液力发电马达的制作方法

1.本发明涉及水力发电设备技术领域，具体地，涉及一种液力发电马达。


背景技术：

2.相关技术中，随着跟机自动化工作面的不断普及，使越来越多的传感设备，如：摄像仪、综合接入器等负载设备接入，大量负载设备的接入一方面会导致为负载设备提供电源模块的数量增大，另一方面大量电源模块会频繁出现电源供电不足的问题，从而影响负载设备的使用。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.由于综采工作面用电设备采用的是低功耗设备，其总功耗远远低于动力源的输入功率，从用电安全和能量重复利用角度考虑，将部分溢流液压能回收，实现对工作面低功耗用电设备的供电，以替代现有电源模块，从而可以实现工作面的无源化。本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的实施例提出一种液力发电马达，该液力发电马达能够代替电源模块为负载设备供电，并且该液力发电马达对驱动液体的压力要求低，具有适用范围广的优点。
6.本发明实施例的液力发电马达包括：壳体，所述壳体具有空腔，所述空腔包括叶轮区和发电区，所述壳体设有至少一个进液孔和至少一个排液孔，所述进液孔和所述排液孔均与所述叶轮区连通，所述进液孔包括连接孔和喷射孔，所述喷射孔连通所述连接孔与所述叶轮区，所述连接孔的截面面积大于所述喷射孔的截面面积；定子组件和转子组件，所述定子组件和所述转子组件设在所述发电区内，所述定子组件和所述转子组件中的一者的至少部分套设在所述定子组件和所述转子组件中的另一者上，所述定子组件与所述壳体相连，所述转子组件可转动设在所述定子组件上；以及至少一个叶轮，所述叶轮设在所述叶轮区内，所述叶轮与所述转子组件相连，且所述叶轮邻近所述喷射孔设置，以便通过所述连接孔进入且通过所述喷射孔喷射出的液体驱动所述叶轮转动，从而带动所述转子组件转动。
7.本发明实施例的液力发电马达使用时，液体通过进液孔可以进入叶轮区，液体从连接孔流向喷射孔，由于连接孔的孔径远大于喷射孔的孔径，那么液体由接孔流向喷射孔并从喷射孔流出时，呈喷射状喷向叶轮区并击打叶轮，从而驱动叶轮转动，叶轮转动带动转子组件相对于定子组件转动，即可产生供外部负载使用的电流。
8.因此，本发明实施例的液力发电马达能够代替电源模块为负载设备供电，并且该液力发电马达对驱动液体的压力要求低，具有适用范围广的优点。
9.在一些实施例中，所述壳体设有多个所述排液孔，多个所述排液孔沿所述叶轮的轴向间隔布置。
10.在一些实施例中，所述定子组件和所述转子组件中的所述一者包括导磁环，所述
定子组件和所述转子组件中的所述另一者包括主轴，所述定子组件和所述转子组件中的所述一者还包括电磁感应线圈和磁体中的一者，所述定子组件和所述转子组件中的所述另一者还包括所述电磁感应线圈和所述磁体中的另一者，所述主轴和所述导磁环中的一者与所述壳体相连，所述主轴和所述导磁环中的另一者可转动地设在所述主轴和所述导磁环中的所述一者上，其中，所述导磁环绕所述主轴设置，所述电磁感应线圈和所述磁体中的所述一者设在所述主轴的外周面上，所述电磁感应线圈和所述磁体中的所述另一者设在所述导磁环的内周面上，所述磁体为多个，多个所述磁体沿所述主轴的周向间隔设置。
11.在一些实施例中，所述定子组件和所述转子组件中的所述另一者还包括阻隔套，所述阻隔套环绕所述主轴设置，且所述阻隔套与所述主轴限定出密封腔，所述密封腔用于放置所述电磁感应线圈或多个所述磁体。
12.在一些实施例中，所述壳体上设有环形凸起，所述环形凸起设在所述叶轮区内且所述环形凸起的内周面与所述导磁环的外壁面之间具有间隙，所述环形凸起将所述叶轮区分隔成多个放置区，所述叶轮为多个，多个所述叶轮沿所述主轴的轴向间隔布置，多个所述叶轮与多个所述放置区一一对应，且一个所述叶轮置于一个所述放置区内，所述叶轮与所述主轴相连，或者，所述叶轮与所述导磁环相连。
13.在一些实施例中，至少一个所述进液孔和至少一个所述排液孔与一个所述放置区连通。
14.在一些实施例中，所述叶轮的周向边缘与所述放置区的周壁面之间的距离大于等于0.4mm小于等于0.8mm。
15.在一些实施例中，所述叶轮包括多个叶片，多个所述叶片沿所述叶轮的周向均匀地间隔布置，多个所述叶片沿所述叶轮的周向螺旋布置，所述叶片的旋向与所述叶轮的转动方向相反。
16.在一些实施例中，本发明实施例的液力发电马达还包括避让孔，所述避让孔设在所述壳体上，所述避让孔与所述电磁感应线圈对应设置，以便负载可以通过所述避让孔与所述马达电连接。
