專利名稱：野外便攜式充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電器設(shè)備，即一種野外便攜式充電器。
背景技術(shù)：
采用風(fēng)力機(jī)進(jìn)行發(fā)電或充電，或者采用太陽能電池板進(jìn)行發(fā)電或充電，都 是比較成熟的公知技術(shù)。采用這些技術(shù)，就可以在無污染的情況下獲得大量的 電能，為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)。在生活實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)風(fēng)能和太陽能的充 裕狀態(tài)往往不能同時(shí)出現(xiàn)，因?yàn)轱L(fēng)大的時(shí)候可能陽光不太充足，陽光充足的時(shí) 候往往風(fēng)力較小。就是說，在陽光充足的時(shí)候，太陽能電池板能夠發(fā)揮作用， 但風(fēng)力發(fā)電機(jī)卻往往不能發(fā)揮作用。在風(fēng)比較大的時(shí)候，風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠發(fā)揮 作用，但太陽能電池板卻往往不能發(fā)揮作用。因此，要想經(jīng)常不斷的從風(fēng)能和 太陽能中獲得電能，就必須同時(shí)擁有風(fēng)力機(jī)和太陽能光電轉(zhuǎn)換器兩種設(shè)備?？?是，兩種設(shè)備不僅造價(jià)比較昂貴，而且還需要較大的場所。在一些場所較小， 特別是需要攜帶的情況下，同時(shí)安裝或攜帶兩種設(shè)備十分困難，甚至不可能。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種既能利用風(fēng)能，又能利用太陽能，且結(jié)構(gòu) 簡單，造價(jià)低廉的野外便攜式充電器。
上述目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的研制一種野外便攜式充電器，這種充 電器有風(fēng)力機(jī)和充電裝置所組成，其中的充電裝置包括發(fā)電機(jī)和蓄電池，風(fēng)力 機(jī)包括轉(zhuǎn)軸和扇葉。其改進(jìn)在于所說的風(fēng)力機(jī)的扇葉是由太陽能電池板構(gòu)成。
所說的風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)軸是一支豎立的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸一端與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相聯(lián)系， 轉(zhuǎn)軸上部周圍裝有扇葉，扇葉是由太陽能電池板構(gòu)成，太陽能電池板的輸出端 和發(fā)電機(jī)的輸出端均與蓄電池相聯(lián)。
所說的風(fēng)力機(jī)的扇葉是由多支彎曲的支撐條，分布在轉(zhuǎn)軸四周構(gòu)成宮燈狀
4的支撐架，在支撐架上面包掛有多片柔軟的太陽能電池板，太陽能電池板之間 留有空隙。
所說的風(fēng)力機(jī)扇葉的支撐架是一個(gè)可折疊的結(jié)構(gòu)，即支撐條的上端與轉(zhuǎn)軸 相鉸鏈，下端抵頂在一個(gè)套管上，套管沿轉(zhuǎn)軸向上滑動(dòng)可使支撐條彎曲而呈宮 燈狀，套管放開即沿轉(zhuǎn)軸下滑則支撐條伸開與轉(zhuǎn)軸疊成一束狀。
所說的風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相聯(lián)系，發(fā)電機(jī)的輸出 端到蓄電池之間設(shè)有控制裝置。
所說的控制裝置是由整流、濾波、穩(wěn)壓、反饋調(diào)控電路組成。
所說的發(fā)電機(jī)和充電裝置裝在一個(gè)控制箱里，箱殼的上面裝有一個(gè)門形固 定架，風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過固定架上框的軸孔以及箱內(nèi)伸出的軸套和變速傳動(dòng)部 件相接觸，傳動(dòng)部件和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸相連。
在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸上或傳動(dòng)部件上裝有搖柄。
