CN212202329U - 一种微型水力发电机 - Google Patents

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Abstract

一种微型水力发电机，由电机外壳、线圈模块以及叶轮组装而成，所述电机外壳内部为一容置空间，该容置空间被其内一横向挡片划分为两个空腔，分别为线圈腔和叶轮腔，所述横向挡片中心设有一穿孔，所述叶轮腔的侧壁上设有至少一个进水孔，所述线圈腔外壁与横向挡片连接处设有至少一个内凹部，该内凹部对应的横向挡片处留有空隙，利于进水孔通过此空隙沿着内凹部外侧导通形成向外的出水通道；一线圈模块被封胶密封设置于线圈腔内；一叶轮置于叶轮腔内，所述叶轮受外力可转动，且转动的同时带动线圈模块的输入轴一起转动进行发电，可对一发光模块提供电源；本专利依赖水流自身发电，节能环保，使用极为便利。

Description

一种微型水力发电机
技术领域
本实用新型涉及厨卫领域，特别是一种微型水力发电机。
背景技术
随着人民生活品质的提高，各种领域的使用进一步精细化，在厨卫领域中，亦随之产生了可出热水的洗浴、厨卫产品。
但在实际的使用过程中，在某些场景中，需要在用水的同时启动某些灯光效果(照明或是视觉效果)；或因热水的温度不好控制，在出水过程中，尤其是刚刚打开出水装置时，突然流出的热水有可能烫伤使用者，需要有水温指示的效果；但现有的技术中要满足这些设计要求，需要额外设计电路，特别需要专门的电源(或电池)实现供电，在实际应用会增加成本。
现有发明人设计出利用水流冲击进行发电的微型发电机，但现有的技术中很多设计为一体式模块，不利于拆卸和更换；有些将其中的叶轮的设计为与叶轮的转轴垂直的形态(常规直片结构叶轮)，例如中国专利CN203067162U，不利于水流冲击面积的增大，冲击效果不佳；还有一些将冲击叶轮的水流设置为顶部进水，顶部进水其水流对于叶轮的叶片冲击力方向为斜向下方向，冲击效果不佳。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可依赖水流自行发电的微型水力发电机。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案为：一种微型水力发电机，由电机外壳、线圈模块以及叶轮组装而成，所述电机外壳内部为一容置空间，该容置空间被其内一横向挡片划分为两个空腔，分别为线圈腔和叶轮腔，所述横向挡片中心设有一穿孔，所述叶轮腔的侧壁上设有至少一个进水孔，所述线圈腔外壁与横向挡片连接处设有至少一个内凹部，该内凹部对应的横向挡片处留有空隙，利于进水孔通过此空隙沿着内凹部外侧导通形成向外的出水通道；
一线圈模块密封地封装于线圈腔内，所述线圈模块能够通过其上输入轴转动而驱动发电并输出，线圈模块的输入轴穿过横向挡片上的穿孔并与叶轮连接；线圈模块的输出端穿出封胶；
一叶轮置于叶轮腔内，所述叶轮受外力可转动，且转动的同时带动线圈模块的输入轴一起转动；所述叶轮腔外端有一叶轮盖。
进一步，另设有一发光模块，所述发光模块设有电路板、指示灯以及透明灯罩，所述电路板上设有指示灯，电路板携带指示灯被透明地封装，密封设置于透明灯罩内，用于密封封装电路板及指示灯的结构为透明结构，电路板之电源输入端与电路板连接并延伸出与线圈模块的输出端电连接。
进一步，电路板上有一密封电路延伸至透明结构外，该密封电路与一热敏电阻相连接，所述电路板通电后可根据热敏电阻之接触的不同水温控制指示灯显示不同颜色之灯光；所述透明灯罩上设有一穿孔，所述热敏电阻密封穿设于此穿孔，通过该穿孔露出透明灯罩外以感知外部水温。
进一步，所述发光模块与电机外壳可拆卸的密封装配在一起，且发光模块装配于电机外壳靠近线圈腔的一端。
