專(zhuān)利名稱(chēng)：微型水力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微型水力發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置可以將水流能量轉(zhuǎn)換為 電能，供給熱水器穩(wěn)定而足夠的電流。
背景技術(shù)：
利用水力發(fā)電裝置供給熱水器電流的目的在于去除與熱水器的電源相關(guān)的 一切維修工作，倘若要定期更換部品的話，就失去設(shè)置發(fā)電裝置的意義。中國(guó)臺(tái)灣第卯202944、 92209183、 93208366及93208865號(hào)專(zhuān)利案所揭示的 水力發(fā)電裝置，正是利用流經(jīng)熱水器輸水管路的水驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)，再由水輪機(jī)帶動(dòng) 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流，向熱水器的電子部品供電，達(dá)到去除更換電池的不便。上述發(fā)電機(jī)實(shí)際上都以一對(duì)靜止的電刷騎動(dòng)于導(dǎo)電環(huán)上，電刷連續(xù)地和導(dǎo)電 環(huán)作滑動(dòng)接觸，因而有磨損的問(wèn)題；換言之，因?yàn)樯鲜瞿p導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的壽命很 早結(jié)束，形成無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要免維修的目的，違反上述利用水力發(fā)電達(dá)到電源 免維修的目的。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種微型水力發(fā)電裝置，可以供給熱水器一平穩(wěn)而 足夠的直流電，而且長(zhǎng)期間維持發(fā)電的功能，真正實(shí)現(xiàn)免維修的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案 一種微型水力發(fā)電裝置， 其特征在于，它包含 一外殼，具有一引導(dǎo)水流過(guò)的流通路，并具有一轉(zhuǎn)子室及 一定子室被一徑向殼壁密封地隔開(kāi)； 一轉(zhuǎn)子，支持于轉(zhuǎn)子室旋轉(zhuǎn)，具有一葉輪， 及若干磁鐵按N、 S極交錯(cuò)設(shè)置在葉輪的相對(duì)端，組成需要的磁場(chǎng)；至少兩定子， 固定于定子室內(nèi)，每一定子包含一鐵心及一纏繞在鐵心上的線圈；該至少兩定子 中有一定子的鐵心的中心部面對(duì)一磁鐵，而且至少有一定子的鐵心的中心部面對(duì) 另外兩相鄰的磁鐵。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型微型水力發(fā)電裝置由于采用以上設(shè)計(jì)方 案，當(dāng)在轉(zhuǎn)子的葉輪接受水流沖擊而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)乃同轉(zhuǎn)，使靜 止的線圈切斷運(yùn)動(dòng)的磁力線，因而在線圈上感應(yīng)一交流電，并經(jīng)整流、濾波及穩(wěn) 壓后，輸出一平穩(wěn)而足夠的直流電。因此，本實(shí)用新型可以供給熱水器一平穩(wěn)而 足夠的直流電，而且長(zhǎng)期間維持發(fā)電的功能，真正實(shí)現(xiàn)免維修的目的。


圖1為依據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例而成的微型水力發(fā)電裝置外觀圖。圖2為本實(shí)用新型的軸方向(水流方向)剖面圖，其中箭頭表示水流。 圖3為本實(shí)用新型的組件分解圖。 圖4為沿圖2中4-4線的剖面圖。圖5為與圖2近似的剖面圖，顯示節(jié)流閥打開(kāi)時(shí)的情形。 圖6為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例軸方向(水流方向)剖面圖。
具體實(shí)施方式
