适用小水流环境的环保永磁发电装置

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其公开了一种适用小水流环境的环保永磁发电装置。

背景技术

水电是清洁能源，可再生、无污染、运行成本低。而溪河流能源发电运行成本更低，使用更为节能方便。目前，建造于溪河流河床上的小型和小微型水电站，其水轮机的啄水方式大多是纵向啄水设计，这种啄水方式对水头压力有依赖，所以，需要修渠筑坝等来抬高水头，不仅会增加了建造难度和建造成本，而且，然而这种方式只适合较大流域的河流进行使用，然而当遇到较浅河流的时候，则无法通过设置堤坝产生水位差的方式进行发电，由此，制约了溪河流能源发电的发展。而且由于河道内含有大量的生活垃圾、树枝、杂草，垃圾会缠绕水力发电机的扇叶，从而影响水力发电机的工作效率，还可能对水生生物造成伤害，对生态环境不友好。现有的一些小型水轮发电机组由于转速较快，同时结构较为简单，机组运行时振动产生的振幅较大带来噪音污染。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种适用小水流环境、不易被垃圾堵塞且低污染的环保发电机。

为实现上述目的，本发明的一种适用小水流环境的环保永磁发电装置，外壳套设在发电构件外，发电构件包括发电机、扇叶，发电机与扇叶配合设置，发电机包括筒状定子绕组、转子组件；转子组件包括输入轴、套设在输入轴外的筒状永磁体，筒状定子绕组套设在筒状永磁体外；外壳包括进水段、连接段、出水段，连接段位于进水段与出水段之间，发电机用于导通外界的蓄电池，扇叶置于连接段内经由转轴与连接段转动连接，进水段的进水口上设有过滤垃圾和杂质的防堵机构，进水段为横截面积沿水流方向逐渐变小的集水结构，进水段用于加速水流。进水段的积水结构汇集水流加速水流流速，使扇叶获得更大的转速，提高发电效率，适用小水流环境。

进一步的，筒状永磁体为汝铁硼永磁体。

进一步的，防堵机构包括过滤板，过滤板与进水段的进水口配合设置，过滤板为格栅网状结构，过滤板为外凸球形，外凸球形的凹面朝向进水段，过滤板经由卡扣与进水段的进水口卡接，格栅网状结构的过滤板既不影响水流通过，又能阻挡鱼虾或其他垃圾进入发电构件造成破坏；外凸球形的过滤板放置垃圾堆积，卡接的过滤板便于更换过滤板进行维修。

进一步的，防堵机构还包括刮除组件，刮除组件包括滑轨块、套块、刮板，滑轨块设有两组，两组滑轨块分别设于过滤板两端，两组滑轨块上均滑动连接有套块，套块与滑轨块之间连接有复位弹簧，刮板两端分别与套块连接，刮板上靠近外壳的一面上设有刷毛，长时间使用时过滤板上仍会有水草等垃圾，易造成进水口堵塞影响水流进入，通过滑轨块和刮板配合使用可刮除过滤板表面垃圾，复位弹簧使刮板自动复位。

进一步的，防堵机构还包括推动组件，推动组件包括滑轮组、拉绳、牵引件，滑轮组设置在外壳内壁，拉绳一端与刮板连接，拉绳另一端经由滑轮与牵引件连接，牵引件置于外壳内，受水流的作用拉动刮板刮除过滤板表面的垃圾，当过滤板被垃圾堵住时，进水段水流变小，水流对牵引件的作用变小，刮板在复位弹簧的作用下移动刮除过滤板上的垃圾，自动控制，无需驱动件控制节能环保。

进一步的，牵引件为桶状结构，桶口一端与拉绳连接，牵引件置于进水段底部，牵引件受水流作用拉动拉绳，拉绳经由滑轮组拉动刮板刮除过滤板表面垃圾，桶状结构的牵引件便于水流作用在牵引件上。

进一步的，发电构件还包括提速组件，扇叶经由传送组件与发电机的输入轴配合设置，提速组件包括第一轮体、第二轮体，第一轮体的面积大于第二轮体，第一轮体的圆心处与转轴固定连接，第二轮体的圆心处与发电机的输入轴固定连接，第一轮体与第二轮体经由皮带传动配合，经由提速组件使发电机的输入轴获得更大的转速，使水流较小时发电机的转速能达到要求的发电转速，提高发电效率。

进一步的，扇叶为横截面为弧形且弧形圆心朝逆水方向的叶片，扇叶设有多组，多组扇叶沿转轴中心轴呈圆周阵列安装在转轴上，弧形的扇叶便于水流冲击，提高能量的转化效率；呈圆周阵列的扇叶使得水位较低时也能驱动发电机发电，这种结构的扇叶使发电机运转稳定、可靠，提高发电装置的使用范围，适用于小溪、小何。