本實(shí)用新型的有益效果是由于風(fēng)力機(jī)的扇葉采用太陽能電池板構(gòu)成，因 而在不增加構(gòu)件的情況下，原來的風(fēng)力充電器又增加了光能轉(zhuǎn)換功能，既可利 用風(fēng)力，又可利用太陽能，成為全天候自然能發(fā)電機(jī)。此外還增設(shè)了手搖或其 他動(dòng)力拉動(dòng)的部件，提高了設(shè)備的可靠性。這種方案可制成小型便攜式電源， 供人們在旅游、探險(xiǎn)、登山等野外活動(dòng)中使用。

圖l是第一種實(shí)施例的主視圖2是第一種實(shí)施例的左視圖3是第一種實(shí)施例的部件風(fēng)力機(jī)的主視圖4是第一種實(shí)施例的部件風(fēng)力機(jī)扇葉的主視圖5是第一種實(shí)施例的部件風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸的主視圖6是第一種實(shí)施例的部件風(fēng)力機(jī)扇葉支撐架的工作狀態(tài)示意圖7是第一種實(shí)施例的部件風(fēng)力機(jī)扇葉支撐架的折疊狀態(tài)示意圖8是第一種實(shí)施例的部件太陽能電池板的主視圖9是第一種實(shí)施例的部件太陽能電池板的左視5圖IO是第一種實(shí)施例的部件太陽能電池板的后視圖11是第一種實(shí)施例的部件充電裝置的主視圖12是第一種實(shí)施例的軸測圖13是第一種實(shí)施例的工作原理圖14是第一種實(shí)施例的電路圖15是第二種實(shí)施例的主視圖16是第二種實(shí)施例的俯視圖。
圖中可見風(fēng)力機(jī)l，充電裝置2，轉(zhuǎn)軸3，扇葉4，支撐條5，支撐架6， 太陽能電池板7，壓蓋8，套管9，軸套IO，固定架ll，下軸套12，支架13， 控制箱14，控制裝置15，發(fā)電機(jī)16,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17，蓄電池18，插孔19，搖柄 20，網(wǎng)格21，單向門22，門軸23。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心技術(shù)是在風(fēng)力機(jī)的部件上采用了太陽能電池板，從而使 風(fēng)力充電器增加了太陽能充電的功能。顯然，實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)構(gòu)思的具體方案是 很多的。下面，僅介紹兩個(gè)實(shí)施例。
第一種實(shí)施例如圖l、 2所示，這種野外便攜式充電器是由風(fēng)力機(jī)l和充 電裝置2構(gòu)成。其中，風(fēng)力機(jī)1是由豎立的轉(zhuǎn)軸3和扇葉4所構(gòu)成。由圖3、 4 可見，這個(gè)扇葉4是由多條均布在轉(zhuǎn)軸3周圍的彎曲的支撐條5構(gòu)成宮燈狀的 支撐架6和裝在支撐架6上面的太陽能電池板7組成。由圖5可見，風(fēng)力機(jī)l 的轉(zhuǎn)軸3通過門形固定架11上框的軸套10和控制箱14里面的支架13的下軸 套12，與變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17相連接，變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17與發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子軸相聯(lián) 系。在風(fēng)力的吹動(dòng)下，扇葉4帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17帶動(dòng)發(fā) 電機(jī)16轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)16就會(huì)發(fā)出電來。發(fā)電機(jī)16發(fā)出的電經(jīng)過控制裝置 15儲(chǔ)存到蓄電池18里，供人們使用。
通過圖6、 7可知，這種宮燈狀的支撐架6是可以折疊的。當(dāng)然，還要使用 圖8、 9、 10所示的柔軟的太陽能電池板7才能更好的折疊。折疊的方式有很多 種，圖中介紹的是各個(gè)支撐條5的上端都是鉸鏈在轉(zhuǎn)軸3上端的壓蓋8周圍，下端都是鉸鏈在一個(gè)套在轉(zhuǎn)軸3外面的套管9上，上推套管9支撐條5就會(huì)彎 曲，反之支撐條5就會(huì)伸直而折疊。在支撐條5彎曲到一定位置時(shí)，鎖定套管9 的位置，就可得到宮燈狀的支撐架6造型。當(dāng)然這里鎖定的方法有很多，可以 在套管上開出螺孔用螺栓固定，也可以模仿雨傘的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)軸3內(nèi)設(shè)置彈簧 推動(dòng)的卡爪，等等，都是可以的。
