專利名稱：水龍頭用發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用給水的流動來進(jìn)行發(fā)電的水龍頭用發(fā)電機(jī)。
技術(shù)背景
以往，公知有在用傳感器感應(yīng)伸到水龍頭下方的手時，從水龍頭自動吐水的自動 水龍頭裝置。另外，也公知有在這種自動水龍頭裝置的流路上配設(shè)小型發(fā)電機(jī)，對該發(fā)電機(jī) 得到的電力進(jìn)行蓄電，以補(bǔ)充上述傳感器等的電路的電力的裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
在這樣的水龍頭裝置中使用容易實(shí)現(xiàn)小型化的軸流式發(fā)電機(jī)。而且，在這種軸流 式發(fā)電機(jī)中有在磁鐵的徑向的外側(cè)通過電感器來配設(shè)線圈的“徑向配置”的發(fā)電機(jī)(例 如，參照專利文獻(xiàn)1的圖4)；及以相對于磁鐵的與給水流路相對的端面的形式通過電感器 來配設(shè)線圈的“軸向配置”的發(fā)電機(jī)(例如，參照專利文獻(xiàn)1的圖5)?！皬较蚺渲谩钡陌l(fā)電 機(jī)由于在磁鐵與電感器之間在徑向上進(jìn)行磁通傳遞，因此具有電磁力在徑向上起作用的特 征。另一方面，“軸向配置”的發(fā)電機(jī)由于在磁鐵與電感器之間在軸向上進(jìn)行磁通傳遞，因此 具有電磁力在軸向上起作用的特征。
如在要求發(fā)電機(jī)的徑向尺寸小的用途中，與“徑向配置”的發(fā)電機(jī)相比，優(yōu)選使用 如專利文獻(xiàn)1的圖5所公開的“軸向配置”的發(fā)電機(jī)。但是，在這種“軸向配置”的軸流式 發(fā)電機(jī)中，由于水流作用的方向與電磁力的作用方向一致，因此產(chǎn)生如下問題。
首先，由于水流作用的方向與電磁力的作用方向一致，因此旋轉(zhuǎn)體(動葉部分)在 單方向上承受較強(qiáng)的作用力，旋轉(zhuǎn)的滑動面容易磨損。由此，磁鐵與電感器的距離在使用開 始后的很短的期間內(nèi)就發(fā)生變化，在兩者之間起作用的電磁力或由兩者進(jìn)行傳遞的磁通量 發(fā)生變化。其結(jié)果，隨著時間的延長發(fā)電量發(fā)生變動。
而且，由于旋轉(zhuǎn)的滑動面容易磨損，因此在磁鐵與電感器之間形成的筐體內(nèi)的流 路也在使用開始后的很短的期間內(nèi)變窄。由此，在水中流動的垃圾容易堵塞。而且，由于水 流而磁鐵即使微小地振動，也容易干涉筐體的內(nèi)壁面。即，作為水龍頭用發(fā)電機(jī)的可靠性也 低。
專利文獻(xiàn)1 日本國特開2004-336982號公報 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在使徑向尺寸小型化的同時，長期抑制發(fā)電量變動，并且長期維 持高可靠性的水龍頭用發(fā)電機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的一個形態(tài)，提供一種水龍頭用發(fā)電機(jī)，其特征為，具備筐體，具有給 水流入口和給水流出口且在內(nèi)部形成有給水流路；動葉，設(shè)在所述給水流路內(nèi)且具有動葉 片部；磁鐵，可以與所述動葉一體旋轉(zhuǎn)；軸承，支承由所述動葉及所述磁鐵因水流而承受的 力；線圈，通過所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電動勢；及軛鐵，具有設(shè)置成圍住所述線圈的基部和設(shè) 置成從所述基部延伸出且相互離開的多個電感器，所述線圈被設(shè)置在與所述磁鐵相比更靠 近所述給水流路的下游側(cè)，并且與所述磁鐵相對，所述磁鐵的與垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的外周面被磁化，與所述線圈相對的端面不被磁化，所述電感器與所述磁鐵的外周面 相對，被設(shè)置在所述筐體的外側(cè)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個形態(tài)，提供一種水龍頭用發(fā)電機(jī)，其特征為，具備筐 體，具有給水流入口和給水流出口且在內(nèi)部形成有給水流路；動葉，設(shè)在所述給水流路內(nèi)且 具有動葉片部；磁鐵，可以與所述動葉一體旋轉(zhuǎn)；軸承，支承由所述動葉及所述磁鐵因水流 而承受的力；線圈，通過所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電動勢；及軛鐵，具有設(shè)置成圍住所述線圈的 基部和設(shè)置成從所述基部延伸出且相互離開的多個電感器，所述線圈被設(shè)置成與所述磁鐵 的所述給水流路的上游側(cè)相對，所述線圈被設(shè)置在與所述磁鐵相比更靠近所述給水流路的 上游側(cè)，并且與所述磁鐵相對，所述磁鐵的與垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的外周面被磁 化，與所述線圈相對的端面不被磁化，所述電感器與所述磁鐵的外周面相對，被設(shè)置在所述 筐體的外側(cè)。


圖1是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式的帶發(fā)電機(jī)自動水龍頭裝置的安裝例模式圖。
圖3是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式的自動水龍頭裝置的模式剖視圖。
圖4是用于說明磁鐵的模式立體圖。
圖5是用于說明定子的模式立體圖。
圖6是表示缺口部的深度和發(fā)電量的關(guān)系的圖表。
圖7是表示缺口部的深度和線圈效率的關(guān)系的圖表。
圖8是用于說明其他實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖。
圖9是用于說明其他實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖。
圖10是用于說明電感器的位置關(guān)系的模式剖視圖。
圖11是用于說明其他實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖。
圖12是用于說明其他實(shí)施方式的定子的模式立體圖。
圖13是用于說明上述的彎曲部其他實(shí)施方式的模式剖視圖。
圖14(a)是用于說明其他實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖，(b)是用于詳細(xì)說明其他實(shí)施方式的彎曲部A的模式剖視圖。
圖15是用于說明磁鐵與電感器的直線部分相重疊的長度和發(fā)電量、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 的圖表。
圖16是用于說明電感器的尺寸和磁鐵的磁疇的關(guān)系的模式圖。
圖17是用于說明電感器的形狀和磁鐵的磁疇形狀的關(guān)系的模式圖。
圖18是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖19是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖20是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖21是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖22是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖23是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖M是用于說明上述的第1軛鐵、第2軛鐵、第3軛鐵的結(jié)合部分的模式圖。
圖25是用于說明本發(fā)明另外其他實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖。
圖沈是用于說明設(shè)置于圖25所示的發(fā)電機(jī)1的蓋體214的模式立體圖。
圖27是圖25的A-A線剖視圖。
符號說明
