CN101427624A - 太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，属于新能源农业机械技术领域。其主要采用太阳能光伏发电系统和插秧装置连结组成太阳能光伏插秧机。太阳能光伏发电系统采用从太阳电池输出的电流通过控制器向锂离子电池输入电流并储存；插秧机工作时，从锂离子电池输出的电流输送到电动机，将电能转换成机械能，接着通过传动带，将机械能输送到插秧装置，通过插秧装置里各个部件的运动来完成插秧机在水田中的行走和运送、抓取、栽插水稻秧苗的多道工序。本发明还在秧苗箱板的后面设置发光二极管照明，有利于及时发现漏插秧苗，及时排除插秧机的故障，提高了机械插秧的质量，延长了插秧机的田间工作时间。

Description

太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，属于新能源农业机械技术领域。

背景技术

水稻是高产的粮食作物，全世界有一半以上的人口以稻米为主食。中国的东北地区、华东地区、华南地区、华中地区都是重要的稻谷产区。不违农时，按季节及时栽插秧苗，是夺取水稻丰产的关键措施。本发明人曾经在水田中从事繁重的挑秧、插秧体力劳动十年，又参加过六年研制半机械化和机械化插秧机的工作，并在1989年7月31日在苏州举行的中国农机学会能源动力学会年会上被公选为中国农业机械学会能源动力学会理事。在工作实践中，本发明人认识到搞好水稻生产对于粮食安全和社会安定有重大的意义，而插秧机的不断改进，有利于稻谷的持续增产。

2008年，全世界关注金融、能源、粮食三大问题，粮食供应的紧缺使有的国家发生了政治动乱，国际市场上的大米价格已明显高于中国国内市场的价格。江苏省无锡市56万亩水稻种植面积中有百分之九十的面积采用机械插秧，现有插秧机主要加柴油使用，全部依靠化石能源供给内燃机产生动力。在插秧的最佳季节里，2008年5月无锡市场上发生了柴油供应临时中断和汽油供应紧缺，汽车在公路上排成长队等待进加油站加油。无锡市农机局在江南晚报上报道农机用油紧缺的消息，并紧急调运柴油保粮食生产，克服石油供应的困难才完成了今年的插秧任务。从1991年至1998年，全国插秧机的拥有量从20512台发展到38859台，到2008年，估计中国拥有插秧机8万台以上。日本的两家农机制造商分别在苏州和无锡开设工厂，大量制造使用柴油的插秧机供应市场。机械插秧的水稻病害较轻，虫口密度较低，节省用工成本费用，提高生产效率且有增产作用。在农忙季节，成千上万的插秧机使用化石能源，排放大量的二氧化碳，使气候变暖，污染农村美好的自然环境。从保护生态环境、节能减排、服务三农，减少对石油资源的依赖，减轻插秧机的整机重量出发，设计并研制节能、轻巧、实用、绿色的新能源插秧机是本发明的目的。

本发明人在2008年9月19日至22日到常州参加了第十届中国太阳能光伏会议，听取国内外光伏专家在硅材料、太阳电池组件和薄膜太阳电池三个论坛上所作的科学报告，进一步坚定了将发电成本持续下降、太阳电池的重量不断变轻、光电转换效率不断提高的太阳能光伏发电系统应用在插秧机上作为新能源动力装置的信心；2008年10月16日在苏州国际博览中心举行的第六届国际发明展览会上，国家知识产权局田力普局长亲临无锡展区观看了本发明人创办的公司展出的光伏应用产品，勉励缪同春：“要多申请专利”，促使本发明人下定了申请“太阳能光伏插秧机”的专利的决心。2008年11月8日，本发明人参观第六届中国(无锡)国际工业设计博览会，仔细观看了机械工业产品的许多新设计，树立了设计“太阳能光伏插秧机”新产品的恒心。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，根据世界石油资源逐日减少，世界石油价格涨落多变、世界化石能源的开发使用严重污染自然环境的总趋势，利用潜力巨大的太阳能光伏新能源来驱动插秧机，保障人类的粮食生产安全。太阳发出光和热还有50亿年的寿命，地球的地壳构成中含有26％的硅元素，供应太阳能光伏发电的资源丰富。人类制造单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池的技术不断提高，单晶硅太阳电池的光电转换效率已达到18％，无锡尚德太阳能电力有限公司承诺在五年内将硅太阳电池的发电成本由每度电5元降低到每度电1元。除了硅太阳电池，新型的化合物太阳电池和有机物太阳电池也开始进入实用阶段，许多薄膜太阳电池的重量相当轻。当代科学技术的进步，使本发明人首先认识到将太阳能光伏发电系统应用到插秧机上提供新的动力是完全可行的，太阳能光伏插秧机的应用市场前景是十分美好的。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，采用太阳能光伏发电系统和插秧装置连结组成太阳能光伏插秧机；太阳能光伏发电系统包括太阳电池1、控制器2、导电线22、电动机11，电路开关21，从太阳电池1输出的电流通过导电线22向锂离子电池12输入电流并储存，锂离子电池12的电路开关21开启时，向电动机11输送电力，将电能转换成机械能，然后通过传动带10，将机械能输送到插秧装置，70％的机械能用于插秧机在水田里向前行走，插秧机在整平的水田里，主要靠机头底面滑行板13、左承重滑行板8、右承重滑行板16来承受重量，并滑行前进。遇到前进阻力时，可以用绳索套住插秧机牵引架14拉动前行，动力机防护罩15用于保护锂离子电池12和电动机11，机头工具箱17内贮存备用的多种修理工具及备用机件保证了在水田中维修插秧机时的就地取用，水田行走轮18是适合插秧机在水田中滚动前进的防滑车轮，操纵杆19的用途是供农机操纵人员操纵插秧机向左转弯或向右转弯，秧苗贮存器20可以临时存放准备放在秧苗箱板4的上表面上的根须整齐的秧苗；各种用电器均使用导电线22连结。动力机支撑架9和机头底面滑行板13、左承重滑行板8、右承重滑行板16一起撑托起插秧机的全部机身；30％的机械能用于插秧装置各插秧部件的运动；插秧爪控制器5控制插秧爪移动轴6的左右移动和插秧爪7围绕插秧爪移动轴6作园周转动，从而使固定在插秧爪移动轴6上的插秧爪7可以左右匀速转动，从放置在秧苗箱板4上的秧苗上自左向右，然后自右向左连续往返按照顺序抓取适量秧苗，及时插入水田耕作层上部适宜的深度，将水稻秧苗按照水稻不同的品种对插秧的行距、株距，每穴苗数的不同要求及时进行机械插秧，确保粮食丰产。