如圖8、 9、 IO所示，固定在宮燈狀的支撐架6外面的多片柔軟的太陽能電 池板7呈多邊形，電池板7之間還留有很大的空隙。風(fēng)可以吹在電池板7的外 面，也可以吹到電池板7的里面，使扇葉4受力而轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在 沒有風(fēng)或風(fēng)力很小但陽光比較好的情況下，裝在支撐架6外面的太陽能電池板7 就可以單獨(dú)發(fā)揮作用，把光能轉(zhuǎn)換變成電能儲(chǔ)存起來，供人們使用。
結(jié)合圖l、 5、 ll可知，風(fēng)力機(jī)1的轉(zhuǎn)軸3通過門形固定架11上框的軸套 10和控制箱14里面的支架13的下軸套12，與變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17相連接，變速 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17與發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)系。在風(fēng)力的吹動(dòng)下，扇葉4帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸3 轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)17帶動(dòng)發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)16就會(huì)發(fā)出 電來。發(fā)電機(jī)16發(fā)出的電經(jīng)過控制裝置15儲(chǔ)存到蓄電池18里，在控制箱14 的箱壁上開有插接插頭的插孔19，用于接通各種負(fù)載。
上面所說的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方式也不僅限于圖示的形式，也可以采用皮帶傳動(dòng)、 鏈條傳動(dòng)等各種不同的傳動(dòng)方式。
如圖11所示，為了進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性，在轉(zhuǎn)軸3上專門增加了一套 手搖的搖柄20，以便在風(fēng)和陽光都沒有的時(shí)候使用。當(dāng)然，這種搖柄20的安裝 方式也是很多的，也可以裝在和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)系的多個(gè)部位?？咳肆D(zhuǎn)動(dòng) 發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
上述工作原理可以從圖13的框圖中表示出來。由圖可見，由風(fēng)力、太陽能 和人力三種動(dòng)力轉(zhuǎn)化的電能，通過控制裝置儲(chǔ)存到蓄電池18備用。在控制裝置 后面還設(shè)有直流輸出端和交流逆變器，直流負(fù)載和交流負(fù)載都可以直接使用。
圖14表示了本裝置的電路圖。由圖可見，電路分成兩部分， 一部分是風(fēng)力 或人力使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電流充進(jìn)蓄電池；另一部分就是太陽能產(chǎn)生的電流充進(jìn)蓄電池。在發(fā)電機(jī)到蓄電池之間，設(shè)有可靠的控制裝置15,其中包括整流、 濾波、穩(wěn)壓、反饋與控制五個(gè)環(huán)節(jié)，其作用主要是電壓的調(diào)整，包括電壓大小 頻率的轉(zhuǎn)換。因?yàn)樯鲜霭l(fā)電裝置發(fā)出的電能電壓幅值變化范圍廣，頻率變化范 圍也很大。因此需要將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓等措施，使電壓至 少高于蓄電池的工作電壓，從而提高發(fā)電裝置的性能。當(dāng)然，能夠?qū)崿F(xiàn)上述目 的的電路很多，下面僅就一種便攜式小型設(shè)備的控制電路作一簡單舉例
(1) 整流
發(fā)電機(jī)中所發(fā)電流為直流電，由于風(fēng)力不穩(wěn)定，必須經(jīng)過整流方可充入蓄電 池。而太陽能由于光照強(qiáng)弱的影響也需要整流。在此，采用三相橋式整流電路 將所發(fā)出的電流整合成穩(wěn)定的直流電源。電路主要由六個(gè)二極管接成電橋的形 式構(gòu)成。