為便于進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的目的手段，茲附以較佳實(shí)施例圖詳細(xì)說(shuō)明如后在圖1中，顯示一微型水力發(fā)電裝置IO的外觀，圖2為其軸方向(水流方向) 的內(nèi)部形狀，圖3表示其組件分解狀態(tài)，圖4為其徑方向的內(nèi)部形狀，可供說(shuō)明 本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，其中有關(guān)上、下、左、右的方向系以圖2為參考基準(zhǔn)。 該水力發(fā)電裝置IO包含一外殼，由上殼體11和下殼體12上下組合而成，上殼 體11的內(nèi)部具有一轉(zhuǎn)子室13及一定子室14，被一徑向殼壁15密封地隔開(kāi)，并 有一自徑向殼壁15中央突出于定子室14的隔離罩16，該隔離罩16內(nèi)部所界定 的空間17構(gòu)成轉(zhuǎn)子室13的一部分；外側(cè)提供一流入側(cè)接頭18，用來(lái)連接熱水 器的輸水管路(圖未示)，該流入側(cè)接頭18具有一溝通轉(zhuǎn)子室13的流入口 19。下 殼體12的內(nèi)部界定出一節(jié)流闊室20，用來(lái)安裝一節(jié)流閥70;外側(cè)具有一流出側(cè) 接頭21，用來(lái)連接上述的輸水管路，該流出側(cè)接頭21包含一溝通節(jié)流閥室20 的流出口 22。依照水流方向，上述流入口 19、轉(zhuǎn)子室13、節(jié)流閥室20及流出 口 22構(gòu)成一引導(dǎo)水流過(guò)的流通路45。又，上殼體11和下殼體12的外周分別設(shè) 有若干螺絲孔23和24，允許螺絲(圖未示)貫穿下殼體12的螺絲孔24后旋入上 殼體11的螺絲孔23內(nèi)，將上殼體11和下殼體12鎖緊一起。水力發(fā)電裝置10進(jìn)一步包含一渦殼25置于轉(zhuǎn)子室13內(nèi)。該渦殼25具有一 位于上方的環(huán)形殼壁26，及一處于下方的柵欄27，環(huán)形殼壁26和柵欄27之間 被一徑向隔板28隔開(kāi)，該隔板28具有一位于中央的排水孔29被一"十"字形的 支架30—分為四，支架30的中央提供一孔洞31，供一固定軸32的下端插入。 上述環(huán)形殼壁26的內(nèi)部界定出一葉輪室33，以接納轉(zhuǎn)子50的葉輪51;外周二 等分位置上各有一突部34，每一突部34具有一溝通葉輪室33的進(jìn)水孔35。柵 欄27由若干圍成圓形的欄柱所構(gòu)成，以防止雜物從排水孔29逆流入葉輪室33; 柵欄27的末端開(kāi)口套在下殼體12的基座36上部，該基座36形成于節(jié)流閥室 20的底部，為一外徑上小、下大的異徑體。另外，上殼體11的徑向殼壁15下 表面具有一環(huán)形定位糟37，允許渦殼25的上端套入定位。在渦殼25的徑向隔 板28和下殼體12的基座36之間還有一壓力彈簧38，在上殼體11和下殼體12 對(duì)合鎖緊時(shí)，其產(chǎn)生的彈性回復(fù)力可使渦殼25的上端與徑向殼壁15的下表面密上述轉(zhuǎn)子50包含一葉輪51處于渦殼25的葉輪室33內(nèi)，及一圓周部52位 于葉輪51的相對(duì)端，其松配合套入上殼體11的空間17內(nèi)，并具有一軸孔53供 固定軸32靈活穿過(guò)，該固定軸32的下端插入渦殼25的孔洞31，上端插入隔離 罩16頂部中央的孔洞57，如此在轉(zhuǎn)子50因?yàn)槿~輪51接受水流沖擊時(shí)可繞固定 軸32旋轉(zhuǎn)。上述圓周部52具有一從上端成軸方向設(shè)置的環(huán)形溝槽54，用以接 納若干圓形磁鐵55;在圖4中，顯示共有十個(gè)磁鐵55等間隔設(shè)置在環(huán)形溝槽54 內(nèi)，并且按N、 S極交錯(cuò)排列，組成十個(gè)磁極，藉以產(chǎn)生所要的磁場(chǎng)，并且十個(gè) 磁鐵55被一套在環(huán)形溝槽54內(nèi)周的金屬保持環(huán)56圏住，該保持環(huán)56可使每一 磁鐵55變成單一的磁極(S極或N極)，達(dá)到集中及提高磁場(chǎng)強(qiáng)度的作用。本實(shí)用新型另一個(gè)重要部分是定子60。在圖4中，顯示有三個(gè)定子60彼此 間隔120度固定在定子室14內(nèi)，隔著徑向殼壁15對(duì)著轉(zhuǎn)子50的磁鐵55。