太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，所述的太阳电池1的向阳平面的安装角度为太阳电池1的向阳平面与水稻田平面之间的夹角在20度至88度之间，在无锡地区的适宜安装角度是70度，可以接受到太阳光线最大的照射量。在地球上纬度不相同的地区，要根据当地的自然条件来选择太阳电池1的向阳平面的安装角度，确保太阳电池1的向阳平面上能接受到最大的阳光照射量来用于发电，在地球的北半球，太阳能光伏插秧机在静止时，机头应朝南停放，确保太阳电池1的向阳平面接受最大量的阳光照射用于发电、充电，为插秧机工作时贮备能量；在地球的南半球，太阳能光伏插秧机静止时，机头应朝北停放，确保太阳电池1的向阳平面接受最大量的阳光照射用于发电、充电，为插秧机工作时贮备能量；安装在秧苗箱板4的上方的，靠支撑杆3支撑的太阳电池1的平面的面积在1平方米至600平方米之间，以确保太阳电池1发出足够的发电量与太阳能光伏插秧机完成向前行走和插好秧苗两项工作任务所需要的用电量相等，太阳能光伏插秧机适合在太阳能资源丰富或比较丰富的水稻产区广泛推广使用。

太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，将太阳电池1输出的电流，通过控制器2的调整再输出的直流电的0.1％到0.8％的电流量供给安装在秧苗箱板4的后面设置的发光二极管23的照明，使运送、供应秧苗到插秧机上的工作人员能及时发现漏插秧苗的事故，及时排除故障，提高机械插秧的质量，延长机械插秧的田间工作时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

本发明涉及一种太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，其主要采用太阳能光伏发电系统和插秧装置连结组成太阳能光伏插秧机，太阳能光伏发电系统采用从太阳电池1输出的电流通过控制器2向锂离子电池12输入电流并储存，插秧机工作时，从锂离子电池12输出的电流输送到电动机11，将电能转换成机械能，接着通过传动带10，将机械能输送到插秧装置，通过插秧装置里各个部件的运动来完成插秧机在水田中的行走和运送、抓取、栽插水稻秧苗的多道工序。本发明还在秧苗箱板4的后面设置发光二极管23照明，有利于及时发现漏插秧苗，及时排除插秧机的故障，提高了机械插秧的质量，延长了插秧机的田间工作时间。

太阳能光伏插秧机是当代绿色、节能、环保的插秧机，主要采用了三项新技术：1、无污染的太阳能光伏发电新技术，太阳能光伏发电适合用于移动性强的插秧机的独立发电；2、锂离子电池中不含有铅、镉等有毒金属，有利于环境保护，是一种绿色电池。特别是可充放电500次以上的锂二次电池的工作环境：充电：0℃到45℃，放电：一10℃到60℃，储存30天：一10℃到45℃，储存90天：一10℃到35℃。插秧机在田野上工作，机械散热条件比较好，动力机防护罩15遮挡住阳光、不再直射锂离子电池12，确保锂离子电池12在许可的温度范围以内工作，不会缩短使用寿命。3、用发光二极管照明节电70—80％，能耗低。