1-發(fā)電機(jī)；2-洗面臺；3-自動水龍頭裝置；3a_本體；3b_吐水部；4_配管；5_流入 口 ；6-吐水口 ；7-傳感器；8-電磁閥；9-定子；10-給水流路；12-外殼；13-筐體；13a-小 徑部；13b-大徑部；14-預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉；15-動葉；15a-動葉環(huán)；15b_環(huán)上游端面；15c_環(huán)周 面；15d-滑動環(huán)；17-軸承；18-靜葉片部；19-動葉片部；21-環(huán)構(gòu)件；22-軸支承部；23-連 接構(gòu)件；24-中心軸；31-軛鐵；31a-電感器；31b-基部；31c-定位部；32-軛鐵；32a_電感 器；32b-基部；32c-定位部；33-軛鐵；33a-內(nèi)周側(cè)階梯部；33b_外周側(cè)階梯部；33c_定 位部；39a-缺口部；39b-缺口部；43-軛鐵；43a_突出部；43b_表面部；50-線圈；50d_端 面；51-封固構(gòu)件；5Ia-階梯部；52-0形環(huán)；53-軛鐵；53a-凸部；55-定流量閥；56-充電 器；57-控制部；63-軛鐵；63a-凸部；64-軛鐵；64a_端部；65-軛鐵；70-空間；71-靜葉流 路；72-動葉流路；73-軛鐵；73a-凸部；74-軛鐵；75-軛鐵；83-軛鐵；83a_凹部；84-軛 鐵；85-軛鐵；90-定子；130-筐體；131-軛鐵；132-軛鐵；132a_鉚接部；133-軛鐵；M-磁 鐵；Mu-磁鐵M的上游側(cè)端面；Md-磁鐵M的下游側(cè)端面；A-彎曲部；Aa-彎曲尺寸；G-磁 疇；Wl-電感器的尺寸；W2-磁疇G的尺寸；204-障礙物；214-蓋體；214a_凸緣部；214b_空 間部；218-噴嘴；310a-電感器；310b_基部；311a-電感器；311b-基部；320a-電感器； 320b-基部；321a-電感器；321b-基部；400-給水流入口 ；500-給水流出口。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，由軸承來支承動葉及磁鐵因水流而承受的力(以下，由 水流產(chǎn)生的負(fù)荷)。該由水流而產(chǎn)生的負(fù)荷的施加方向是指“從給水流路的上游側(cè)朝向下 游側(cè)的方向”。“從給水流路的上游側(cè)朝向下游側(cè)的方向”是指“與磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心軸大致 平行的方向”。與此相對，磁鐵與電感器之間進(jìn)行磁通傳遞、電磁力作用的方向是“與垂直于 磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的方向”。即，電磁力作用的方向與由水流產(chǎn)生的負(fù)荷的施加 方向不一致。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，不像現(xiàn)有的軸向配置那樣在由水流產(chǎn)生的負(fù)荷 的基礎(chǔ)上電磁力也完全作用于軸承，而是形成了旋轉(zhuǎn)的滑動面難以磨損的結(jié)構(gòu)。
并且，對于“與垂直于磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的方向”，雖然最優(yōu)選以90度 的直角相交，但還優(yōu)選以45度以上相交。如果以45度相交，則可以將電磁力的作用在“大 致垂直于磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心軸的方向”與“與磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心軸大致平行的方向”上進(jìn)行等 分，可以充分地削減作用于軸承的電磁力，可以得到抑制旋轉(zhuǎn)的滑動面磨損的效果。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)的滑動面長期難以發(fā)生磨損。因此，磁鐵與電感器之 間形成的給水流路也可維持一定的距離，也難以發(fā)生垃圾堵塞或起因于磁鐵振動的干涉， 可以長期維持高可靠性。
而且，通過使電磁力作用的方向不完全與由水流產(chǎn)生的負(fù)荷的施加方向一致，即 使旋轉(zhuǎn)的滑動面磨損，也可以抑制磁鐵與電感器之間的距離發(fā)生變化。其結(jié)果，可以長期得 到穩(wěn)定的發(fā)電量。
以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。并且，在各圖中，對相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號。圖1是本 發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)1的模式剖視圖。在發(fā)電機(jī)1中，主要設(shè)置有給水流入口 400、給水流出口 500、筐體13、預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉 14、動葉15、磁鐵M、線圈50、封固構(gòu)件51，這些被收容在外殼12 (參照圖3)中。并且，在預(yù) 旋轉(zhuǎn)靜葉14上方所畫的箭頭表示流水方向。在此，在說明發(fā)電機(jī)1之前，先說明具備有發(fā)電機(jī)1的自動水龍頭裝置3。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式的帶發(fā)電機(jī)自動水龍頭裝置(以下也簡稱為自動水龍 頭裝置)的安裝例的模式圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的自動水龍頭裝置3的模式剖視圖。自動水龍頭裝置3例如安裝于洗面臺2等上。自動水龍頭裝置3通過配管4連接 于自來水等的流入口 5。自動水龍頭裝置3具有圓筒狀的本體3a ；及設(shè)在該本體3a的上 部且朝向本體3a的徑外方向延伸出的吐水部3b。在吐水部3b的頂端形成有吐水口 6，而 且在該吐水部6的附近內(nèi)置有傳感器7。 在自動水龍頭裝置3的內(nèi)部形成有給水流路10，其將從流入口 5流入而流過配管 4內(nèi)的給水導(dǎo)向吐水口 6。在本體3a的內(nèi)部內(nèi)置有用于開閉該給水流路10的電磁閥8，而 且在電磁閥8的下游側(cè)內(nèi)置有用于將吐水量限制成一定量的定流量閥55。另外，當(dāng)自來水 等的初壓與工作壓力相比過高時，在比電磁閥8更上游側(cè)內(nèi)置有用于減壓的減壓閥或調(diào)壓 閥(省略圖示)。并且，可以根據(jù)需要來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置定流量閥55、減壓閥、調(diào)壓閥。在定流量閥55下游的吐水部3b內(nèi)部設(shè)有發(fā)電機(jī)1。在本體3a的內(nèi)部設(shè)有對用 發(fā)電機(jī)1發(fā)電的電力進(jìn)行充電的充電器56 ；及用于控制傳感器7的驅(qū)動和電磁閥8的開閉 等的控制部57。由于發(fā)電機(jī)1配設(shè)在電磁閥8及定流量閥55的下游側(cè)，因此自來水的初壓 (進(jìn)口壓力)不直接作用于發(fā)電機(jī)1。因此，發(fā)電機(jī)1并不需求太高的耐壓性，基于可靠性 和成本的觀點(diǎn)，這樣的配置是有利的。另外，通過未圖示的配線來連接充電器56和控制部57。而且，充電器56及控制 部57配置在本體3a的上部，且配置在比給水流路10最上方的位置更處于上方的位置。因 此，即使在形成給水流路10的流路管的外面產(chǎn)生結(jié)露的水滴滴落或經(jīng)由流路管流落，仍可 以防止控制部57浸水，可以避免控制部57發(fā)生故障。同樣，由于將充電器56也設(shè)在給水 流路10的上方，因此可以防止充電器56浸水，避免充電器56發(fā)生故障。通過未圖示的配線將設(shè)于發(fā)電機(jī)1的線圈50(參照圖5)和控制部57連接，將線 圈50的輸出通過控制部57來送到充電器56。本發(fā)明的水龍頭裝置適合使用于生活空間或公共設(shè)施等。其使用目的例如可以舉 廚房用水龍頭裝置、客餐廳用水龍頭裝置、淋浴用水龍頭裝置、沖廁用水龍頭裝置、洗面臺 用水龍頭裝置等。