17.在一些实施例中，还包括充放电装置，所述负载通过所述充放电装置与所述马达电连接，所述充放电装置用于存储和释放所述马达产生的电压。
附图说明
18.图1是本发明实施例的液力发电马达的剖视示意图。
19.图2是图1隐藏叶轮、定子组件和转子组件的示意图。
20.图3是本发明实施例的液力发电马达的示意图。
21.图4是图3中所示的a-a面的剖视示意图。
22.图5是图4隐藏叶轮、定子组件和转子组件的示意图。
23.图6是本发明实施例的液力发电马达的剖视示意图。
24.附图标记：
25.壳体1；围壳11；第一端盖12；第二端盖13；空腔14；叶轮区141；放置区1411；发电区142；进液孔15；连接孔151；喷射孔152；排液孔16；避让孔17；环形凸起18；
26.定子组件21；主轴211；电磁感应线圈212；隔离套213；
27.转子组件22；导磁环221；磁体222；
28.轴承3；
29.连接环4；
30.叶轮5；叶片51。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.如图1-图6所示，本发明实施例的液力发电马达包括：壳体1、定子组件21和转子组件22以及至少一个叶轮5。
33.壳体1具有空腔14，空腔14包括叶轮区141和发电区142，壳体1设有至少一个进液孔15和至少一个排液孔16，进液孔15和排液孔16均与叶轮区141连通，进液孔15包括连接孔151和喷射孔152，喷射孔152连通连接孔151与叶轮区141，连接孔151的截面面积大于喷射孔152的截面面积。
34.具体地，如图1、图2和图6所示，壳体1包括围壳11、第一端盖12和第二端盖13，围壳11位于第一端盖12和第二端盖13之间，第一端盖12位于围壳11的左端，第一端盖12和第二端盖13可以通过螺栓与围壳11相连，以方便其他部件的安装和拆卸，连接孔151用于连接能够提供液体的管道。
35.优选地，连接孔151的截面面积至少为喷射孔152的截面面积的八倍。
36.可以理解的是，由于连接孔151的截面面积与喷射孔152的截面面积相差较大，那么液体从连接孔151流入喷射孔152，会加速液体流动，使液体呈喷射状从喷射孔152喷出，换言之，液体通过进液孔15会以喷射状流入叶轮区141，提高了液体的流速。
37.因此，本发明实施例的液力发电马达可以用于液体流速较缓的情况，也可以用于具有一定液压的情况，例如：将用于收集其他设备溢流液的装置通过管道与连接孔151相连，那么，随着溢流液的收集，溢流液在收集装置形成液压，该液压将液体通过与连接孔151连接的管道流入连接孔151，通过喷射孔152进一步提速，也可以用于本发明实施例的液力发电马达发电功能，当然，也可以将用于收集漏油的装置通过管道与连接孔151相连。
38.如图1所示，定子组件21和转子组件22设在发电区142内，定子组件21和转子组件22中的一者的至少部分套设在定子组件21和转子组件22中的另一者上，定子组件21与壳体1相连，转子组件22可转动设在定子组件21上。
39.可以理解的是，定子组件21的至少部分可以套设在转子组件22上，或者，转子组件22的至少部分可以套设在定子组件21上，定子组件21固定在壳体1上，转子组件22可以相对于定子组件21转动。也就是说，定子组件21和转子组件22相对应，转子组件22相对于定子组件21转动，以实现发电功能。
40.如图1、图4和图6所示，叶轮5设在叶轮区141内，叶轮5与转子组件22相连，且叶轮5邻近喷射孔152设置，以便通过连接孔151进入且通过喷射孔152喷射出的液体驱动叶轮5转动，从而带动转子组件22转动。
41.可以理解的是，喷射孔152的出口朝向叶轮5的叶片51，喷射孔152喷射出液体击打叶轮5的叶片51，驱动叶轮5转动，叶轮5转动可以带动转子组件22转动，转子组件22相对于
定子组件21转动，即可实现发电功能。
42.由此，本发明实施例的液力发电马达具有适用范围广，发电效果好的优点。
43.在一些实施例中，壳体1设有多个进液孔15，多个进液孔15沿叶轮5的轴向(如图1中的左右方向)间隔布置。
44.可以理解的是，多个进液孔15可以分别连接多个管道，多个管道可以与一个溢流液收集装置相连，也可以与多个溢流液收集装置相连，也就是说，有多个进液孔15时，可以使用多个管道将液体引入进液孔15，进一步提高驱动叶轮5的动力，有利于发电。
45.需要说明的是，有一个叶轮5时，可以使用多个管道连通进液孔15，使多个管道将液体引入进液孔15；有多个叶轮5时，每个叶轮5可以对应设置多个进液孔15，使每个叶轮5均可以受与其对应的多个管道提供的液体的冲击，进而提高发电效率，还可以提高溢流液的收集量。