进一步，所述电机外壳朝向发光模块的一端外壁设有一圈凹槽，一密封圈卡置于此凹槽，发光模块的透明灯罩内壁设有台阶沿，电机外壳伸入透明灯罩内且顶靠于台阶沿，透明灯罩夹紧凹槽内的密封圈与电机外壳实现密封装配；所述透明灯罩对应密封圈的内壁处设有若干凸点，所述凸点的两侧设有凹缝，利于密封装配过程中排气。
进一步，所述电机外壳外壁设有向外延伸的卡扣结构，发光模块对应的装配位置设有与之对应的卡扣孔，当所述发光模块与电机外壳装配在一起时，卡扣结构扣合于卡扣孔内，实现稳定的装配。
进一步，所述线圈模块的输出端，穿出封胶外接有一接线端子A，所述电路板之电源输入端穿出封胶外亦接有一接线端子B，接线端子A和接线端子B可通过拔插实现电路的接通和断开。
进一步，所述叶轮，其有一锥形底座，锥形底座中心设有穿孔，线圈模块的输入轴插入该穿孔并与穿孔结构匹配且可受叶轮驱动而转动，多个叶片设于锥形底座上方，且从锥形底座上方的中心向外延伸分布，所述叶片为弧形；所述叶轮其叶片靠近叶轮盖的方向。
进一步，所述叶轮腔侧壁上的进水孔，设为斜切形式，从叶轮腔的外壁斜切入内，进水孔对着叶轮的叶片。
进一步，所述进水孔由外向的渐缩孔，其孔的横截面为锥形形状，锥形的尖端朝向叶轮的叶片。
进一步，所述叶轮腔的侧壁上设有四个平均分布的进水孔。
进一步，所述电机外壳的外壁设有装配结构，用于将此微型水力发电机装配于需要的位置。
进一步，所述装配结构为电机外壳外壁的环形凹槽，利用环形凹槽内设一O环与所需装配的结构实现装配。
采用上述方案后，由于利用了水流冲击叶轮转动带动线圈模块发电，而线圈模块通过封胶密封于电机外壳内，较为容易的实现了密封效果，所产生的电流进一步连接发光模块；而发光模块内亦利用透明封胶将电路板和指示灯密封于内部，仅依赖向外延伸的电源输入端从线圈模块处获得控制电流，可实现照明等功能；又可依赖热敏电阻来采集水温，以指示灯之不同颜色来显示水温，使得该使用极为便利，大大提高了安全性。
附图说明
图1是本实用新型实施例的爆炸示意图一；
图2是本实用新型实施例的电机外壳结构示意图一；
图3是本实用新型实施例的电机外壳结构示意图二；
图4是本实用新型实施例的电机外壳剖面示意图一；
图5是本实用新型实施例的电机外壳剖面示意图二；
图6是本实用新型实施例的爆炸示意图二；
图7是本实用新型实施例的透明灯罩示意图一；
图8是本实用新型实施例的透明灯罩示意图二；
图9是本实用新型实施例的剖面示意图一；
图10是本实用新型实施例的剖面示意图二；
图11是本实用新型实施例的工作原理示意图一；
图12是本实用新型实施例的工作原理示意图二；
图13是本实用新型实施例的拆分示意图；
图14是本实用新型实施例的组装示意图
图15是背景技术中常规直片结构叶轮的示意图；
图16是本实用新型实施例的叶轮结构示意图；
图17为表1的输出电压对比图；
图18为背景技术中顶部进水的示意图；
图19、图20为图18中的叶轮受力示意图；
图21为本实用新型实施例的叶轮进水受力示意图；
图22为图21中的叶轮受力示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
实施例：
如图1-13所示，一种微型水力发电机，由电机外壳1、线圈模块2以及叶轮3组装而成，所述电机外壳1内部为一容置空间11，如图4、5所示，该容置空间11被其内一横向挡片12划分为两个空腔，分别为线圈腔13和叶轮腔14，所述横向挡片12中心设有一穿孔121，所述叶轮腔14的侧壁上设有多个进水孔141，所述进水孔141设为斜切形式，从叶轮腔14的外壁斜切入内；所述线圈腔13的外壁与横向挡片12连接处设有两个相对的内凹部131，两个内凹部131对应的横向挡片12处留有空隙122，进水孔141从两空隙122向两个内凹部131外侧导通进而形成向外的水路；