另外，并不局限于使用人體感應(yīng)傳感器的自動水龍頭裝置3，例如也適用 于利用手動開關(guān)來進(jìn)行開/關(guān)的觸控(one tou ct)水龍頭裝置、計算流量而進(jìn)行止水的定 量吐水水龍頭裝置、經(jīng)過設(shè)定時間后進(jìn)行止水的定時水龍頭裝置等。另外，所發(fā)電的電力例 如可以應(yīng)用于照明、堿性離子水或含銀離子水等的電解功能水的生成、流量顯示(計量)、 溫度顯示、聲音向?qū)У?。另外，在本發(fā)明的水龍頭裝置中，吐水流量例如設(shè)定為每分鐘100升以下，優(yōu)選設(shè) 定為每分鐘30升以下。特別是在洗面臺用水龍頭中，優(yōu)選設(shè)定為每分鐘5升以下。另外，在如沖廁用水龍頭等的吐水流量較多時，優(yōu)選從給水管將流向發(fā)電機(jī)1的水流分流，將流 過發(fā)電機(jī)1的流量調(diào)節(jié)為每分鐘30升以下。這是由于如果將來自給水管的水流全部都流 向發(fā)電機(jī)1時，則動葉15的轉(zhuǎn)速變得過大而可能發(fā)生噪音和軸磨損增大，另外，雖然轉(zhuǎn)速增 大但不處于適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速以下時，則發(fā)生渦電流和電流流過線圈而產(chǎn)生的焦耳熱所造成的能 量損失，因此無法增大發(fā)電量。此外，安裝水龍頭裝置的自來水管的給水壓，例如在日本也 可能會有0. 05 (Mpa)左右的低水壓的情況。下面，返回圖1對發(fā)電機(jī)1進(jìn)行說明。筒狀形成的筐體13呈由小徑部13a與大徑部13b構(gòu)成的階梯狀，是以其內(nèi)部與給 水流路連通的狀態(tài)，配設(shè)于圖2、3所示的吐水部3b。此時配設(shè)成筐體13的中心軸向與水流 方向大致平行。另外，將筐體13配設(shè)成小徑部13a朝向下游側(cè)、大徑部13b朝向上游側(cè)。在筐體13的內(nèi)部，從上游側(cè)按順序設(shè)置有預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14、動葉15、軸承17。軸承 17設(shè)置于小徑部13a的內(nèi)部，預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14及動葉15設(shè)置于大徑部13b的內(nèi)部。大徑部13b的上游端的開口通過0形環(huán)52由封固構(gòu)件51密封成液密狀態(tài)。在封 固構(gòu)件51的內(nèi)部設(shè)置有階梯孔。而且，其階梯部51a環(huán)狀形成，在該階梯部51a上支承有 預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14。預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14呈現(xiàn)在圓柱體的一端面(位于上游側(cè)的面)上一體設(shè)有圓錐體的 形狀。在預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14的周面設(shè)置有朝向徑外方向突出的多個突起狀的靜葉片部18。靜 葉片部18相對于預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14的軸中心向右扭轉(zhuǎn)同時從上游側(cè)朝向下游側(cè)傾斜。從周向 觀察，相鄰的靜葉片部18間的空間作為靜葉流路71發(fā)揮功能。預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14固定于筒體 13，不旋轉(zhuǎn)。在預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14的下游側(cè)設(shè)有動葉15。動葉15呈圓柱狀，在其周面設(shè)有朝向徑 外方向突出的多個突起狀的動葉片部19。動葉片部19與靜葉片部18相反，相對于軸中心 向左扭轉(zhuǎn)同時從上游側(cè)朝向下游側(cè)傾斜。從周向觀察，相鄰的動葉片部19間的空間作為動 葉流路72發(fā)揮功能。以從軸承17朝向上游側(cè)突出的方式設(shè)有中心軸(旋轉(zhuǎn)中心軸)24。中心軸24與 軸承17形成一體化。設(shè)置動葉15使其插通中心軸24，可以圍繞中心軸24旋轉(zhuǎn)。此時，當(dāng) 在軸承17上設(shè)置用滑動性好的材料做成的滑動環(huán)15d時，動葉15順暢地旋轉(zhuǎn)，可以防止流 體能量浪費(fèi)。并且，也可以將動葉15與中心軸24形成一體化，通過預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14與軸承 17來支承中心軸24的兩端部，使與中心軸24形成一體的動葉15旋轉(zhuǎn)。軸承17具有固定于筐體13內(nèi)周面的環(huán)構(gòu)件21與設(shè)置在該環(huán)構(gòu)件21中心的軸支 承部22，由放射狀設(shè)置的連接構(gòu)件23結(jié)合環(huán)構(gòu)件21與軸支承部22。由于各連接構(gòu)件23 之間無閉塞地貫穿，因此不妨礙筐體13內(nèi)部的給水的流動。 筐體13的大徑部13b的內(nèi)部收容有固定在動葉片部19的徑外方側(cè)的側(cè)端面的 動葉環(huán)15a ；及固定在動葉環(huán)15a的外周部的圓環(huán)狀磁鐵Μ。在筐體13的小徑部13a的外 側(cè)與磁鐵M的給水流路的下游側(cè)相對地設(shè)有線圈50。雖然并不一定需要動葉換15a，但是在 設(shè)有時可以更牢固地使動葉15與磁鐵M形成一體化。如圖1所示，使動葉環(huán)15a截面形成 為反L字型，可在環(huán)周面15c的基礎(chǔ)上，在相對于給水流路的上游側(cè)端面的環(huán)上游端面15b 粘結(jié)磁鐵Μ。或者，使動葉環(huán)15a截面形成為L字型，可在周面15c的基礎(chǔ)上，在相對于給水 流路的下游側(cè)端面粘結(jié)磁鐵M?；蛘?，也可只在環(huán)周面15c粘結(jié)磁鐵M。
在本實(shí)施方式中，由于是將線圈50相對配置在磁鐵M的下游側(cè)的結(jié)構(gòu)，因此與將 線圈50相對配置在磁鐵M的徑外方向時相比，可以使徑向尺寸變小。另外，由于在動葉15 的徑外方不配置線圈50，因此可以使動葉15的徑向尺寸變大，可以增加發(fā)電量。另外，如果用樹脂等低電導(dǎo)率的材料形成筐體13，則與用金屬形成的情況相比，可 以減少渦電流損失，可以進(jìn)一步增加發(fā)電量。此時，也可以只有磁通通過的大徑部13b由樹 脂等低電導(dǎo)率的材料形成。下面對磁鐵M與定子9進(jìn)行說明。圖4是用于說明磁鐵M的模式立體圖。 圖5是用于說明定子9的模式立體剖視圖。如圖4所示，磁鐵M在與垂直于磁鐵M的旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的外周面(以后 稱為磁鐵M的外周面)，沿著周向交互磁化成N極與S極。S卩，磁鐵M在與垂直于旋轉(zhuǎn)的中 心軸24的平面相交的外周面被磁化，在與線圈50相對的端面Md不被磁化。并且，磁鐵M 的與給水流路相對的上游側(cè)端面Mu及下游側(cè)端面Md上也泄漏來自N極與S極的磁通，可 以通過磁化方法來控制該量。另外，即使磁通泄漏到上游側(cè)端面Mu及下游側(cè)端面Md，只要 該量為微量，則實(shí)際上不產(chǎn)生與線圈50的磁結(jié)合帶來的弊端。并且，磁鐵M可以在圓筒狀 成形的一個構(gòu)件上進(jìn)行磁化，也可以對多個瓦狀成形的構(gòu)件分別進(jìn)行磁化之后將這些構(gòu)件 進(jìn)行粘結(jié)，從而圓筒狀成形。在前者的情況下，可以減少制造工序，在后者的情況下，可以簡 化為了進(jìn)行磁化的磁電路。定子9由軛鐵31、32、33與收容在由這些軛鐵31、32、33所圍住的空間內(nèi)的線圈50 構(gòu)成。卷繞成圓筒狀的線圈50的其內(nèi)周面部、外周面部及兩端面部中的任意一個都被由磁 性體構(gòu)成軛鐵31、32、33所圍住。軛鐵31具有圍住線圈50的內(nèi)周面部與上端面部的基部 31b ；及從基部31b延伸出并相互離開設(shè)置的多個電感器31a。軛鐵32具有圍住線圈50的 外周面部的基部32b ；及從基部32b延伸出并相互離開設(shè)置的多個電感器32a。