46.在一些实施例中，如图1所示，定子组件21和转子组件22中的一者包括导磁环221，定子组件21和转子组件22中的另一者包括主轴211，定子组件21和转子组件22中的一者还包括电磁感应线圈212和磁体222中的一者，定子组件21和转子组件22中的另一者还包括电磁感应线圈212和磁体222中的另一者，主轴211和导磁环221中的一者与壳体1相连，主轴211和导磁环221中的另一者可转动地设在主轴211和导磁环221中的一者上，其中，导磁环221绕主轴211设置，电磁感应线圈212和磁体222中的一者设在主轴211的外周面上，电磁感应线圈212和磁体222中的另一者设在导磁环221的内周面上，磁体222为多个，多个磁体222沿主轴211的周向间隔设置。
47.可以理解的是，定子组件21包括导磁环221，转子组件22包括主轴211时，电磁感应线圈212或磁体222可以设在定子组件21上也可以设在转子组件22上，当电磁感应线圈212设在定子组件21上，则磁体222设在转子组件22上。若主轴211为实心轴，导磁环221环绕主轴211设置，磁体222设在主轴211的周面上，电磁感应线圈212设在导磁环221的内周面上；若主轴211为空心轴，主轴211环绕导磁环221设置，磁体222设在主轴211的内周面上，电磁感应线圈212设在导磁环221的外周面上。综上，定子组件21包括主轴211，转子组件22包括导磁环221时，电磁感应线圈212或磁体222也可以设在定子组件21上也可以设在转子组件22上。也就是说，主轴211、导磁环221、电磁感应线圈212和磁体222有多种设置方式，根据使用场景或者根据该马达的内部结构可以采用不同的设置方式，以满足在不同的使用场景的使用。
48.优选地，如图1所示，转子组件22包括导磁环221和磁体222，定子组件21包括主轴211和电磁感应线圈212，主轴211为实心轴，主轴211的左右两端与壳体1相连，主轴211的左端套设有轴承3，导磁环221和轴承3之间设有连接环4，导磁环221可以通过螺栓或者螺钉与连接环4相连，连接环4的内周面与轴承3的外周面相连，以便叶轮5转动带动导磁环221转动，使连接环4带动轴承3的外壁转动，以实现转子组件22相对于定子组件21转动。电磁感应线圈212沿主轴211的周向设在主轴211的周面上，多个磁体222沿导磁环221的周向设在导磁环221的内周面上，多个磁体222与电磁感应线圈212对应设置，以便导磁环221转动带动多个磁体222转动，以实现发电功能。
49.需要说明的是，叶轮5套设在导磁环221的外周面上，叶轮5与导磁环221可以通过键连接，多个磁体222可以通过粘接的方式固定在导磁环221的内周面上，例如，多个磁体
222可以通过耐水胶粘接在导磁环221的内周面上。其中，磁体222可以为磁钢等具有磁性的材料制成。
50.在一些实施例中，如图1所示，定子组件21和转子组件22中的另一者还包括阻隔套213，阻隔套213环绕主轴211设置，且阻隔套213与主轴211限定出密封腔，密封腔用于放置电磁感应线圈212或多个磁体222。
51.具体地，如图1所示，定子组件21包括阻隔套213，阻隔套213呈环形，主轴211上设有凸缘，阻隔套213的左端可以通过螺栓或者螺钉与凸缘的周面密封相连，阻隔套213的右端可以通过螺栓或者螺钉与第二端盖13密封相连，则凸缘、阻隔套213与第二端盖13限定出密封腔，电磁感应线圈212设在密封腔内。
52.可以理解的是，阻隔套213可以实现液电隔离，避免电磁感应线圈212与液体接触，防止因电磁感应线圈212破裂造成安全事故，以提高本发明实施例的液力发电马达的安全性。
53.需要说明的是，阻隔套213可以采用绝缘材料制成，以保证电子组件与转子组件22通过电磁感应产生电流。
54.在一些实施例中，如图1和图2所示，壳体1上设有环形凸起，环形凸起设在叶轮区141内且环形凸起的内周面与导磁环221的外壁面之间具有间隙，环形凸起将叶轮区141分隔成多个放置区1411，叶轮5为多个，多个叶轮5沿主轴211的轴向间隔布置，多个叶轮5与多个放置区1411一一对应，且一个叶轮5置于一个放置区1411内，叶轮5与主轴211相连，或者，叶轮5与导磁环221相连。
55.具体地，如图1和图2所示，有两个叶轮5，环形凸起将叶轮区141分割成两个放置区1411，两个叶轮5可以增加驱动扭矩，从而使液压势能处于较小值时也可以轻松地驱动叶轮5转动，进一步降低叶轮5的使用条件，增加本发明实施例的液力发电马达的易用性。