如图9、10所示，一线圈模块2被封胶20密封封装于线圈腔13内，所述线圈模块2能够通过其上输入轴21转动而驱动发电并输出，线圈模块2的输入轴21穿过横向挡片12上的穿孔121并与叶轮腔14内的叶轮3连接；线圈模块2的输出端22穿出封胶20外接有一接线端子A；
一叶轮3置于叶轮腔14内，所述叶轮3受外力可转动，且转动的同时带动线圈模块2的输入轴21一起转动；所述叶轮腔14外端有一叶轮盖142。所述叶轮3，其有一锥形底座31，锥形底座31中心设有穿孔311，多个叶片312设于锥形底座31上方，且从锥形底座31上方的中心向外弧形延伸分布；所述叶轮3其叶片312朝向叶轮盖142的方向设置于叶轮腔14内；线圈模块2的输入轴21插入叶轮3的穿孔311并与穿孔311结构匹配且可受叶轮3驱动而转动。
如图21所示，所述叶轮腔14的侧壁上设有四个平均分布的进水孔141，进水孔141设为斜切形式，从叶轮腔14的外壁斜切入内，进水孔141对着叶轮3的叶片312；所述进水孔141为由外向内的渐缩孔141，其孔的横截面为锥形形状，锥形的尖端1411朝向叶轮3的叶片312；这样的设计其作用在于为水流提供导向作用，使得水流能够直接冲击叶轮3的叶片312，且渐缩孔141的设计能够提高水流的流速和冲击力，对叶片312的冲击效果尤佳，利于叶轮3的快速转动产生发电效果。
一发光模块4，所述发光模块4设有电路板41、指示灯42以及一透明灯罩44，所述电路板41上设有指示灯42，电路板41携带指示灯42被透明封胶40密封地封装于透明灯罩44内，电路板41之电源输入端与电路板连接并延伸出透明封胶40外接有一接线端子B，接线端子B和接线端子A可通过拔插实现电路的接通和断开；以此来实现线圈模块2与电路板41的电连接和断开。
所述发光模块4与电机外壳1可拆卸的密封装配在一起，且发光模块4装配于电机外壳1靠近线圈腔13的一端；具体为，如图13、14所示，所述电机外壳1的外壁设有向外延伸的卡扣结构18，发光模块4对应的装配位置设有与之对应的卡扣孔45，当所述发光模块4与电机外壳1装配在一起时，卡扣结构18扣合于卡扣孔45内，实现稳定的装配；所述电机外壳1朝向发光模块4的一端外壁设有一圈凹槽15，如图1所示，一密封圈151卡置于此凹槽15内，发光模块4的透明灯罩44内壁对应位置设有台阶沿442，如图8所示，电机外壳1的线圈腔13一端伸入透明灯罩44内且顶靠于台阶沿442，透明灯罩44夹紧凹槽15内的密封圈151与电机外壳1实现密封装配；所述透明灯罩44对应密封圈151的内壁处设有若干凸点443，如图7、8所示，所述凸点443的两侧设有凹缝444，利于密封装配过程中凸点443经由密封圈151时起翘，透明灯罩44内的空气从凸点443两侧的凹缝444往外排出，避免装配过程“憋气”问题，使得装配更为轻松便利；同时装配完成后，凸点443卡和于密封圈151下侧，保证装配的紧合度和牢固度；所述发光模块4与电机外壳1亦便于拆卸，以利于需要时拆卸更换或是维修。
所述电机外壳1的外壁设有装配结构，用于将此微型水力发电机装配于需要的位置；所述装配结构为电机外壳1外壁的环形凹槽17，利用环形凹槽17内设一O环16与所需装配的结构实现装配。
在实际使用中，将此微型水力发电机装配于水流经过的位置，例如(花洒、龙头等内管)将灯罩部分暴露于可视位置，进水孔141置于水流冲入的位置；
如图11、12所示，当水流流动时，水流冲进叶轮腔14的侧壁上的多个斜切形式的进水孔141进一步切入叶轮腔14内，顺势冲击其内叶轮3的叶片312，进而带动叶轮3转动，叶轮3转动的同时驱动线圈模块2的输入轴21转动，进而促成线圈模块2发电；所产生电流通过线圈模块2的输出端22的接线端子A进一步传输到与之插合的接线端子B，以实现对发光模块4的供电；发光模块4上的指示灯42可根据需要设置多色变化或是单一颜色，由于透明灯罩44和透明封胶40都是透明的，不影响指示灯42的照明或显示，以满足照明或美观需求。