也就是說， 基部31b是軛鐵31的一部分，是電感器31a以外的部分。基部32b是軛鐵32的一部分，是 電感器32a以外的部分。第1軛鐵31呈大致圓筒狀，以圍住線圈50的內(nèi)周面部的方式配置，在其軸向的一 端部朝著軸向一體設(shè)置多個電感器31a。沿著線圈50的周向等間隔配置電感器31a。第2軛鐵呈大致圓筒狀，以圍住線圈50的外周面部的方式配置，在其軸向的一端 部朝著軸向一體設(shè)置多個電感器32a。沿著線圈50的周向等間隔配置電感器32a且配置在 第1軛鐵31的各電感器31a間。S卩，第1軛鐵31的各電感器31a與第2軛鐵32的各電感 器32a沿著線圈50的周向交互地排列且相互離開。另外各電感器31a、電感器32a設(shè)置在 如圍住線圈50的外周面部地配置的部分(第2軛鐵32的基部32b)的正上方，從線圈50 的中心到各電感器31a、電感器32a的距離大致相同。在本實(shí)施方式中，在筐體13的外側(cè)設(shè)有電感器31a、32a。而且，設(shè)置成其內(nèi)周面與 磁鐵M的磁化面即外周面相對的方式。而且，通過電感器31a、32a將來自磁鐵M的外周面 的磁通引導(dǎo)到線圈50，通過磁鐵M的旋轉(zhuǎn)磁通方向發(fā)生變化，從而發(fā)電。因此，磁鐵M的外 周面與電感器31a、32a間的距離(圖1的L2)對引導(dǎo)到線圈50的磁通量的影響較大，對發(fā) 電量也產(chǎn)生較大的影響。在此，在本實(shí)施方式中，由水流產(chǎn)生的負(fù)荷的作用方向?yàn)椤皬慕o水流路的上游側(cè)朝向下游側(cè)的方向”，在 圖1中，與中心軸24大致平行。另一方面，電磁力作用的方向在圖1 中大致垂直于中心軸24。因此，在圖1中，軸承17不論設(shè)置方向如何，承受因水流產(chǎn)生的負(fù) 荷，但是不承受電磁力的作用。因此，如圖1所示，以插通中心軸24的方式設(shè)置的動葉15 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在動葉15的滑動面上設(shè)置滑動環(huán)15d的情況下，可以抑制滑動環(huán)15d的磨損。在與中心軸24形成一體的動葉15旋轉(zhuǎn)時，可以抑制中心軸24的旋轉(zhuǎn)的滑動面磨 損。其結(jié)果，隨著時間的流逝，磁鐵M的下游側(cè)端面Md和與此相對的基部31b間的距離(圖 1的Li)也難以變窄。即，在磁鐵M的下游側(cè)端面Md與基部31b間形成的流路寬度也難以 變化。由此，可長期防止垃圾堵塞、磁鐵因水流而發(fā)生的振動從而干涉筐體13的內(nèi)壁，成為 可靠性高的水龍頭用發(fā)電機(jī)。而且，由于磁鐵M的外周面與電感器31a、32a間的距離(圖1的L2)不受水流的 作用，因此距離長期不發(fā)生變化，通過“軸向配置”可實(shí)現(xiàn)徑向的小型化，同時可以抑制時效 帶來的發(fā)電量的變動。而且，根據(jù)本實(shí)施方式，磁鐵M的端面Md不被磁化。由此，在端面Md可以抑制與 相對的線圈50間的磁結(jié)合。也就是說，可以抑制由來自端面Md的磁通而產(chǎn)生的發(fā)電。其 結(jié)果，即使由于長時間使用而引起磁鐵M與線圈50之間的距離發(fā)生變化，但也可以防止線 圈50的發(fā)電量發(fā)生變動。也就是說，可以得到長期穩(wěn)定的發(fā)電輸出。并且，在本實(shí)施例中，將線圈50設(shè)置成與磁鐵M的下游側(cè)端面Md相對。這樣，由 于將線圈50設(shè)置在磁鐵M的下游側(cè)即預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14的相反側(cè)，因此預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14難以受 形狀、尺寸的制約。在將預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14的尺寸變大時，可以抑制壓力損失，同時可以形成有 利于動葉15旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)流。第3軛鐵33呈環(huán)片狀，與線圈50的下端面部對向設(shè)置。另外，切除第3軛鐵33 的外周側(cè)的一部分而形成未圖示的線圈配線取出部。第3軛鐵33結(jié)合于第1軛鐵31及第2軛鐵32的分別設(shè)有電感器31a、32a的端 部的相反側(cè)的端部。在由第1軛鐵31 第3軛鐵33所圍住的空間內(nèi)收容線圈50，來自線 圈50的配線從形成于第3軛鐵33的外周側(cè)的未圖示的線圈配線的取出部向外部引出。這 樣，由于線圈50的配線經(jīng)過形成于第3軛鐵33的外周側(cè)的未圖示的線圈配線的取出部而 從外周側(cè)向外部引出，與從內(nèi)周側(cè)引出時相比，容易將配線連接到控制部57。另外，在第3軛鐵33上例如設(shè)有凹狀的定位部33c，使該定位部與形成于第1軛鐵 31的凸?fàn)疃ㄎ徊?1c及形成于第2軛鐵32的凸?fàn)疃ㄎ徊?2c卡合。在圖5中，在線圈50 的外周側(cè)，第3軛鐵33與第2軛鐵32各自的定位部33c、32c卡合，在線圈50的內(nèi)周側(cè)，第 3軛鐵33與第1軛鐵31各自的定位部33c、31c卡合。由此，將第1軛鐵31及第2軛鐵32 分別定位于周向的規(guī)定位置，可以提高電感器31a、32a間的間距精度。并且，也可以在第3 軛鐵33上設(shè)置凸?fàn)畹亩ㄎ徊浚诘?軛鐵31及第2軛鐵32上分別設(shè)置凹狀的定位部。另外，在第2軛鐵32上設(shè)有缺口部39a，在第3軛鐵33上設(shè)有缺口部39b。這樣， 在各軛鐵31、32中，在設(shè)置成如圍住線圈周面部的部分，從設(shè)有電感器31a、32a的一端側(cè)間 歇地設(shè)置切除相鄰的電感器之間的缺口部39a、39b，使各軛鐵31、32在周向上呈磁絕緣。而 且，在沿著各軛鐵31、32的周面形成的磁路當(dāng)中，通過切除無助于發(fā)電的部分，可以抑制磁 路的短路、鐵損而增加發(fā)電量。換言之，由于可以通過缺口部39a、39b的切除方向、形狀來 得到統(tǒng)一磁通方向的效果，因此可以形成有利于發(fā)電的磁路。在本實(shí)施例的情況下，缺口方向與線圈50在同軸方向上，在圖5的箭頭方向上統(tǒng)一磁通方向的效果較高。如本實(shí)施例， 當(dāng)與線圈50的同軸方向上統(tǒng)一磁通方向時，增加發(fā)電量的效果進(jìn)一步提高。在此對 缺口部39a、39b的效果進(jìn)行說明。圖6是表示缺口部39a、39b的深度和發(fā)電量的關(guān)系的圖表。橫軸表示缺口部39a、39b的深度(mm)，縱軸表示發(fā)電量(mW)。圖7是表示缺口部39a、39b的深度和線圈效率的關(guān)系的圖表。橫軸表示缺口部 39a、39b的深度(mm)，縱軸表示線圈效率(％ )。將缺口部39a、39b的深度(從線圈50的上端面開始的軸向長度)改變成0 (mm)、 2(mm)、5(mm)、10(mm)，模擬發(fā)電量及線圈效率。在此，線圈效率表示輸出(發(fā)電量)相對于 輸入(用于將磁鐵M旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩X轉(zhuǎn)速)的比例(％ )。并且，定子9整體的軸向尺 寸為27 (mm)。缺口部39a、39b的深度為0 (mm)是指未設(shè)缺口部39a、39b的情況。通過圖6可知如果加大缺口部39a、39b的深度，則可以增加發(fā)電量。另外，通過圖 7可知，通過加大缺口部39a、39b的深度，也可提高線圈效率。在具備有發(fā)電機(jī)的自動水龍頭的情況下，由于有必要內(nèi)置電磁閥、發(fā)電機(jī)，因此有 必要使發(fā)電機(jī)小型化。而且，即使使發(fā)電機(jī)小型化但仍要確保規(guī)定的發(fā)電量時，有必要提高 線圈效率，設(shè)置缺口部的效果較大。另外，為了防止因發(fā)熱而引起的效率降低，優(yōu)選設(shè)置缺 口部。而且，在水龍頭用發(fā)電機(jī)中，有必要防止水中的磁粉吸附于磁鐵，由于不能使用強(qiáng)力 的磁鐵，因此高效率地形成磁路的缺口非常有效。在水龍頭用發(fā)電機(jī)中，尤其是對于要求具 有節(jié)水效果，可用于發(fā)電的水力能量比較小的洗面臺用水龍頭更加有效。