在中国南方和北方不同的水稻产区，对太阳电池1安装在插秧机上的角度有不同的要求，举出实施例如下：

实施例一：

中国广东省地处纬度较低的地区，夏季接受太阳光直射的天数比较多，光照比较强，安装在插秧机上的太阳电池1的平面与地平面之间的夹角要大于70度，不宜超过80度，以75度为合适的安装角度，可以接收到靠太阳电池1发电来驱动插秧机工作所需要的阳光照射量。

实施例二：

中国黑龙江省地处纬度较高的地区，接受太阳光的斜射，夏季的光照比南方要弱一些，安装在插秧机上的太阳电池1的平面与地平面之间的夹角要小于70度，不宜超过60度，以65度为合适的安装角度，可以接收到靠太阳电池1发电来驱动插秧机工作所需要的阳光照射量。

Claims (3)

1、一种太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，其特征是，采用太阳能光伏发电系统和插秧装置连结组成太阳能光伏插秧机；太阳能光伏发电系统包括太阳电池(1)、控制器(2)、导电线(22)、电动机(11)，电路开关(21)，从太阳电池(1)输出的电流通过导电线(22)向锂离子电池(12)输入电流并储存，锂离子电池(12)的电路开关(21)开启时，向电动机(11)输送电力，将电能转换成机械能，然后通过传动带(10)，将机械能输送到插秧装置，70％的机械能用于插秧机在水田里向前行走，插秧机在整平的水田里，主要靠机头底面滑行板(13)、左承重滑行板(8)、右承重滑行板(16)来承受重量，并滑行前进。遇到前进阻力时，可以用绳索套住插秧机牵引架(14)拉动前行，动力机防护罩(15)用于保护锂离子电池(12)和电动机(11)，机头工具箱(17)内贮存备用的多种修理工具及备用机件保证了在水田中维修插秧机时的就地取用，水田行走轮(18)是适合插秧机在水田中滚动前进的防滑车轮，操纵杆(19)的用途是供农机操纵人员操纵插秧机向左转弯或向右转弯，秧苗贮存器(20)可以临时存放准备放在秧苗箱板(4)的上表面上的根须整齐的秧苗；各种用电器均使用导电线(22)连结；动力机支撑架(9)和机头底面滑行板(13)、左承重滑行板(8)、右承重滑行板(16)一起撑托起插秧机的全部机身；30％的机械能用于插秧装置各插秧部件的运动；插秧爪控制器(5)控制插秧爪移动轴(6)的左右移动和插秧爪(7)围绕插秧爪移动轴(6)作园周转动，从而使固定在插秧爪移动轴(6)上的插秧爪(7)可以左右匀速转动，从放置在秧苗箱板(4)上的秧苗上自左向右，然后自右向左连续往返按照顺序抓取适量秧苗，及时插入水田耕作层上部适宜的深度，将水稻秧苗按照水稻不同的品种对插秧的行距、株距，每穴苗数的不同要求及时进行机械插秧，确保粮食丰产。

2、根据权利要求1所述的太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，其特征是，所述的太阳电池(1)的向阳平面的安装角度为太阳电池(1)的向阳平面与水稻田平面之间的夹角在20度至88度之间，在无锡地区的适宜安装角度是70度，可以接受到太阳光线最大的照射量；在地球上纬度不相同的地区，要根据当地的自然条件来选择太阳电池(1)的向阳平面的安装角度，确保太阳电池(1)的向阳平面上能接受到最大的阳光照射量来用于发电；在地球的北半球，太阳能光伏插秧机在静止时，机头应朝南停放，确保太阳电池(1)的向阳平面接受最大量的阳光照射用于发电、充电，为插秧机工作时贮备能量；在地球的南半球，太阳能光伏插秧机静止时，机头应朝北停放，确保太阳电池(1)的向阳平面接受最大量的阳光照射用于发电、充电，为插秧机工作时贮备能量；安装在秧苗箱板(4)的上方的、靠支撑杆(3)支撑的太阳电池(1)的平面的面积在1平方米至600平方米之间，以确保太阳电池(1)发出足够的发电量与太阳能光伏插秧机完成向前行走和插好秧苗两项工作任务所需要的用电量相等，太阳能光伏插秧机适合在太阳能资源丰富或比较丰富的水稻产区广泛推广使用。

3、一种太阳能光伏发电系统应用在插秧机上的动力装置，其特征是，将太阳电池(1)输出的电流，通过控制器(2)的调整再输出的直流电的0.1％到0.8％的电流量供给安装在秧苗箱板(4)的后面设置的发光二极管(23)的照明，使运送、供应秧苗到插秧机上的工作人员能及时发现漏插秧苗的事故，及时排除故障，提高机械插秧的质量，延长机械插秧的田间工作时间。

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