CN107811364A - 一种混合能源发电伞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合能源发电伞。包括构成伞的伞杆和可收放的伞面，伞杆为中空结构，包括可相对旋转的上杆和下杆；上杆与下杆通过联杆连接，联杆下部与下杆固定连接，联杆上部与上杆通过多组轴承转动配合；联杆顶部固定有微型发电机，微型发电机转轴与上杆固定连接；伞面沿径向均匀间隔设置有多组弧形挡板，各挡板平面与伞面成45度夹角；伞面还铺设太阳能薄膜电池。本发明利用雨水动能、风能、太阳能进行发电，环保无污染，设计倾斜弧形挡板，采用水轮机结构的设计技术，利用雨水在伞面的流动进行发电，同时利用风力通过挡板时在挡板两侧形成的压力差，使伞面旋转进行发电，综合利用清洁能源。
Description
技术领域
本发明属于小型能源利用装置设计技术领域，尤其属于利用多种自然资源进行发电的装置的设计技术，特别涉及一种风、光、雨混合能源进行发电的日用伞。
背景技术
利用自然资源与生活常用物品结合进行发电是一种新型的简便发电想法，根据雨伞、遮阳伞所接触的不同自然环境，利用雨滴、风力、太阳能进行发电可以一定程度上解决能源短缺及污染物排放问题。法国工程师曾提出一种利用雨滴滴在雨伞上所产生的振动能发电的思路：雨伞由压电材料(氟化聚偏二乙烯聚合物)制成，当雨滴下落到雨伞上雨滴的势能撞击压电材料，由于压电效应，最后转变成电能。此外，风力发电的运用也日渐成熟，风力发电的基本原理是利用风能设备，把因为温差产生的空气流动不断的向电能转化，实际上就是利用空气中的动能，也就是“风能”来带动风车设备的叶片的旋转，之后把叶子的转轴连接到增速机器上提高旋转的速度，从而把机械的动能向机械能转化，之后通过转轴带动发电机起到发电的作用。基于风力发电原理，目前存在一种便携式风力发电雨伞：由防水壳、勺型风轮、发电机、蓄电池等结构组成的风力发电装置通过螺纹与伞体顶端连接，在风力的作用下勺型风轮转动从而带动发电机发电。以上两种发电装置均简单新颖，但仍存在以下不足：采用压电效应进行发电虽然新颖，但高速下降的雨滴往往会因为溅开而损失一些能量，利用率不高，产生的电量比较小；对于风力发电雨伞来说，适用范围不大；两种装置均只采用一种发电方式，没有充分利用自然条件，使发电效率达到最大化。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种混合能源发电伞。本发明要解决的问题是提供一种在同一伞具上能够充分利用风、光、雨进行混合发电的装置。
本发明通过以下技术方案实现：
混合能源发电伞，包括构成伞的伞杆和可收放的伞面，其特征在于：
所述伞杆为中空结构，包括可相对旋转的上杆和下杆；上杆与下杆通过联杆连接，联杆下部与下杆固定连接，联杆上部与上杆通过多组轴承转动配合；联杆顶部固定有微型发电机，微型发电机转轴与上杆固定连接；下杆底端设置有储电装置并通过导向与微型发电机连接；
所述伞面沿径向均匀间隔设置有多组挡板，各挡板沿径向为相同方向的弧形，各挡板平面与伞面成45度夹角。
本发明还可以在所述伞面铺设太阳能薄膜电池，太阳能薄膜电池通过导线与储电装置连接。
为了实现电能的方便应用，将储电装置设置于下杆底端的手柄中，并在储电装置在手柄上设置电能输出接口。
所述挡板上边缘与伞面中心和伞面边缘等高，由伞面中心至伞面边缘成弧形轨迹结构。
本发明实现了一伞两用，既可以遮风挡雨，还可以发电，节能环保。通过在伞杆中安装有滚珠轴承，伞面在转动后带动轴承转动，驱动发电机转动进行发电。本发明在伞面设置一种弧形倾斜挡板，利用水流经伞面时对挡板的压力和风力，两种力使伞转动，保证了伞能稳定转动。
本发明合理利用清洁能源，生态环保，节能减排。利用雨水动能、风能、太阳能这三种大自然中的清洁能源进行发电，环保无污染，可将大自然中的能源充分利用进生活当中，从而节约生活中的用电消耗。设计倾斜弧形挡板，采用水轮机结构的设计技术，利用雨水在伞面的流动进行发电；同时巧妙地利用风力通过挡板时在挡板两侧形成的压力差，使伞面旋转进行发电。伞在有雨水、有风、有太阳的情况下，都能发电，在不同的环境中，伞可以分别利用这三种能源持续工作，不断发电；采用新型太阳能薄膜电池，发电效率高；风力发电与雨水发电或者太阳能发电相结合，晴雨普适，发电稳定，效率更高。
附图说明
图1是本发明发电伞伞面风驱动结构示意图；
图2是本发明发电伞雨水驱动结构示意图；
图3是本发明发电伞结构示意图；
图4是本发明发电伞伞杆结构剖视图；
图5是本发明发电伞原理框图。