进一步的，发电机还发电机壳体，发电机壳体套设在筒状定子、转子组件外；转子组件包括转轴、套设在转轴外的筒状永磁体，转轴与发电机壳体转动连接；筒状定子套设在筒状永磁体外且与发电机壳体固定连接。永磁发电机具有转速高、体积小、能量密度大的特点，由于永磁体直接安装在转轴上有效降低了发电机的齿槽效应的影响，提高了可靠性和能量的转化效率。

进一步的，外壳底部设有安装底座，安装底座上设有缓冲机构，外壳经由缓冲机构与安装底座连接，安装底座表面设有活动槽，外壳底部设有限位板，限位板置于活动槽内，限位板经由缓冲机构与活动槽连接，通过缓冲机构可以减少水流冲击扇叶造成的振动，降低噪音，减少噪音对水生生物的影响，对环境更加友好。

本发明的有益效果：进水段的积水结构汇集水流加速水流流速，使扇叶获得更大的转速，提高发电效率，适用小水流环境；格栅网状结构的过滤板既不影响水流通过，又能阻挡鱼虾或其他垃圾进入发电构件造成破坏；通过滑轨块和刮板配合使用可刮除过滤板表面垃圾，复位弹簧使刮板自动复位；提速组件使发电机的输入轴获得更大的转速，使水流较小时发电机的转速能达到要求的发电转速，提高发电效率；永磁发电机转速高、体积小，提高了发电机的可靠性和能量的转化效率；缓冲机构可以减少水流冲击扇叶造成的振动，降低噪音，减少噪音对水生生物的影响，对环境更加友好。

附图说明

图1为本发明的环保永磁发电装置的结构示意图；

图2为本发明的环保永磁发电装置的俯视图；

图3为图2中A-A截面的剖视图；

图4为本发明的环保永磁发电装置的俯视剖面图；

图5为本发明的提速组件的结构示意图；

图6为图2中B-B截面的剖视图；

图7为图6中C的局部视图；

图8为本发明的发电机的剖视图；

图9为本发明的刮除组件的结构示意图。

附图标记包括：

1—发电构件 2—外壳 3—发电机

4—扇叶 5—进水段 6—连接段

7—转轴 8—防堵机构 9—过滤板

10—刮除组件11—滑轨块12—刮板

13—复位弹簧14—推动组件15—滑轮组

16—拉绳17—牵引件18—提速组件

19—第一轮体20—第二轮体21—筒状定子绕组

22—转子组件23—发电机壳体24—输入轴

25—筒状永磁体26—安装底座27—缓冲机构

28—活动槽29—限位板

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1至图9所示，本发明的一种适用小水流环境的环保永磁发电装置，外壳2套设在发电构件1外，发电构件1包括发电机3、扇叶4，发电机3与扇叶4配合设置，发电机3包括筒状定子绕组21、转子组件22；转子组件22包括输入轴24、套设在输入轴24外的筒状永磁体25，筒状定子绕组21套设在筒状永磁体25外；外壳2包括进水段5、连接段6、出水段，连接段6位于进水段5与出水段之间，发电机3用于导通外界的蓄电池，扇叶4置于连接段6内经由转轴7与连接段6转动连接，进水段5的进水口上设有过滤垃圾和杂质的防堵机构8，进水段5为横截面积沿水流方向逐渐变小的集水结构，进水段5用于加速水流。进水段的积水结构汇集水流加速水流流速，使扇叶获得更大的转速，提高发电效率，适用小水流环境。

使用时，将发电装置置于小溪、小河中，水流从进水口进入外壳2，进水口处的防堵机构8过滤垃圾盒水生生物，经由进水段5加快水流流速，加速后的水流冲击连接段6内的扇叶4驱动扇叶4转动，转动的扇叶4带动发电机3转动发电。

筒状永磁体25为汝铁硼永磁体。

防堵机构8包括过滤板9，过滤板9与进水段5的进水口配合设置，过滤板9为格栅网状结构，过滤板9为外凸球形，外凸球形的凹面朝向进水段5，过滤板9经由卡扣与进水段5的进水口卡接，格栅网状结构的过滤板既不影响水流通过，又能阻挡鱼虾或其他垃圾进入发电构件造成破坏；外凸球形的过滤板9放置垃圾堆积，卡接的过滤板9便于更换过滤板进行维修。

优选的，过滤板9可为多层纤维网、合金丝网或格栅板或蜂窝状孔板或犁分机构，根据实际情况，过滤板9选用格栅网状结构，垃圾和水生生物不易粘在过滤板9上，易于清理，且对水流影响小，不会阻挡水流降低水流流速。