每一 定子60包含一E形鐵心61，及一線圈62纏繞在鐵心61的中心部63外周；其 中，在轉(zhuǎn)子50為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，處于圖左的第一定子的鐵心的中心部面對(duì)第一磁 鐵(磁鐵的編號(hào)是以圖中9點(diǎn)鐘方向的磁鐵起算)；位于圖右上方的第二定子的 鐵心的中心部面對(duì)第四和第五磁鐵，但偏向第四磁鐵；處在圖右下方的第三定子 的鐵心的中心部面對(duì)第七和第八磁鐵，但偏向第八磁鐵；此一安排可吸引轉(zhuǎn)子 50朝一方向轉(zhuǎn)動(dòng)(姑且稱(chēng)此現(xiàn)象為轉(zhuǎn)向吸引)，減少磁鐵55和鐵心61互相吸引對(duì) 轉(zhuǎn)子50旋轉(zhuǎn)時(shí)造成的阻力，達(dá)到以較少的水流推動(dòng)轉(zhuǎn)子50旋轉(zhuǎn)的目的。需知， 定子60和磁鐵55的數(shù)目及其鐵心61相對(duì)于磁鐵55的位置不受上述實(shí)施例的限 制，附圖的實(shí)施例旨在例示與說(shuō)明，并無(wú)意限制于任何特定的型式，其它能夠減 少轉(zhuǎn)子50旋轉(zhuǎn)阻力的安排自亦應(yīng)包含在本實(shí)用新型的精神與范圍內(nèi)。另外，當(dāng) 定子60有兩個(gè)以上時(shí)，可以使用一個(gè)一體制造的共同鐵心(圖未示)代替各別制 造的鐵心61，該共同鐵心具有一個(gè)環(huán)狀的鐵心本體，及從該鐵心本體內(nèi)周向內(nèi) 輻射的若干中心部。上述渦殼25還包含一從環(huán)形殼壁26下方成徑方向擴(kuò)張的突緣39，該突緣 39與轉(zhuǎn)子室13的內(nèi)壁呈松配合，并具有若干缺口 40與轉(zhuǎn)子室13的內(nèi)壁界定出 一旁路41，由上述的節(jié)流閥70控制開(kāi)閉。節(jié)流闊70包含一富彈性的材料，例如橡膠成型的圓形膜片71，該膜片71 支持于轉(zhuǎn)子室13的徑向段42及渦殼25的突緣39之上，具有一內(nèi)徑大于柵欄 27外徑的中心孔72，兩者之間的間隙73構(gòu)成旁路41的一部分；膜片71又具有 一圍繞中心孔72的環(huán)形凹槽74，其斷面大致上為U形，此設(shè)計(jì)有助于膜片71 變位、復(fù)位，達(dá)到開(kāi)閉旁路41的目的。節(jié)流閥70還包含一處于膜片71下面的 墊圈75，它提供一環(huán)形定位槽76,供一壓力彈簧77的上端套入定位，彈簧77 的下端則支持于節(jié)流糊室20的底部。在上殼體11和下殼體12上下對(duì)合鎖緊后，壓力彈簧77同時(shí)被壓縮，以藉其彈性回復(fù)力使膜片71與渦殼25的突緣39密合(參見(jiàn)圖2)，使旁路41保持在 關(guān)閉狀態(tài)，并在上殼體11和下殼體12的接觸面間形成可靠的氣密，防止漏水。按照本實(shí)用新型的水力發(fā)電裝置10，在開(kāi)啟熱水龍頭時(shí)，水從流入口19流 入轉(zhuǎn)子室13，再?gòu)倪M(jìn)水孔35流入葉輪室33推動(dòng)葉輪51，然后從排水孔29經(jīng)由 柵欄27排入流出口22，使葉輪51能持續(xù)接受水流的能量而轉(zhuǎn)動(dòng)，并使永久磁 鐵55所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同轉(zhuǎn)，使定子60的線圈62切斷運(yùn)動(dòng)的磁力線，因而在線圈 62上感應(yīng)一交流電。因?yàn)槭庆o止的線圈切斷運(yùn)動(dòng)的磁力線，所以產(chǎn)生的電流是交流電，然而，瓦 斯熱水器上的電子部品不能使用交流電，它們?nèi)际侵绷餮b置，因此輸出的交流 電必須整流成直流電。在附圖的實(shí)施例中，使用三個(gè)橋式整流器65，其與一電 容器67及一濟(jì)納(Zener)二極管66組成整流穩(wěn)壓電路。每一上述線圈62分別電 性連接一整流器65，并于整流后得到平穩(wěn)的直流電，而且三個(gè)整流器65以并聯(lián) 方式連接一起，以致所有線圈62上所感應(yīng)的電流可相加起來(lái)，然后經(jīng)由電容器 67濾波及濟(jì)納二極管66穩(wěn)壓后，提供一平穩(wěn)而足夠的電流。上述整流穩(wěn)壓電路 支持在一電路板68之上，整流穩(wěn)壓后的直流電經(jīng)由電路板68上的一對(duì)端子69 供應(yīng)到熱水器的電子部品。最后，在定子室14中注入合成樹(shù)脂(灌膠)46予以密 封，僅露出端子69供電性連接電子部品。