并且，也可以沿著軸向全部形成缺口部39a、39b，但是在此情況下，由于各軛鐵 31,32對應(yīng)于電感器的數(shù)量而被分割，因此當(dāng)考慮構(gòu)件個數(shù)、組裝性時，優(yōu)選將缺口部39a、 39b的深度止于軸向的中途，以便防止各軛鐵31、32各自分散。下面對自動水龍頭裝置3及發(fā)電機(jī)1的作用進(jìn)行說明。在如上構(gòu)成的自動水龍頭裝置3及發(fā)電機(jī)1中，當(dāng)使用者將手放在吐水口 6的下 方時，由傳感器7感知，控制部57將電磁閥8打開，給水流路10被連通。由此，水流被供給 到發(fā)電機(jī)1的筐體13的內(nèi)部，流經(jīng)筐體13內(nèi)部的水從出水口 6吐出。當(dāng)使用者的手離開 吐水口 6的下方時，電磁閥8呈關(guān)閉，自動止水。流入筐體13內(nèi)的水流，流經(jīng)預(yù)旋轉(zhuǎn)靜葉14的圓錐體表面而朝向徑外方向擴(kuò)散，在 本具體例中，成為相對于軸中心向右旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)流而流經(jīng)靜葉片部18間的靜葉流路71。流經(jīng)靜葉流路71的旋轉(zhuǎn)流，流入動葉流路72而與動葉片部19上側(cè)的傾斜面碰 撞。在本具體例中，流入動葉流路72的旋轉(zhuǎn)流相對于軸中心向右旋轉(zhuǎn)，因此對于動葉片部 19右方向的力作用，使動葉15向右旋轉(zhuǎn)。而且，流經(jīng)比磁鐵M的內(nèi)周面更靠近內(nèi)側(cè)的動葉 流路72的水流，通過軸承17的內(nèi)側(cè)而離開筐體13內(nèi)部，到達(dá)吐水口 6。當(dāng)動葉15旋轉(zhuǎn)時，固定在一起的磁鐵M也旋轉(zhuǎn)。由于磁鐵M的外周面(徑向的 面)如上所述地沿著周向交互磁化成N極與S極，因此當(dāng)磁鐵M旋轉(zhuǎn)時，與磁鐵M的外周面 (徑向的面)相對的電感器32a、33a及與這些形成一體的第1軛鐵31、第2軛鐵32的極性 產(chǎn)生變化。由此，相對于線圈50的交鏈磁通的方向改變，使線圈50產(chǎn)生電動勢，從而進(jìn)行 發(fā)電。通過發(fā)電產(chǎn)生的電力傳送到充電器56，進(jìn)行充電后，例如使用于驅(qū)動電磁閥8、傳感 器7、控制部57等。
下面對本發(fā)明的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。 圖8與圖1大致相同，與圖1的相同部位標(biāo)注相同符號且省略其說明，本實(shí)施例的 發(fā)電機(jī)1的特征為，將線圈50以與磁鐵M的上游側(cè)端面Mu相對的方式配置。在本發(fā)明中， 電感器3la、32a的一部分(電感器3la、32a的處于圖8的Ll間的部分)相對地位于磁鐵M 的上游側(cè)。而且，在本實(shí)施方式中，磁鐵M的與垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸24的平面相交的外周面 被磁化，與線圈50相對的端面Mu不被磁化。由此，與關(guān)于圖1所述的發(fā)電機(jī)同樣，可以長期得到穩(wěn)定的發(fā)電輸出。即，由于端 面Mu不被磁化，因此可以抑制來自端面Mu的磁通的發(fā)電。作為其結(jié)果，通過長期的使用， 即使磁鐵M與線圈50間的距離發(fā)生變化，也可以防止發(fā)電輸出發(fā)生變動。下面對本發(fā)明的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖9 (a)、(b)是用于表示關(guān)于磁鐵M與 電感器31a、32a的配置的變形例的模式剖視圖。與圖1的相同部位標(biāo)注相同符號且省略其 說明。在本實(shí)施例中，如圖9(a)所示，磁鐵M為圓錐臺，而不是呈圓筒狀。而且，與垂直 于旋轉(zhuǎn)中心軸C的平面相交的外周面Mj被磁化，與線圈50相對的端面Md不被磁化。在本 發(fā)明中，磁鐵M并不一定要為圓筒狀，如本實(shí)施例那樣做成圓錐臺，則可以抑制磁鐵M的高 度，同時可以確保外周面Mj的表面積，可以增加發(fā)電量。返回圖9(a)的說明，垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸C的平面與外周面Mj之間的角度設(shè)為 θ 1。而且，將線圈50配置成與磁鐵M的下游側(cè)端面Md相對。另外，筐體13具有相對于垂 直于旋轉(zhuǎn)中心軸C的平面以θ 2角度形成的壁面，在該壁面的外側(cè)，配設(shè)有電感器31a、32a。 在本實(shí)施例中，Θ1與0 2相等，磁鐵11的外周面幻與電感器31&、32&之間的距離1^2在分 別相對的部分處相等。下面使用圖9(b)對電磁力的作用進(jìn)行說明。在此，將作用于磁鐵M與電感器31a、 32a間的電磁力作為FjJf Fjl作為Fj的水平方向成份，將Fj2作為Fj的垂直方向成份。 此時，F(xiàn)j2為作用于未圖示的軸承17的電磁力。在本實(shí)施例中，通過使電磁力Fj的作用方 向朝向水平方向，降低作用于軸承17的電磁力的作用，降低軸承17的負(fù)荷。并且，在本發(fā) 明中，如果Θ1與θ 2為45度以上，則可以使電磁力Fj朝向水平方向成份Fjl，可以充分地 降低軸承17所承受的負(fù)荷。下面對本發(fā)明的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖10是用于說明電感器的位置關(guān)系的模式剖視圖。如圖10 (a) (c)所示，線圈50的端面50d與磁鐵M的下游側(cè)端面Md相對，磁鐵 M的外周面與電感器31a、32a、310a、320a、311a、321a相對。另外，在線圈50的端面50d與 磁鐵M的下游側(cè)端面Md間設(shè)有基部31b、310b、311b。在圖10(a)所示的具體例中，在線圈50的外周側(cè)(離中心軸24遠(yuǎn)的側(cè))，從基部 31b、32b延伸出電感器31a、32a。另外，在圖10(b)所示的具體例中，在線圈50的外周側(cè)與 內(nèi)周側(cè)的中間位置，從基部310b、320b延伸出電感器310a、320a。另一方面，在圖10(c)所 示的具體例中，設(shè)有圍住線圈50周圍的基部311b，在其外周側(cè)附設(shè)有一體形成基部321b與 電感器311a、321a的構(gòu)件。也就是說，將構(gòu)成基部311b的第1構(gòu)件與構(gòu)成基部321b與電 感器321a的第2構(gòu)件組合在了一起。并且，在本申請中，從基部“延伸出”的電感器包括在圖10(a) (C)所示的任意一個實(shí)施例的方式，電感器31a、32a、310a、320a、311a、321a中的任意一個均是從各自的基部31b、32b、310b、320b、311b、321b“延伸出”。而且，從這些圖可知，設(shè)在與磁鐵M的外周面 相對的位置的電感器的徑向位置，可以從線圈50的外周面到內(nèi)周面之間適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。并且，即使在這樣的情況下，也優(yōu)選在線圈50的端面50d的正上方存在磁鐵M的 下游側(cè)端面Md。尤其是，如果形成圖10(a)所示的位置(在圖1中例示的位置)，則包含電 感器的形成在內(nèi)，存在容易制作軛鐵的優(yōu)點(diǎn)。而且，相對于發(fā)電機(jī)整體的直徑，由于可以使 磁鐵的直徑最大，因此可以增加磁鐵的表面積，可以使表面磁通量變大。另外，由于周向速 度增加，因此也可以使磁通的變化率增加，可以使發(fā)電量變大。另外，設(shè)在與磁鐵M的外周面相對的位置的電感器的端面(頂端)至少位于比磁 鐵M的線圈50側(cè)的下游側(cè)端面Md更靠近上游即可。但是，如果考慮發(fā)電量，則優(yōu)選到磁鐵 M的與線圈50相反側(cè)的上游側(cè)端面Mu附近，典型地講，磁鐵M的與線圈50相反側(cè)的上游側(cè) 端面Mu與電感器的端面(頂端)位置大致相同。在本實(shí)施方式中，磁鐵M的外周面被磁化，端面Md不被磁化，因此即使磁鐵M與線 圈50間的距離發(fā)生變化，也可以防止發(fā)電量的變動。