进入叶轮腔14内部的水流，从横向挡片12的两个空隙122向两个内凹部131导通进而从两个内凹部131向外流出，形成向外的水路；持续的水流进出，可促进线圈模块2持续发电，以实现对发光模块4的持续供电。
在某些实施例中，亦可增加热敏电阻43的设置，如图12、13所示，电路板41上有一密封电路延伸至透明封胶40外，与一热敏电阻43相连接，所述透明灯罩44上设有一穿孔441，所述热敏电阻43密封穿设于此穿孔441，通过该穿孔441露出透明灯罩44外以感知外部水温，所述电路板41通电后可根据热敏电阻43之接触的不同温度控制指示灯42显示不同颜色之灯光。
发光模块4通电后可根据热敏电阻43所接触的水温来显示指示灯42的颜色，由于透明灯罩44和透明封胶40都是透明的，不影响从外部观察指示灯42的颜色，以便使用者判断当前水温，避免烫伤，亦可设置合适水温的指示灯42显示，便于使用者判断合适的水温。
依照热敏电阻43的感应温度对指示灯42的颜色进行调控为常规技术，此处无需进一步赘述。
下表1所示，为图16中本专利的“弧形叶片+锥形底盘结构叶轮”与图15中背景技术的“常规直片结构叶轮”的电压输出做对比实验的实验数据。
实验条件为同一台设备，同一测试工具，同一电机测试，同一负载(200欧姆)，得出下表1数据；
表1“弧形叶片+锥形底盘结构叶轮”与“常规直片结构叶轮”电压输出对比实验
Figure BDA0002442416280000061
以上表1数据证明，本专利的“弧形叶片+锥形底盘结构叶轮”比在先对比技术的“常规直片结构叶轮”，输出的电压高出35％-46％之间，将表1数据制出对比图表，如图17所示，可以看出在同等条件下，线A的输出电压明显高于线B的输出电压，说明本专利产品的性能有明显的提高；
再进一步分析当水流冲击作用在叶轮的力相同，且其他条件相同情况下，背景技术中将冲击叶轮的水流设置为顶部进水与本专利中水流设置为侧边进水，其冲击效果的不同：
如图18-20所示，为顶部进水的示意图；水流通过斜上方进入后，其冲击力F1被分解为三个方向，如图20所示，朝向叶轮转动方向的力F12＝F1乘以sinX°；比F1明显减小；
如图21-22所示，为本专利中水流设置侧边进水的结构，如图22所示，其中朝向叶轮转动方向的力F’12＝F’1；与F1相同；
意味着，相同条件下，侧边进水的冲击效果优于顶部进水的冲击效果，因此侧边进水的发电效果优于顶部进水的发电效果。
通过以上验证，可以说明本专利的微型水力发电机其设计尤为合理，既可满足可拆卸的便利性，又通过对细部(叶轮等结构)的调整，使得该专利的发电效果优于现有的同类产品。
本专利可利用应用场景中自身带有的水流特点，利用水流实现自身发电以实现温度显示，或是照明等电应用，具有较高的安全性，且不需另外设置额外电源(电池、电路)等，环保节能，适于行业的推广。
本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本说明书的描述中，结合实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种微型水力发电机，由电机外壳、线圈模块以及叶轮组装而成，其特征在于：所述电机外壳内部为一容置空间，该容置空间被其内一横向挡片划分为两个空腔，分别为线圈腔和叶轮腔，所述横向挡片中心设有一穿孔，所述叶轮腔的侧壁上设有至少一个进水孔，所述线圈腔外壁与横向挡片连接处设有至少一个内凹部，该内凹部对应的横向挡片处留有空隙，利于进水孔通过此空隙沿着内凹部外侧导通形成向外的出水通道；
一线圈模块密封地封装于线圈腔内，所述线圈模块能够通过其上输入轴转动而驱动发电并输出，线圈模块的输入轴穿过横向挡片上的穿孔并与叶轮连接；线圈模块的输出端穿出封装；