在水力發(fā)電裝置10中的水壓超過(guò)節(jié)流閥70預(yù)設(shè)的壓力，使膜片71上方的 壓力大于彈簧77的回復(fù)力時(shí)，膜片71于是被迫向下變位(參見(jiàn)圖5),將部分的 水經(jīng)由旁路41排入流出口 22，使轉(zhuǎn)子50能接受穩(wěn)定的水流能量而旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而 產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。圖6顯示一與圖5近似的微型水力發(fā)電裝置10a的內(nèi)部形狀。本實(shí)施例與上 述實(shí)施例的差異主要在于外殼、渦殼及節(jié)流閥，其余部分完全相同，因此與圖5 所示實(shí)施例相同的部分均以相同的符號(hào)標(biāo)示，且先前對(duì)于圖1至圖5所示實(shí)施例 的說(shuō)明亦適用于本實(shí)施例。在本實(shí)施例中，外殼由上殼體lla和下殼體12a組成， 上、下殼體的外周分別設(shè)有若干螺絲孔(圖未示)，同時(shí)利用一對(duì)密封環(huán)47和48 在其接觸面間形成可靠的氣密；轉(zhuǎn)子室13各自經(jīng)由形成于下殼體12a的流入孔 43和流出孔44溝通流通路45a，該流通路45a的流入口 19a和流出口22a分別 設(shè)置在下殼體12a的流入側(cè)接頭18a和流出側(cè)接頭21a;在流通路45a內(nèi)部的預(yù) 定位置上還有一旁路41a，其周?chē)纬梢粓A錐狀的閥座49，節(jié)流閥70a安裝在閥 座49的前方。至于渦殼25a則不設(shè)柵欄，固定軸32的下端支持于下殼體12a。 上述節(jié)流閥70a包含一支架81，被一扣環(huán)82固定于閥座49前方的流通路45a 內(nèi)，該支架81具有通孔83供水流通，并有一中心孔84供一閥體85的桿部86 穿過(guò)，使閥體85可以支持于支架81沿軸方向(水流方向)滑動(dòng)自如；另外，有一 壓力彈簧87圈套在桿部86的外周，其兩端分別支持于閥體85和支架81之上，以藉其彈性回復(fù)力迫使一套在閥體85上的密封環(huán)88與閥座49密合。如此，在 閥體85前后方的水壓差小于彈簧87的彈性力時(shí)，閥體85保持靜止?fàn)顟B(tài)，亦即 閥體85的密封環(huán)88與閥座49密合而處于閉閥位，使水完全經(jīng)由流入孔43流入 轉(zhuǎn)子室13，以推動(dòng)轉(zhuǎn)子50旋轉(zhuǎn)。當(dāng)閥體85前后方的水壓差大于彈簧87的彈性 力時(shí)，閥體85乃被迫前進(jìn)而離開(kāi)閥座49，使一部分的水經(jīng)由流入孔43流入轉(zhuǎn) 子室13推動(dòng)轉(zhuǎn)子50旋轉(zhuǎn)， 一部分的水則從旁路41a直接排出。采用這種結(jié)構(gòu)的 水力發(fā)電裝置10a，工作原理同圖1至圖5所示結(jié)構(gòu)一樣，同樣可以達(dá)到上述目 的。本實(shí)用新型與習(xí)用技術(shù)相比，具有不易損壞，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可以長(zhǎng)期 間維持發(fā)電的功能，真正實(shí)現(xiàn)免維修的目的。當(dāng)然，上述實(shí)施例可在不脫離本實(shí)用新型的范圍下加以若干變化，故以上的 說(shuō)明所包含及附圖中所示的全部事項(xiàng)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本實(shí)用新型的 權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求1. 一種微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，它包含一外殼，具有一引導(dǎo)水流過(guò)的流通路，并具有一轉(zhuǎn)子室及一定子室被一徑向殼壁密封地隔開(kāi)；一轉(zhuǎn)子，支持于轉(zhuǎn)子室旋轉(zhuǎn)，具有一葉輪，及若干磁鐵按N、S極交錯(cuò)設(shè)置在葉輪的相對(duì)端，組成需要的磁場(chǎng)；至少兩定子，固定于定子室內(nèi)，每一定子包含一鐵心及一纏繞在鐵心上的線圈；該至少兩定子中有一定子的鐵心的中心部面對(duì)一磁鐵，而且至少有一定子的鐵心的中心部面對(duì)另外兩相鄰的磁鐵。