經(jīng)計(jì)算全波整流電路的整流電壓的平均值為t/。二2.34t/， 經(jīng)整合后的電壓為原電壓的2. 34倍。
二極管截止時(shí)所能承受的最大電壓"0= 2.45"
由于電路中增加了PWM脈寬調(diào)制器，不但可直接設(shè)置充電電壓范圍，也可起
到保護(hù)電子元件的目的，增大了二極管的選擇空間。
(2) 濾波
由于整流后電流為單項(xiàng)脈動(dòng)電壓，需改善脈動(dòng)程度。由于負(fù)載較小，所以可
以直接利用電容C的濾波功能對整流后的電流進(jìn)行調(diào)整，電容濾波后不影響
(3) 穩(wěn)壓
引起電壓不穩(wěn)定的原因是發(fā)電系統(tǒng)的電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化，穩(wěn)壓過 程主要由穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)，由于穩(wěn)壓二極管的特性，在電壓C/。出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)對其 進(jìn)行補(bǔ)償和限制，使上述電壓在經(jīng)過穩(wěn)壓二極管后維持在一定的范圍內(nèi)，可以 大大提高蓄電池的充電效率。
(4) 反饋與控制
單純的發(fā)電機(jī)所發(fā)電流不穩(wěn)定，若不加以控制，容易造成原件的損壞和能量
8的無謂損耗，所以在電路中加入PWM脈寬調(diào)制器和充電控制器。
PWM脈寬調(diào)制器規(guī)定了充電電壓的范圍，通過線圈的反饋在發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)自 動(dòng)的控制電路的通斷，提高了能量回收的效率，同時(shí)有對電子元件起到保護(hù)作 用。
充電控制器的作用主要控制蓄電池的充放電路的轉(zhuǎn)換，在風(fēng)速大于3米每 秒、小于20米每秒時(shí)，充電控制器的發(fā)電電路為接通狀態(tài)。 一旦風(fēng)速大于20 米每秒時(shí)，安裝與豎軸上的仿剎車機(jī)構(gòu)對豎軸進(jìn)行鎖緊，同時(shí)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警， 充電控制器控制的充電電路立即斷開，從而實(shí)現(xiàn)任意情況下的能量的合理利用， 大大提高了風(fēng)能的利用效率。
第二種實(shí)施例如圖15、 16所示，風(fēng)力機(jī)1扇葉4的形式與前例有很大的 不同，扇葉4是四個(gè)與轉(zhuǎn)軸3的軸線相平行的平面，均布在轉(zhuǎn)軸3的四周，扇 葉4的支撐架6是由多個(gè)桿件構(gòu)成的網(wǎng)格狀框架，在每個(gè)網(wǎng)格21的一側(cè)，都裝 有一片可沿門軸23擺轉(zhuǎn)的單向門22，單向門22的上面覆蓋著太陽能電池板7。 在如圖中箭頭表示的風(fēng)力作用下，轉(zhuǎn)軸3—側(cè)的扇葉4上的單向門22關(guān)閉，而 另一側(cè)的單向門22被風(fēng)吹開，看見關(guān)閉一側(cè)對轉(zhuǎn)軸3形成較大的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)軸3 即可在轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。同理，單向門22上的太陽能電池板7也可以接受太陽光而產(chǎn) 生電能，在風(fēng)力小的時(shí)候繼續(xù)工作。
此例說明統(tǒng)屬于本發(fā)明內(nèi)容的風(fēng)力機(jī)形式有很多種，只要采用太陽能電池 板充當(dāng)扇葉，都應(yīng)屬于等同的技術(shù)方案。