并且，在本實(shí)施例中，雖然表示了將線圈50配置在磁鐵M的下游側(cè)端面Md的情 況，但是即使在將線圈50以與磁鐵M的上游側(cè)端面Mu相對的方式設(shè)置時，也可以進(jìn)行相同 的設(shè)計。下面對本發(fā)明的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖11與圖1大致相同，與圖1的相同部位標(biāo)注相同符號且省略其說明，本實(shí)施例 的發(fā)電機(jī)1的特征為，在軛鐵31中，在連接電感器31a與基部31b的部分存在彎曲部A。在 此，在制造像第1軛鐵31這樣具有彎曲形狀的軛鐵的情況下，并不是完整地彎曲成直角，只 要設(shè)置具有曲率的彎曲部，則可提高軛鐵的耐久性。由于軛鐵在發(fā)電中受電磁力的作用，因此根據(jù)形狀發(fā)生應(yīng)力集中。如果如本實(shí)施 例那樣在彎曲形狀中設(shè)置彎曲部，則應(yīng)力集中得到緩解，軛鐵的耐久性提高。尤其是，如本 實(shí)施例那樣，在電感器31a相對于定子9的全長而言比較長的情況下，通過彎曲部來抑制應(yīng) 力集中的效果進(jìn)一步提高。圖12是用于詳細(xì)說明彎曲部A的模式立體圖，與圖5大致相同，與圖5的相同部 位標(biāo)注相同符號且省略其說明。在圖11中，在連接電感器31a與基部31b的部分存在彎曲 形狀，在該部位設(shè)有彎曲部A。圖13(a)、(b)、(c)是用于說明彎曲部的其他方式的模式圖。示出了電感器31a、 基部31b、連接這些的彎曲部Α、基部32b、軛鐵33、線圈50。如圖13(a)所示，彎曲部A也可 以不具有曲面而呈板狀。如圖13(b)所示，彎曲部A也可以由多個彎曲部形成。如圖13(c) 所示，彎曲部A也可以在完全不與線圈50重疊的位置形成。并且，成為軛鐵材料的磁性體，由于材料的特性不同，在通過沖壓加工制作彎曲形 狀時，有時會形成以彎曲部為中心而產(chǎn)生歪斜的狀態(tài)。在此時，彎曲部的磁特性惡化，磁通 難以通過。因此，對有效解決該課題的其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖14(a)與圖11大致相同，與圖11的相同部位標(biāo)注相同符號且省略其說明。本 實(shí)施例的發(fā)電機(jī)1的特征為，在軛鐵31中，在連接電感器31a與基部31b的部分存在彎曲 部A，尤其是磁鐵M不與彎曲部A相對。為了具體說明，將彎曲部A詳細(xì)表示于圖14(b)。如圖14(b)所示，將彎曲部A設(shè)于連接電感器31a與基部31b的部分，在此彎曲尺寸Aa為從 基部31b的上端面到電感器31a的下端面的距離。而且，磁鐵M不與彎曲部A相對是指磁 鐵M的下游側(cè)端面和與此相對的基部31b間的距離Ll (圖14(a))相對于彎曲部A的彎曲 尺寸Aa(圖14(b))滿足Ll彡Aa的關(guān)系。具體而言，優(yōu)選將彎曲部A的彎曲尺寸Aa設(shè)為 0. 2 0. 8mm左右，與此相對，優(yōu)選將Ll設(shè)為Imm左右以上。這樣，由于磁鐵M的外周面與磁致伸縮少的直線狀的電感器31a、32a相對，不與磁 致伸縮的影響強(qiáng)的R部相對，因此即使使用任意材料制造軛鐵，都可以始終將穩(wěn)定的磁通 量引導(dǎo)到線圈50，可以得到穩(wěn)定的發(fā)電量。圖15是用于說明磁鐵M與直線狀電感器相對的長度(圖13的L3)和發(fā)電量、轉(zhuǎn) 矩的關(guān)系的圖表。表示相對的長度越長，則磁鐵M及電感器呈軸向上越長的形狀。而且已 知，隨著該相對的長度變長，發(fā)電量、轉(zhuǎn)矩也成比例地增加。這樣，當(dāng)使磁鐵M不與磁致伸縮的影響強(qiáng)的彎曲部A相對，而與磁致伸縮少的直線 狀的電感器相對時，不僅在穩(wěn)定性上，而且通過重疊的長度、相對的面積可以成比例地控制 發(fā)電量、轉(zhuǎn)矩，成為易于設(shè)計的構(gòu)造。具體而言，通過調(diào)節(jié)磁鐵M與電感器直線部分的重疊長度，可以容易地設(shè)計出適 合于發(fā)電機(jī)的使用形態(tài)的發(fā)電機(jī)。例如，在由于水量多而轉(zhuǎn)矩大或者需要多量的發(fā)電量時， 采用磁鐵M與電感器直線部分的重疊長度較長的形式，在水量少而轉(zhuǎn)矩小且需要較少的發(fā) 電量時，采用磁鐵M與電感器直線部分的重疊長度較短的形式即可。例如，作為前者的例子 可以舉浴缸用水龍頭所具備的發(fā)電機(jī)，作為后者的例子可以舉洗面臺用水龍頭所具備的發(fā) 電機(jī)。圖16是用于說明電感器的尺寸和磁鐵的磁疇的關(guān)系的模式圖。對于電感器31a、 32a與磁鐵的磁疇G的關(guān)系，如圖16所示，優(yōu)選在磁鐵M的磁疇G中心與電感器31a、32a的 中心對峙時，任意一方不包含另一方鄰接的部分而將另一方包含在其區(qū)域內(nèi)。即，在圖16 所示的情況下，與電感器31a對峙的磁疇G不包含鄰接于電感器31a的電感器32a，而將電 感器31a包含在其磁疇G的區(qū)域內(nèi)。對于與電感器32a對峙的磁疇G也相同。并且，在此 所述的電感器的中心是指電感器的重心。如此，由于1個電感器只被磁化成一種極性(例 如S極)，鄰接的另一方電感器被磁化成另外磁性(例如N極)，因此可充分地得到有助于 線圈50的發(fā)電的所希望的交鏈磁路。其結(jié)果，在磁性變化時磁通的變化率變大，發(fā)電量增 加。并且，在圖16中，雖然例示了磁疇G不包含鄰接的其他電感器部分而將電感器包 含在其區(qū)域內(nèi)的情況(與電感器的尺寸Wl相比磁鐵M的磁疇G的尺寸W2更大的情況)， 但是也可以是電感器不包含鄰接的其他磁疇G的部分而將磁疇G包含在其區(qū)域內(nèi)(與磁鐵 M的磁疇G的尺寸W2相比電感器的尺寸Wl更大)。但是，如果使磁疇G將電感器包含在其 區(qū)域內(nèi)(使磁疇G的尺寸W2大于電感器的尺寸Wl)，則由于可以使磁鐵M的表面磁通密度 變大，因此可以增加發(fā)電量。另外，如果考慮發(fā)電量，則優(yōu)選使Wl W2 = 1 2左右。圖17是用于說明電感器的形狀和磁鐵的磁疇形狀的關(guān)系的模式圖。圖17(a)與 (b)是使與磁鐵M的旋轉(zhuǎn)方向大致成直角方向的電感器端面傾斜的情況，圖17(c)是使與磁 鐵M的旋轉(zhuǎn)方向大致成 直角方向的磁疇邊界傾斜的情況。并且，圖中的箭頭表示磁鐵M的 旋轉(zhuǎn)方向。
這樣，伴隨磁鐵M的旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選使磁鐵M的磁疇與電感器相對的區(qū)域的面積依次增 減。這樣由于可以抑制作用于磁鐵與軛鐵間的吸引排斥力的激劇變化，因此可以抑制齒槽 效應(yīng)而使磁鐵順暢地旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，可以抑制軸摩擦、轉(zhuǎn)矩?fù)p失，可以增加發(fā)電量。并且，在 圖17(a) (c)中，雖然例示了各自的形狀直線變化的情況，但是并不局限于這些情況，可 以形成曲線，也可以將曲線、直線組合。圖18 圖24是用于說明上述的第1軛鐵31、第2軛鐵32、第3軛鐵33的結(jié)合部 分的模式圖。并且，圖中的a表示在第1軛鐵、第2軛鐵及結(jié)合于這些的第3軛鐵上形成的 磁通流。如果形成交鏈線圈50的磁通流的各軛鐵間產(chǎn)生間隙，則會發(fā)生磁通損失，發(fā)電量 減少。因此，優(yōu)選使各軛鐵的構(gòu)件彼此在多個面抵接，這樣即使在組裝時等一部分面上產(chǎn)生 間隙的情況下，也可以確保其他面上的磁路，可以抑制發(fā)電量的減少。在圖18所例示的結(jié)構(gòu)中，通過在第3軛鐵33的內(nèi)周側(cè)階梯部33a處卡合第1軛 鐵31的端部，使第1軛鐵31與第3軛鐵33分別在沿著線圈50的周向形成大致環(huán)狀的多 個面(在本具體例中，例如大致垂直的2個面)上抵接。第1軛鐵31的端面(在圖18中 的下端面)與在第3軛鐵33的內(nèi)周側(cè)階梯部33a處向線圈中心方向伸出的凸緣狀的面抵 接，在第1軛鐵31端部處的外周側(cè)(線圈中心方向的反方向)的側(cè)面(大致垂直于上述端 面的面)與大致垂直于在第3軛鐵33的內(nèi)周側(cè)階梯部33a處的上述凸緣狀的面的側(cè)面抵 接。同樣，通過在第3軛鐵33的外周側(cè)階梯部33b處卡合第2軛鐵32的端部，使第2 軛鐵32與第3軛鐵33在多個面(在本具體例中，例如大致垂直的2個面)上抵接。