56.可以理解的是，叶轮5、转子组件21和定子组件22可以位于同一个空腔14内，也可以位于不同的空腔14内，例如，壳体1的内壁将空腔11分隔限定出两个部分，其中一个部分用于放置叶轮5，另一部分用于放置转子组件21和定子组件，该两个部分沿主轴211的轴向间隔布置，叶轮5设于该其中一个部分，转子组件21和定子组件22设于该另一部分，且转子组件21的部分置于该其中一个部分，以便叶轮5可以与该转子组件21的部分相连，使叶轮5转动使可以带动转子组件21转动，从而实现发电功能。此外，该两个部分在主轴211的轴向上尺寸增加，但该马达在主轴211的径向上的尺寸减少，以便适用狭长空间。
57.优选地，如图1、图2、图4和图5所示，叶轮5、转子组件21和定子组件22位于同一个空腔14内，其中，叶轮区141与发电区142在主轴211的轴向上部分重叠，增加了本发明实施例的液力发电马达在主轴211径向上的尺寸，但减少了该马达在主轴211轴向上的尺寸，以使该马达可以适用狭小的空间。
58.在一些实施例中，至少一个进液孔15和至少一个排液孔16与一个放置区1411连通。
59.可以理解的是，一个叶轮5置于一个放置区1411内，保证至少一个进液孔15和至少一个排液孔16与一个放置区1411连通，以方便液体通过进液孔15流入至放置区1411中，使液体冲击叶轮5并驱动叶轮5转动，叶轮5转动带动转子组件22转动，从而实现发电功能。
60.当然，可以根据本发明实施例的液力发电马达所使用的场景不同，设置不同数量
的进液孔15和排液孔16，以实现稳定的发电功能。
61.发明人发现，叶轮的周向边缘与放置区1411的周壁面之间的距离会影响本发明实施例的液力发电马达发电效率，该距离过大，则发电效率低；该距离过小，则驱动扭矩低，从而影响发电效率。
62.因此，优选地，叶轮5的周向边缘与放置区1411的周壁面之间的距离大于等于0.4mm小于等于0.8mm。
63.如图4所示，在一些实施例中，叶轮5包括多个叶片51，多个叶片51沿叶轮5的周向均匀地间隔布置，多个叶片51沿叶轮5的周向螺旋布置，叶片51的旋向与叶轮5的转动方向相反。
64.具体地，如图2所示，叶片51包括叶端和叶尾，叶尾与叶轮5的周壁面相连，叶轮5逆时针转动，叶片51大体沿与逆时针方向相同的方向延伸，以便液体通过进液孔15喷射到叶片51上，驱动叶轮5转动，叶轮5转动带动导磁环221和多个磁体222转动，从而实现发电功能。
65.在一些实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例的液力发电马达还包括避让孔17，避让孔17设在壳体1上，避让孔17与电磁感应线圈212对应设置，以便负载可以通过避让孔17与马达电连接。
66.可以理解的是，负载上的电源线可以穿过避让孔17与马达相连，以便马达工作时，马达为负载提供电源，进而使负载工作。
67.需要说明的是，若本发明实施例的液力发电马达的进液孔15与收集泄漏油或者收集溢流液的装置相连，则该马达可以代替负载的电源模块，从而实现无源化。
68.在一些实施例中，还包括充放电装置，负载通过充放电装置与马达电连接，充放电装置用于存储和释放马达产生的电压。
69.可以理解的是，本发明实施例的液力发电马达与充放电装置电连接，可以在驱动该马达储存其产生的电能。充放电装置与负载电连接，可以作为负载的电源模块为负载提供电源。也就是说，若该马达产生多余电能，可以将该多余电能存储在充放电装置，以避免能源的浪费。
70.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
71.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
72.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
73.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
74.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该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发明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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
75.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。