防堵机构8还包括刮除组件10，刮除组件10包括滑轨块11、套块、刮板12，滑轨块11设有两组，两组滑轨块11分别设于过滤板9两端，两组滑轨块11上均滑动连接有套块，套块与滑轨块11之间连接有复位弹簧13，刮板12两端分别与套块连接，刮板12上靠近外壳2的一面上设有刷毛，长时间使用时过滤板9上仍会有水草等垃圾，易造成进水口堵塞影响水流进入，通过滑轨块11和刮板12配合使用可刮除过滤板9表面垃圾，复位弹簧13使刮板12自动复位。

优选的，复位弹簧13也可换成弹力绳等弹性件，弹性件用于使刮板12刮除垃圾后自动复位，无需多余零件控制，节省成本。

防堵机构8还包括推动组件14，推动组件14包括滑轮组15、拉绳16、牵引件17，滑轮组15设置在外壳2内壁，拉绳16一端与刮板12连接，拉绳16另一端经由滑轮与牵引件17连接，牵引件17置于外壳2内，受水流的作用拉动刮板12刮除过滤板9表面的垃圾，当过滤板9被垃圾堵住时，进水段5水流变小，水流对牵引件17的作用变小，刮板12在复位弹簧13的作用下移动刮除过滤板9上的垃圾，自动控制，无需驱动件控制节能环保。

牵引件17为桶状结构，桶口一端与拉绳16连接，牵引件17置于进水段5底部，牵引件17受水流作用拉动拉绳16，拉绳16经由滑轮组15拉动刮板12刮除过滤板9表面垃圾，桶状结构的牵引件17便于水流作用在牵引件17上。

发电构件1还包括提速组件18，扇叶4经由传送组件与发电机3的输入轴24配合设置，提速组件18包括第一轮体19、第二轮体20，第一轮体19的面积大于第二轮体20，第一轮体19的圆心处与转轴7固定连接，第二轮体20的圆心处与发电机3的输入轴24固定连接，第一轮体19与第二轮体20经由皮带传动配合，经由提速组件18使发电机3的输入轴24获得更大的转速，使水流较小时发电机3的转速能达到要求的发电转速，提高发电效率。

优选的，提速组件18包含多组第一轮体19、第二轮体20，第一轮体19、第二轮体20的圆心处经由连接杆固定连接成一组传动轮，连接杆与外壳2转动连接，传动轮的第一轮体19与另一组的第二轮体20经由皮带传动配合，经由多组传动轮使发电机3的输入轴24获得更大的转速

扇叶4为横截面为弧形且弧形圆心朝逆水方向的叶片，扇叶4设有多组，多组扇叶4沿转轴7中心轴呈圆周阵列安装在转轴7上，弧形的扇叶4便于水流冲击，提高能量的转化效率；呈圆周阵列的扇叶4使得水位较低时也能驱动发电机3发电，这种结构的扇叶4使发电机3运转稳定、可靠，提高发电装置的使用范围，适用于小溪、小河流。

发电机3还包括发电机壳体23；发电机壳体23套设在筒状定子21、转子组件22外；转子组件22包括转轴7、套设在转轴7外的筒状永磁体25，转轴7与发电机壳体23转动连接；筒状定子21套设在筒状永磁体25外且与发电机壳体23固定连接。永磁发电机3具有转速高、体积小、能量密度大的特点，由于永磁体直接安装在转轴7上，有效降低了发电机3的齿槽效应的影响，提高了可靠性和能量的转化效率。

外壳2底部设有安装底座26，安装底座26上设有缓冲组件27，外壳2经由缓冲组件27与安装底座26连接，安装底座26表面设有活动槽28，外壳2底部设有限位板29，限位板29置于活动槽28内，限位板29经由缓冲组件27与活动槽28连接，通过缓冲组件27可以减少水流冲击扇叶4造成的振动，降低噪音，减少噪音对水生生物的影响，对环境更加友好。

使用时，将发电装置置于小溪、小河中，水流从进水口进入外壳2，进水口处的防堵机构8过滤垃圾盒水生生物，经由进水段5加快水流流速，加速后的水流冲击连接段6内的扇叶4驱动扇叶4转动，转动的扇叶4经由提速组件18带动发电机3输入轴24转动，经由第一轮体19、第二轮体20的配合加速发电机3的转速，提高发电效率，水流冲击扇叶4造成的振动传导到外壳2，经由缓冲组件27减弱而降低噪音，当过滤板9被垃圾堵住时，进水段5水流变小，水流对牵引件17的作用变小，刮板12在复位弹簧13的作用下移动刮除过滤板9上的垃圾。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。