因此具有很好的不粘性能。
进一步地，转轴2的外侧套接有磁铁6，转轴2与磁铁6之间设有注塑填充层7，注塑填充层7分别与转轴2和磁铁6紧密连接，相比于通过打胶的方式实现转轴2和磁铁6的固定，注塑填充层7可以提高转轴2和磁铁6之间连接的稳定性，使两者不容易发生松脱移位；
转轴2与磁铁6上设有填充凹口21，注塑填充层7与填充凹口21紧密连接配合，提高注塑填充层7与转轴2和磁铁6的连接强度。进一步降低转轴2与磁铁6发生松脱移位的机会。
进一步地，线圈架1上端与下端均设有两组接线插针11，接线插针11的一端与线圈架1固定连接，接线插针11的另一端向外延伸设置，线圈架1在绕线的过程中，线圈绕组(图中未画出)的首尾两端线束可以固定在接线插针11上，解决了绕线过程线束的首尾两端固定困难的问题。
进一步地，接线插针11为金属铁材质，使线束的首尾两端可以通过焊接的方式与接线插针11实现连接固定；
接线插针11设置于线圈架1的下端，方便接线插针11可以直接与外部接线结构连接。
两个接线插针11之间的连线经过线圈架1的中心位置，使接线插针11的位置正好与线圈绕组的线束首尾两端位置对应，使线束的首尾两端更容易与两个接线插针11连接配合。
进一步地，线圈架1上设有线圈绕组，线圈绕组的出线端与接线插针11连接固定，接线插针11的底部连接有防水接头，可以更好地适应发电机的应用场景。
进一步地，线圈架1的外侧设有壳体8，壳体8内设有用于安装线圈架1的装配腔，装配腔内设有卡槽81和倒扣部82，卡槽81沿竖向设置在装配腔的内壁位置上，线圈架1嵌入卡槽81并沿卡槽81进入装配腔，提高线圈架1与壳体8的安装精度。
装配腔内填充有环氧密封层83，倒扣部82设置在装配腔的内侧壁上并呈凸起形状，环氧密封层83与倒扣部82的上下两侧密封连接配合，环氧密封层83可以进一步对线圈架1和壳体8起到固定的效果，同时起到防水密封的效果。而当环氧密封层83冷却收缩后，由于其与壳体8的材质不同，容易脱落，设置倒扣部82可以避免环氧密封层83因收缩而脱落。
进一步地，上盖9设有若干个竖直向下凹且沿周向分布的进水槽92，进水槽92优先设置三组，每个进水槽92的侧壁上设有对应的进水口91，进水槽92对应进水口91的端部位置具有导向板93，导向板93朝上盖9内侧的投影与进水口91至少部分重叠，相邻的进水槽92通过导向板93间隔设置，上盖9的结构相对较低，可以相对降低加工成本。
实施例二，与实施例一不同的是，提供另一种上盖9结构；
如图11所示，上盖9设有若干个呈扇叶形状且沿周向分布的导流板94，导流板94优先设置三组，前一个导流板94的下侧与后一个导流板94的上侧之间形成进水口91。
本实施例与第一实施例的不同在于：本新型水力发电机的上盖9设有若干个呈涡扇形状且沿周向分布的导流板94，前一个导流板94的下侧与后一个导流板94的上侧之间形成进水口91，水流经过导流板94的作用后进入动能腔后具有旋转形成漩涡的趋势，可以提高水流作用在扇轮3上的动能，从而提高发电效率。
实施例三，与实施例一不同的是，提供另一种壳体8结构；
如图12、图13所示，倒扣部82设置有两组，两组倒扣部82的内部均开设有管孔85，管孔85的内部均贯穿插接有冷却管86，动能腔的内底部开设有两组冷却水口87，且冷却水口87靠近出水口84，冷却水口87呈漏斗状设计，冷却管86的另一端与冷却水口87相连通，且两组冷却管86交叉分布，冷却管86的长度大于装配腔的长度。
安装时，将线圈架1插接在装配腔中，线圈架1推动冷却管86弯曲，由于冷却管86的长度大于装配腔的长度，因此有足够的弯曲余量，冷却管86沿着线圈架1外表面从上到下，同时两组冷却管86交叉分布，能提高与线圈架1外表面的接触面积，当环氧树脂浇筑在装配腔中后，冷却管86凝固在环氧树脂中，进一步防止环氧密封层83脱落，且可通过推动倒扣部82下方的冷却管86向装配腔中移动，能改变冷却管86冷却距离，进而能改变冷却效果，适用于不同环境使用；
使用时，通过出水口84的部分水流进入冷却水口87中，通过冷却水口进入冷却管86中，由于冷却管86紧贴线圈架1外侧，进而能带走线圈架1中的热量，对线圈架1进行冷却，防止其产生形变，同时保证线圈架1温度不会过高，进而使下轴套41和上轴套42不会软化，能提高下轴套41和上轴套42的使用寿命。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种新型水力发电机，包括线圈架(1)、转轴(2)与壳体(8)，所述转轴(2)设置于线圈架(1)的中轴位置，转轴(2)的上端延伸至线圈架(1)的外侧并连接有扇轮(3)，其特征在于，所述转轴(2)的下端套设有下轴套(41)，所述下轴套(41)的外侧套设有下橡胶套(51)，下轴套(41)的底部内侧设有呈圆球形状的凸起部(411)，转轴(2)分别与下轴套(41)的内侧壁以及凸起部(411)滑动连接，所述下橡胶套(51)的内外两侧分别与下轴套(41)和线圈架(1)紧密连接；