图中，1是伞面，2是挡板，3是螺钉1，4是骨架1，5是骨架2，6是滑块，7是发电装置，8是下杆，9是螺钉2：10是上杆，11是转轴，12是微型发电机，13是滚珠轴承1，14是导线，15是滚珠轴承2，16是固定块1，17是导线槽，18是联杆，19是固定块2，20是手柄，21是储电装置，F是风向，F1风对弧形挡板凸面作用力，F2是风对弧形挡板凹面作用力，P是雨水流动对弧形挡板作用力，S是雨水沿弧形挡板流动方向。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
混合能源发电伞，包括构成伞的伞杆和可收放的伞面1，伞面1支撑骨架4形状与挡板底部相重合，为弧形结构，骨架5控制骨架4的收放，伞杆为中空结构，包括可相对旋转的上杆10和下杆8；上杆10与下杆8通过联杆18连接，联杆18下部与下杆8固定连接，联杆18上部与上杆10通过多组轴承转动配合；联杆18顶部固定有微型发电机12，微型发电机12转轴11与上杆10固定连接；下杆8底端设置有储电装置21并通过导线14与微型发电机12连接；
伞面1沿径向均匀间隔设置有多组挡板2，各挡板2沿径向为相同方向的弧形，各挡板2平面与伞面成45度夹角。
本发明可以在伞面铺设太阳能薄膜电池，太阳能薄膜电池通过导线与储电装置21连接。
储电装置21设置于下杆8底端的手柄20中，储电装置21在手柄20上设置有电能输出接口。
挡板2上边缘与伞面1中心和伞面1边缘等高，由伞面1中心至伞面1边缘成弧形轨迹结构。
如图所示，图1至图4示例了一种发电伞结构。伞面1用于遮蔽雨水和集中雨水，挡板2平面与伞面倾斜成45°夹角，使雨水沿挡板2底部边缘流动，对伞产生压力。并收集风能，对伞面1形成压力差。两种压力的任意一种均能带动伞面1的旋转。螺钉一3用于连接骨架一4和骨架二5。骨架一4用于支撑伞面1。骨架二5用于撑开和收拢骨架一4。滑块6带动骨架二5沿上杆10上下运动。发电装置7将机械能转换为电能。下杆8支撑整个装置。螺钉二9连接滑块6和骨架二5。固定卡槽固定并卡住滑块6。联杆19通过转轴11连接微型发电机12与雨伞。滚珠轴承一13转动连接上杆10与联杆18实现雨伞旋转。导线14导出发电机电能。滚珠轴承二15与滚珠轴承一13同样转动连接上杆10与联杆18实现雨伞转动。固定块一16连接固定下杆8与联杆18。导线槽17用于安放14导线。联杆18固定微型发电机12并连接上杆10和下杆8。固定块二19连接固定联杆18。手柄20方便握紧雨伞。
本发明核心是需要利用风力对伞面1的推动作用带动伞面1相对于骨架转动，从而带动转轴11旋转驱动微型发动机12产生电能，本发明在伞面1上设计多条倾斜弧形挡板2，在联杆18与转动的上杆10之间安装滚珠轴承，便可依靠风对倾斜弧形挡板凹面的推力作用实现伞面1相对于骨架转动，并带动微型发电机12发电。
太阳能是全球主要能源之一，是用之不竭的洁净能源，对太阳能的利用是永恒的课题。在夏季，遮阳伞被广泛使用，考虑到其表面长时间暴露在太阳光照下的特点，并结合太阳能发电技术，在伞面上铺一层太阳能薄膜电池，在遮阳的同时吸收太阳能辐射能量进行发电。
在有雨状态，把雨水的能量利用起来既能够强化风力发电的发电效率，又能利用雨水这一自然能源。同样地，根据流体力学中的理论，流体流经弯道会产生压力，利用这一压力同风力对倾斜弧形挡板2的推动作用相配合，带动伞面1相对于骨架转动，促使微型发电机12发电。
结合附图，如图所示，利用伞面1上的挡板2结构，挡板2与伞面1倾斜45°，当伞面1受到风力影响时，伞面1两侧挡板2受到的力的大小不同，如图一所示，由于倾斜挡板2的阻挡作用，F2>F1，形成压力差，使伞面1发生转动。伞面代动上杆10并驱动转轴11转动，微型发电机12发电，并将电能由导线14输送至手柄20内的储电装置21储存起来。
如图二所示，当雨水流经伞面1时，雨水汇集成小水流后沿挡板2流动，雨水对挡板2形成压力P，伞面1上有多组挡板2结构，作用于每个挡板上的压力P使得伞面1发生转动，伞面1转动从而带动微型发电机12进行发电。
Claims (4)
1.一种混合能源发电伞，包括构成伞的伞杆和可收放的伞面，其特征在于：
所述伞杆为中空结构，包括可相对旋转的上杆和下杆；上杆与下杆通过联杆连接，联杆下部与下杆固定连接，联杆上部与上杆通过多组轴承转动配合；联杆顶部固定有微型发电机，微型发电机转轴与上杆固定连接；下杆底端设置有储电装置并通过导线与微型发电机连接；
所述伞面沿径向均匀间隔设置有多组挡板，各挡板沿径向为相同方向的弧形，各挡板平面与伞面成45度夹角。
2.根据权利要求1所述的混合能源发电伞，其特征在于：所述伞面铺有太阳能薄膜电池，太阳能薄膜电池通过导线与储电装置连接。
3.根据权利要求1或2所述的混合能源发电伞，其特征在于：所述储电装置设置于下杆底端的手柄中，储电装置在手柄上设置有电能输出接口。
4.根据权利要求3所述的混合能源发电伞，其特征在于：所述挡板上边缘与伞面中心和伞面边缘等高，由伞面中心至伞面边缘成弧形轨迹结构。
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