權(quán)利要求1. 一種野外便攜式充電器，這種野外便攜式充電器包括風(fēng)力機(jī)(1)和充電裝置(2)，其中的充電裝置(2)包括發(fā)電機(jī)(16)和蓄電池(18)，風(fēng)力機(jī)(1)包括轉(zhuǎn)軸(3)和扇葉(4)，其特征在于所說的風(fēng)力機(jī)(1)的扇葉(4)是由太陽能電池板(7)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的野外便攜式充電器，其特征在于所說的風(fēng)力機(jī) (1)的轉(zhuǎn)軸是一支豎立的轉(zhuǎn)軸(3)，轉(zhuǎn)軸(3) —端與發(fā)電機(jī)(16)的轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)系，轉(zhuǎn)軸(3)上部周圍裝有扇葉(4)，扇葉(4)是由太陽能電池板(7) 構(gòu)成，太陽能電池板(7)的輸出端和發(fā)電機(jī)(16)的輸出端均與蓄電池(18) 相聯(lián)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的野外便攜式充電器，其特征在于所說的風(fēng)力機(jī) (1)的扇葉(4)是由多支彎曲的支撐條(5)，分布在轉(zhuǎn)軸(3)四周構(gòu)成宮燈狀的支撐架(6)，在支撐架(6)上面包掛有多片柔軟的太陽能電池板(7)，太 陽能電池板(7)之間留有空隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的野外便攜式充電器，其特征在于所說的風(fēng)力機(jī) 扇葉(4)的支撐架(6)是一個(gè)可折疊的結(jié)構(gòu)，即支撐條(5)的上端與轉(zhuǎn)軸(3) 相鉸鏈，下端抵頂在一個(gè)套管(9)上，套管(9)沿轉(zhuǎn)軸(3)向上滑動(dòng)使支撐 條(5)彎曲而使支撐架(6)呈宮燈狀，套管(9)放開即沿轉(zhuǎn)軸(3)下滑則 支撐條(5)伸開與轉(zhuǎn)軸(3)疊成一束狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的野外便攜式充電器，其特征在于所說的風(fēng)力機(jī) (1)的轉(zhuǎn)軸(3)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)與發(fā)電機(jī)(16)的轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)系，發(fā)電機(jī)(16)的輸出端與蓄電池(18)之間設(shè)有控制裝置(15)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的野外便攜式充電器，其特征在于所說的控制裝 置(15)是由整流、濾波、穩(wěn)壓、反饋調(diào)控電路組成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的野外便攜式充電器，其特征在于所說的充電裝 置(2)裝在一個(gè)控制箱(14)里，控制箱(14)的上面裝有一個(gè)門形固定架(11)，風(fēng)力機(jī)(1)的轉(zhuǎn)軸(3)通過門形固定架(11)上框的軸套10以及箱內(nèi)伸出的 下軸套(12)與變速傳動(dòng)部件(17)相接觸，傳動(dòng)部件(17)和發(fā)電機(jī)(16) 的轉(zhuǎn)子軸相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的野外便攜式充電器，其特征在于在風(fēng)力機(jī)(1) 轉(zhuǎn)軸(3)或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)上裝有搖柄(20)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電器產(chǎn)品，即一種野外便攜式充電器。這種野外便攜式充電器包括風(fēng)力機(jī)1和充電裝置2，其中的充電裝置2包括發(fā)電機(jī)16和蓄電池18，風(fēng)力機(jī)1包括轉(zhuǎn)軸3和扇葉4，其特點(diǎn)是所說的風(fēng)力機(jī)1的扇葉4是由太陽能電池板7構(gòu)成。特別是風(fēng)力機(jī)采用彎曲的支撐條5組成宮燈狀的支撐架6，在支撐架6上包掛柔軟的太陽能電池板7，可以把風(fēng)能或太陽能轉(zhuǎn)換成電能。由于風(fēng)力機(jī)的扇葉4采用太陽能電池板7構(gòu)成，因而在不增加構(gòu)件的情況下，增加了光能轉(zhuǎn)換功能，既可利用風(fēng)力，又可利用太陽能，成為全天候自然能充電電源。這種方案可制成小型便攜式電源，供人們在旅游、探險(xiǎn)、登山等野外活動(dòng)中使用。
文檔編號(hào)F03D9/00GK201262134SQ20082020992
公開日2009年6月24日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者盧玉波, 孫國燕, 張曉萍, 朱金軍, 李長河, 韓振魯 申請人:青島理工大學(xué)