所述壳体(8)设置在线圈架(1)的外侧，所述壳体(8)的上侧连接有上盖(9)，所述上盖(9)与壳体(8)之间形成动能腔，所述扇轮(3)设置于动能腔内，上盖(9)对应动能腔的上侧位置设有若干个进水口(91)，壳体(8)对应动能腔的侧壁位置设有若干个出水口(84)，所述进水口(91)的总截面面积小于出水口(84)的总截面面积。
2.根据权利要求1所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述转轴(2)对应线圈架(1)上侧的位置套设有上轴套(42)，所述上轴套(42)的外侧套设有上橡胶套(52)，转轴(2)的上端由下至上依次穿过上轴套(42)、上橡胶套(52)和线圈架(1)向外延伸，转轴(2)与上轴套(42)的内侧壁滑动连接，所述上橡胶套(52)的内外两侧分别与上轴套(42)和线圈架(1)紧密连接；
所述下橡胶套(51)和上橡胶套(52)的中心位置设有供转轴(2)穿过的镂空孔(511)，下橡胶套(51)与上橡胶套(52)的结构相同。
3.根据权利要求1所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述扇轮(3)包括有接头部(31)，所述接头部(31)能套接在转轴(2)上，所述接头部(31)的外侧设有挡水底板(32)和若干个叶片(33)，所述叶片(33)分别与接头部(31)和挡水底板(32)连接，所述挡水底板(32)的截面呈由内向外朝线圈架(1)方向倾斜设置的伞型形状；
所述转轴(2)通过二氧化锆加工成型，所述扇轮(3)为一体成型结构，扇轮(3)的表面涂设有不沾涂层。
4.根据权利要求1所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述转轴(2)的外侧套接有磁铁(6)，所述转轴(2)与磁铁(6)之间设有注塑填充层(7)，所述注塑填充层(7)分别与转轴(2)和磁铁(6)紧密连接；
所述转轴(2)与磁铁(6)上均设有填充凹口(21)，所述注塑填充层(7)与填充凹口(21)紧密连接配合。
5.根据权利要求1所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述线圈架(1)上端与下端均设有两组接线插针(11)，所述接线插针(11)的一端与线圈架(1)固定连接，接线插针(11)的另一端向外延伸设置。
6.根据权利要求5所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述接线插针(11)为金属铁材质，接线插针(11)设置于线圈架(1)的下端，两个接线插针(11)之间的连线经过线圈架(1)的中心位置；
所述线圈架(1)上设有线圈绕组，所述线圈绕组的出线端与接线插针(11)连接固定，所述接线插针(11)的底部连接有防水接头。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述壳体(8)内设有用于安装线圈架(1)的装配腔，所述装配腔内设有卡槽(81)和倒扣部(82)，所述卡槽(81)沿竖向设置在装配腔的内壁位置上，线圈架(1)嵌入卡槽(81)并沿卡槽(81)进入装配腔，装配腔内填充有环氧密封层(83)，所述倒扣部(82)设置在装配腔的内侧壁上并呈凸起形状，所述环氧密封层(83)与倒扣部(82)的上下两侧密封连接配合。
8.根据权利要求7所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述上盖(9)设有若干个竖直向下凹且沿周向分布的进水槽(92)，每个进水槽(92)的侧壁上设有对应的进水口(91)，进水槽(92)对应进水口(91)的端部位置具有导向板(93)，导向板(93)朝上盖(9)内侧的投影与进水口(91)至少部分重叠，相邻的进水槽(92)通过导向板(93)间隔设置。
9.根据权利要求7所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述上盖(9)设有若干个呈扇叶状且沿周向分布的导流板(94)，前一个导流板(94)的下侧与后一个导流板(94)的上侧之间形成进水口(91)。
10.根据权利要求7所述的一种新型水力发电机，其特征在于，所述倒扣部(82)设置有两组，两组所述倒扣部(82)的内部均开设有管孔(85)，所述管孔(85)的内部均贯穿插接有冷却管(86)，所述动能腔的内底部开设有两组冷却水口(87)，且冷却水口(87)靠近出水口(84)，所述冷却水口(87)呈漏斗状设计，所述冷却管(86)的另一端与所述冷却水口(87)相连通，且两组冷却管(86)交叉分布，两组所述冷却管(86)的长度大于装配腔的长度。
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