第2 軛鐵32的端面(在圖18中的下端面)與在第3軛鐵33的外周側(cè)階梯部33b處向線圈中 心方向的反方向伸出的凸緣狀的面抵接，在第2軛鐵32端部處的線圈中心方向的側(cè)面(大 致垂直于上述端面的面)與大致垂直于在第3軛鐵33的外周側(cè)階梯部33b處的上述凸緣 狀的面的側(cè)面抵接。在圖19所例示的結(jié)構(gòu)中，使第3軛鐵43的內(nèi)周側(cè)緣部及外周側(cè)緣部比其他部分 更加突出，使由該突出部43a與第3軛鐵43的表面部43b形成的大致垂直的2個面與第1 軛鐵31及第2軛鐵32各自的端部抵接。在此情況下，由于也可以使第1軛鐵31及第2軛 鐵32分別在多個面上與第3軛鐵43抵接，因此可以抑制第1軛鐵31、第2軛鐵32分別與 第3軛鐵33間的磁通損失，可以抑制發(fā)電量的減少。在圖20所例示的結(jié)構(gòu)中，通過分別在第3軛鐵53的內(nèi)周側(cè)及外周側(cè)設(shè)置加強(qiáng)筋 狀的凸部53a，在第3軛鐵53上設(shè)置處于大致垂直關(guān)系的2個面，使該2個面分別與第1軛 鐵31及第2軛鐵32抵接。在此情況下，由于也可以使第1軛鐵31及第2軛鐵32分別在 多個面上與第3軛鐵53抵接，因此可以抑制第1軛鐵31、第2軛鐵32分別與第3軛鐵53 間的磁通損失，可以抑制發(fā)電量的減少。 在圖21所例示的結(jié)構(gòu)中，通過在第3軛鐵63的徑向(在圖21中的橫向)中央設(shè) 置凸部63a，在第3軛鐵63上設(shè)置處于大致垂直關(guān)系的2個面。另外，第1軛鐵64及第2 軛鐵65各自的端部64a、65a形成截面L字狀，通過使其端部64a、65a與第3軛鐵63的凸 部63a的側(cè)方抵接，使第1軛鐵64及第2軛鐵65分別在多個面上與第3軛鐵63抵接。通 過這樣的結(jié)構(gòu)，在本具體例中，也可以抑制第1軛鐵64、第2軛鐵65分別與第3軛鐵63間的磁通損失，可以抑制發(fā)電量的減少。 在圖22所例示的結(jié)構(gòu)中，通過在第3軛鐵73的徑向(在圖22中的橫向)中央設(shè) 置截面臺狀的凸部73a，在第3軛鐵73上設(shè)置呈鈍角而形成的2個面。而且通過使第1軛 鐵74及第2軛鐵75各自的端部與第3軛鐵73的凸部73a的側(cè)方抵接，使第1軛鐵74及 第2軛鐵75分別在多個面上與第3軛鐵73抵接。通過這樣的結(jié)構(gòu)，在本具體例中，也可以 抑制第1軛鐵74、第2軛鐵75分別與第3軛鐵73間的磁通的損失，可以抑制發(fā)電量的減 少。在圖23所例示的結(jié)構(gòu)中，在第3軛鐵83上形成內(nèi)壁面呈曲面狀且沿著線圈50的 周向呈大致環(huán)狀的凹部83a，而且在第1軛鐵84及第2軛鐵85各自的端部設(shè)有沿著凹部 83a的內(nèi)壁面呈大致環(huán)狀的曲面部。而且，可以使第1軛鐵84及第2軛鐵85分別與第3軛 鐵83彼此在曲面上抵接。在此時，使第1軛鐵84及第2軛鐵85分別與第3軛鐵83在彼此曲面上抵接，但 是即使第1軛鐵84及第2軛鐵85分別與第3軛鐵83發(fā)生相對錯位而產(chǎn)生間隙，第1軛鐵 84及第2軛鐵85分別與第3軛鐵83也很難處于完全不接觸的狀態(tài)，因此可以抑制在這些 軛鐵間形成的磁通的損失，可以抑制發(fā)電量的減少。在圖24所例示的結(jié)構(gòu)中，使第1軛鐵131及第2軛鐵132分別在1個面上與第3 軛鐵133抵接，鉚接第1軛鐵131及第2軛鐵132的端面，包含鉚接部132a、133a在多個面 上抵接。通過這樣的結(jié)構(gòu)，在本具體例中，也可以抑制第1軛鐵131、第2軛鐵132分別與第 3軛鐵133間的磁通的損失，可以抑制發(fā)電量的減少。在此，包含電感器的各軛鐵材料優(yōu)選磁特性良好的材料。具體而言，可以例示出磁 性體材料，例如例示出純鐵、強(qiáng)磁性鐵鎳合金、鐵硅鋁磁合金、硅鋼、電磁不銹鋼等。但是，并 不局限于這些，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。此時，如果考慮用于小型發(fā)電機(jī)的情況，則優(yōu)選電磁 不銹鋼、強(qiáng)磁性鐵鎳合金、硅鋼。另外，在通過結(jié)合多個構(gòu)件來構(gòu)成軛鐵的情況下，可以由各不同的材料構(gòu)成。例 如，將包含磁通最集中的電感器的部分，可以由磁特性最優(yōu)的材料構(gòu)成。一般地講，存在磁 特性越優(yōu)的材料價格越高的傾向。因此，可以只在必要性高的部分使用高價的材料從而抑 制整體的成本。另外，可以組合不同磁特性的材料來調(diào)節(jié)軛鐵整體的磁特性，也可以設(shè)置發(fā) 電量的限度。并且，也可以對軛鐵的每個部分進(jìn)行材料的組合。例如，通過焊接等來進(jìn)行接 合，以便可以只在磁通最集中的電感器部分使用磁特性最優(yōu)的材料。在此，為了使發(fā)電機(jī)1的小型化，使線圈50的小型化也是重要的因素。當(dāng)使發(fā)電 機(jī)1小型化時，由于線圈50的卷線空間也變小，因此線圈50的卷繞數(shù)變少，從而發(fā)電量減 少。另外，為了增加卷繞數(shù)而將線圈50的線直徑變細(xì)時，由于線圈50的內(nèi)部阻抗增加，從 而熱損失增多，發(fā)電量還是減少。本發(fā)明者進(jìn)行研究討論的結(jié)果得出了如下見解，如果不需要線圈骨架等絕緣構(gòu) 件，則可以確保卷線空間，所以即使發(fā)電機(jī)1小型化也可以抑制發(fā)電量的減少。一般地講，線圈是通過在稱之為線圈骨架的圓筒狀絕緣構(gòu)件上卷繞電線而形成。 在此時，線圈骨架的壁厚為0. 5mm Imm左右，但是在水龍頭裝置所具備的小型發(fā)電機(jī)中， 這樣的空間也成為問題。為此，在本實(shí)施方式中，在軛鐵的與線圈50接觸的部分設(shè)置了絕緣層，成為不需要線圈骨架等絕緣構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。因此，可以確保線圈50的卷線空間，線徑粗且可使卷繞增 多。其結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電量的增加。具體而 言，在內(nèi)經(jīng)14mm、外經(jīng)22mm的線圈50中，通過在與線圈50接觸的軛鐵的內(nèi) 面實(shí)施絕緣加工而不需要線圈骨架等絕緣構(gòu)件，從而可使發(fā)電機(jī)1的卷線空間增加70%左 右。作為此時的絕緣加工，可以例示出涂敷厚度大約ΙΟμΜ左右的氟樹脂。但是，用于絕緣 加工的材料、膜厚、涂敷方法等不局限于此，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。圖25是用于說明本發(fā)明另外其他實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)的模式剖視圖。對于該圖，與 關(guān)于圖1 圖24進(jìn)行的上述的要素相同的要素標(biāo)注相同符號且省略其說明。本實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)1具有蓋體214以代替關(guān)于圖1等所述的發(fā)電機(jī)中的預(yù)旋轉(zhuǎn) 靜葉14。蓋體214被支承在封固構(gòu)件51的階梯部51a上。蓋體214相對于筐體13而被固 定，不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。而且，在蓋體214的下游側(cè)設(shè)有動葉15。并且，動葉15與中心軸24形成 一體，由蓋體214與軸承17來支承中心軸24的兩端部，也可以使與中心軸24形成一體的 動葉15進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖26(a)是用于說明設(shè)置于圖25所示的發(fā)電機(jī)1上的蓋體214的模式立體圖。另外，圖27是圖25的A-A線剖視圖。如圖26 (a)、圖27所示，蓋體214呈在圓柱體的一個端面(位于上游側(cè)的面)上一 體設(shè)有圓錐體的形狀。另外，在圓柱體的另外端面(位于下游側(cè)的面)上設(shè)有凸緣部214a。另外，在蓋體214內(nèi)部，設(shè)有呈圓柱狀的空間部214b (參照圖25)，空間部214b向 設(shè)有凸緣部214a側(cè)的端面開口。