一叶轮置于叶轮腔内，所述叶轮受外力可转动，且转动的同时带动线圈模块的输入轴一起转动；所述叶轮腔外端有一叶轮盖。
2.如权利要求1所述的一种微型水力发电机，其特征在于：另设有一发光模块，所述发光模块设有电路板、指示灯以及透明灯罩，所述电路板上设有指示灯，电路板携带指示灯被透明地封装，密封设置于透明灯罩内，电路板之电源输入端与电路板连接并延伸出与线圈模块的输出端电连接。
3.如权利要求2所述的一种微型水力发电机，其特征在于：电路板上有一密封电路延伸至透明结构外，该密封电路与一热敏电阻相连接，所述电路板通电后可根据热敏电阻之接触的不同水温控制指示灯显示不同颜色之灯光；所述透明灯罩上设有一穿孔，所述热敏电阻密封穿设于此穿孔，通过该穿孔露出透明灯罩外以感知外部水温。
4.如权利要求2所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述发光模块与电机外壳可拆卸的密封装配在一起，且发光模块装配于电机外壳靠近线圈腔的一端。
5.如权利要求4所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述电机外壳朝向发光模块的一端外壁设有一圈凹槽，一密封圈卡置于此凹槽，发光模块的透明灯罩内壁设有台阶沿，电机外壳伸入透明灯罩内且顶靠于台阶沿，透明灯罩夹紧凹槽内的密封圈与电机外壳实现密封装配；所述透明灯罩对应密封圈的内壁处设有若干凸点，所述凸点的两侧设有凹缝，利于密封装配过程中排气。
6.如权利要求4所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述电机外壳外壁设有向外延伸的卡扣结构，发光模块对应的装配位置设有与之对应的卡扣孔，当所述发光模块与电机外壳装配在一起时，卡扣结构扣合于卡扣孔内，实现稳定的装配。
7.如权利要求2所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述线圈模块的输出端，穿出封胶外接有一接线端子A，所述电路板之电源输入端穿出封胶外亦接有一接线端子B，接线端子A和接线端子B可通过拔插实现电路的接通和断开。
8.如权利要求1所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述叶轮，其有一锥形底座，锥形底座中心设有穿孔，线圈模块的输入轴插入该穿孔并与穿孔结构匹配且可受叶轮驱动而转动，多个叶片设于锥形底座上方，且从锥形底座上方的中心向外延伸分布，所述叶片为弧形；所述叶轮其叶片靠近叶轮盖的方向。
9.如权利要求8所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述叶轮腔侧壁上的进水孔，设为斜切形式，从叶轮腔的外壁斜切入内，进水孔对着叶轮的叶片。
10.如权利要求9所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述进水孔为由外向内的渐缩孔，其孔的横截面为锥形形状，锥形的尖端朝向叶轮的叶片。
11.如权利要求1所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述叶轮腔的侧壁上设有四个平均分布的进水孔。
12.如权利要求1所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述电机外壳的外壁设有装配结构，用于将此微型水力发电机装配于需要的位置。
13.如权利要求12所述的一种微型水力发电机，其特征在于：所述装配结构为电机外壳外壁的环形凹槽，利用环形凹槽内设一O环与所需装配的结构实现装配。
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