2. 如權(quán)利要求1所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，它又包含一設(shè)置 于流通路的渦殼，界定出一葉輪室以接納轉(zhuǎn)子的葉輪，并至少具有一進(jìn)水孔及一 排水孔分別溝通葉輪室。
3. 如權(quán)利要求2所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該渦殼包含一由 若干圍成圓形的欄柱所構(gòu)成的柵欄，及一成徑方向擴(kuò)張的突緣，具有若干缺口與 轉(zhuǎn)子室的內(nèi)壁界定出一旁路，該旁路受一安裝在流通路內(nèi)的節(jié)流閥控制。
4. 如權(quán)利要求3所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該外殼由上殼體 和下殼體組成，該節(jié)流閥包含一膜片夾于上、下殼體之間，具有一內(nèi)徑大于柵欄 外徑的中心孔，兩者之間的間隙構(gòu)成旁路的一部分，及一壓力彈簧支持于膜片和 下殼體。
5. 如權(quán)利要求4所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該流通路的轉(zhuǎn)子 室及定子室形成于上殼體，該上殼體包含一流入側(cè)接頭具有一流入口，下殼體包 含一流出側(cè)接頭具有一流出口， 二殼體的外周分別設(shè)有若干螺絲孔。
6. 如權(quán)利要求1所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該外殼由上殼體 和下殼體組成，上、下殼體的外周分別設(shè)有若干螺絲孔；該流通路的轉(zhuǎn)子室及定 子室由上殼體界定而成，而且分別經(jīng)由形成于下殼體的流入孔和流出孔溝通流通 路；該下殼體包含一流入側(cè)接頭具有一流入口，及一流出側(cè)接頭具有一流出口， 流入口和流出口之間具有一旁路，其周?chē)纬梢粓A錐狀的閥座，在閥座的前方具 有一節(jié)流閥。
7. 如權(quán)利要求6所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該節(jié)流閥包含一 具有通孔的支架固定于流通路內(nèi)，以支持一閥體的桿部沿軸方向即水流方向滑 動(dòng)，并具有一壓力彈簧圈套在該桿部的外周，其兩端分別支持于閥體和支架，以 藉其彈性回復(fù)力迫使閾體與閥座密合。
8. 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn) 子包含一與葉輪一體制造的圓周部，具有一環(huán)狀溝槽成軸方向設(shè)置，該磁鐵等間隔安裝在環(huán)狀溝槽內(nèi)，而且有一保持環(huán)套在環(huán)狀溝槽的內(nèi)周與磁鐵之間。
9. 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該線 圈感應(yīng)的交流電經(jīng)由一整流穩(wěn)壓電路整流、濾波及穩(wěn)壓后輸出到一對(duì)端子之上， 該整流穩(wěn)壓電路與該對(duì)端子共同支持在一電路板之上，而且與定子一同被合成樹(shù) 脂封裝在定子室內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的微型水力發(fā)電裝置，其特征在于，該各別 制造的鐵心可被一個(gè)一體制造的共同鐵心置換，該共同鐵心具有一個(gè)環(huán)狀的鐵心 本體，及至少兩個(gè)以上從該鐵心本體內(nèi)周向內(nèi)輻射的中心部。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微型水力發(fā)電裝置，包含一外殼提供一引導(dǎo)水流過(guò)的流通路，并具有一轉(zhuǎn)子被安置在流通路中，及若干定子被密封地與轉(zhuǎn)子隔離；在轉(zhuǎn)子因?yàn)樗鳑_擊而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)乃同轉(zhuǎn)，使定子的線圈切斷運(yùn)動(dòng)的磁力線，因而在線圈上感應(yīng)一交流電，并經(jīng)整流、濾波及穩(wěn)壓后，輸出一平穩(wěn)而足夠的直流電。
文檔編號(hào)H02K1/12GK201090359SQ20072015361
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者莊嘉信 申請(qǐng)人:莊嘉信