而且，空間部214b收容有設(shè)在動葉15的上游端側(cè)的動葉 片部19。在蓋體214的中心軸上且朝向空間部214b的側(cè)的面上支承有插通動葉15的中心 軸24的一端。另外，在蓋體214的周面，設(shè)有連通于空間部214b的3個或3個以上的噴嘴218。 將這些噴嘴218在動葉15的周圍以120度的角度關(guān)系均等(等間隔)地配置。并且，配置3個噴嘴218時，這些噴嘴在周向上的配置角度不局限于120度，配置 成從噴嘴218噴出的水流在動葉15的周向上保持對稱性即可。即，可以使相對于動葉15 轉(zhuǎn)角的動葉15的轉(zhuǎn)矩偏差減小的方式配置噴嘴218。如果保持從3個以上的噴嘴噴出的水流的對稱性，則動葉15順暢地旋轉(zhuǎn)，可以抑 制波動。但是，水流不需要完全對稱，由水壓施加到動葉15的力，只要在能夠抑制動葉片部 19波動的程度上在動葉15的旋轉(zhuǎn)中心處平衡即可。另一方面，在蓋體214的周面，設(shè)有3個柱301，隔開向各個噴嘴218的流路。將噴 嘴218及柱301沿著蓋體周面的周向等間隔配置，使其下面與凸緣部214a的上面相接。而 且，噴嘴218朝向收容于空間部214b的動葉片部19開口，其方向與動葉片部19的外接圓 的切線方向相比更朝向內(nèi)側(cè)。根據(jù)這樣的噴嘴218，改變從大致平行于旋轉(zhuǎn)軸(中心軸)的方向流出的水流的 方向，在大致垂直于旋轉(zhuǎn)軸(中心軸)的平面內(nèi)，可以從動葉片部19的徑外方向如箭頭 62a(圖27)所示，朝向動葉片部19噴出。S卩，設(shè)有如下的多個噴嘴218，將從大致平行于動葉15的旋轉(zhuǎn)軸(中心軸)的方向 流出的水流的方向改變成大致垂直于旋轉(zhuǎn)軸(中心軸)的方向，并從動葉片部19的徑外方 向朝向動葉片部19噴出。而且，將這些多個噴嘴218等間隔(均等)地配置在動葉15的周圍。如此，可以使水流從給水流路口通過各噴嘴218至與動葉片部19碰撞為止的距離 呈均一。因此，可以抑制因水流變動引起的動葉片部19的波動。并且，在非軸流式的情況下，由于到各噴嘴218的水路的長度不均勻，因此即使將 噴嘴218等間隔地配置在動葉15的周圍，也無法使水流通過各噴嘴218至與動葉片部19 碰撞為止的 距離均勻。與此相對，根據(jù)本實(shí)施方式，在軸流式的流路方式中，通過在動葉15的周圍等間 隔地配置多個噴嘴218，可以使水流通過各噴嘴218至與動葉片部19碰撞為止的距離呈均 一。其結(jié)果，可以抑制因水流變動引起的在動葉片部19的波動。并且，如圖26(b)所示的具體例，也可以在蓋體214的周面設(shè)置障礙物204。在此 情況下，如箭頭62a所示，水迂回障礙物204而流動。而且，在該具體例中，也將從大致平行 于動葉15的旋轉(zhuǎn)軸的方向流出的水流的方向改變成大致垂直于旋轉(zhuǎn)軸(中心軸)的方向， 可以由多個噴嘴218從動葉片部19的徑外方向朝向動葉片部19噴出。其結(jié)果，可以得到 關(guān)于圖26(a)所述的效果。而且，根據(jù)本實(shí)施方式，通過將3個以上的噴嘴218均等(等間隔)地設(shè)置在動葉 15的周圍，可以抑制噴向各個動葉片部19的噴流的不均勻，可以穩(wěn)定地使動葉旋轉(zhuǎn)。而且，在本實(shí)施方式中，通過使磁鐵M的外周面磁化，與線圈50相對的磁鐵M的端 面不被磁化，即使磁鐵M與線圈50之間的距離發(fā)生變化，也可以防止發(fā)電量的變動。以上，參照具體例說明了本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不局限于這些具體例。關(guān)于上述的具體例，即使同領(lǐng)域技術(shù)人員追加適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變更，只要具備本發(fā)明 的特征，也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，發(fā)電機(jī)、水龍頭裝置的各要素的形狀、尺寸、材質(zhì)、配置等并不局限于例示的 內(nèi)容，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。另外，上述的各具體例所具備的各要素在可能的范圍內(nèi)可以組合，只要組合這些 的發(fā)明包含本發(fā)明的特征，則包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，提供在使徑向尺寸小型化的同時可長期抑制發(fā)電量的變動，而且，可 長期維持高可靠性的水龍頭用發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種水龍頭用發(fā)電機(jī)，其特征為，具備筐體，具有給水流入口和給水流出口且在內(nèi)部形成有給水流路； 動葉，設(shè)在所述給水流路內(nèi)且具有動葉片部； 磁鐵，可以與所述動葉一體旋轉(zhuǎn)； 軸承，支承由所述動葉及所述磁鐵因水流而承受的力； 線圈，通過所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電動勢；及軛鐵，具有設(shè)置成圍住所述線圈的基部和設(shè)置成從所述基部延伸出且相互離開的多 個電感器，所述線圈被設(shè)置在與所述磁鐵相比更靠近所述給水流路的下游側(cè)，并且與所述磁鐵相對，所述磁鐵的與垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的外周面被磁化，與所述線圈相對的端面 不被磁化，所述電感器與所述磁鐵的外周面相對，被設(shè)置在所述筐體的外側(cè)。
2.一種水龍頭用發(fā)電機(jī)，其特征為，具備筐體，具有給水流入口和給水流出口且在內(nèi)部形成有給水流路；動葉，設(shè)在所述給水流路內(nèi)且具有動葉片部；磁鐵，可以與所述動葉一體旋轉(zhuǎn)；軸承，支承由所述動葉及所述磁鐵因水流而承受的力；線圈，通過所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電動勢；及軛鐵，具有設(shè)置成圍住所述線圈的基部和設(shè)置成從所述基部延伸出且相互離開的多 個電感器，所述線圈被設(shè)置成與所述磁鐵的所述給水流路的上游側(cè)相對， 所述線圈被設(shè)置在與所述磁鐵相比更靠近所述給水流路的上游側(cè)，并且與所述磁鐵相對，所述磁鐵的與垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的外周面被磁化，與所述線圈相對的端面 不被磁化，所述電感器與所述磁鐵的外周面相對，被設(shè)置在所述筐體的外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)所述的水龍頭用發(fā)電機(jī)，其特征為，所述軛鐵具備設(shè) 置于連接所述基部與所述電感器的部分的彎曲部，所述磁鐵以不與所述彎曲部相對的方式配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水龍頭用發(fā)電機(jī)，其特征為，具備筐體，具有給水流入口和給水流出口且在內(nèi)部形成有給水流路；動葉，設(shè)在所述給水流路內(nèi)且具有動葉片部；磁鐵，可以與所述動葉一體旋轉(zhuǎn)；軸承，支承由所述動葉及所述磁鐵因水流而承受的力；線圈，通過所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電動勢；及軛鐵，具有設(shè)置成圍住所述線圈的基部和設(shè)置成從所述基部延伸出且相互離開的多個電感器，所述線圈被設(shè)置在與所述磁鐵相比更靠近所述給水流路的下游側(cè)，并且與所述磁鐵相對，所述磁鐵的與垂直于旋轉(zhuǎn)中心軸的平面相交的外周面被磁化，與所述線圈相對的端面不被磁化，所述電感器與所述磁鐵的外周面相對，被設(shè)置在所述筐體的外側(cè)?？梢蕴峁┰谑箯较虺叽缧⌒突耐瑫r可長期抑制發(fā)電量的變動，并且可長期維持高可靠性的水龍頭用發(fā)電機(jī)。
文檔編號E03C1/05GK102037634SQ20098011854
公開日2011年4月27日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者佐藤知子, 小野寺尚幸, 清水剛, 黑石正宏 申請人:Toto株式會社