CN109058041A - 一种便携式水风两用发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式水风两用发电设备，包括机体、底座、轮毂、多个可折叠叶片、发电机和蓄电池；底座呈上端为开口的筒状，所述机体连接在底座上端并将其开口密封；所述发电机和蓄电池安装在机体内，发电机与蓄电池电连接以将获得的电能传输给蓄电池储存，所述发电机向上延伸设置有转子轴；所述轮毂设置在机体上方，所述轮毂向下延伸设置有传动轴，所述传动轴与转子轴固定连接以传递扭矩；可折叠叶片与轮毂连接并绕轮毂轴线间隔设置；所述可折叠叶片包括与轮毂连接的固定叶和活动叶，可折叠叶片可转换成两种状态对应风力发电和水力发电。本发明可通过叶片的形态转换适应风力发电和水力发电，它体积小、重量轻、叶片可折叠，方便携带。

Description

一种便携式水风两用发电设备
技术领域
本发明涉及一种发电设备，特别是涉及一种便携式水风两用发电设备。
背景技术
目前，人们在野外或偏远地区，可能会遇到缺少电源，无法为电子设备充电或照明的情况，而绝大多数设备只能适应一种发电条件，如水力发电或风力发电，野外的环境又多变，针对单一情况的设备不能满足复杂多变的野外环境，为此人们需要携带两种发电设备，这大大增加了旅途的负重，不便于出行。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种便携式水风两用发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式水风两用发电设备，包括机体、轮毂、多个可折叠叶片、发电机和蓄电池，所述发电机和蓄电池安装在机体内，所述发电机与蓄电池电连接以将获得的电能传输给蓄电池储存，所述发电机向上延伸设置有转子轴，所述轮毂设置在机体上方，所述轮毂向下延伸设置有传动轴，所述传动轴与转子轴固定连接以传递扭矩，本设备还包括多个可折叠叶片；所述可折叠叶片与轮毂连接并绕轮毂轴线间隔设置；所述可折叠叶片包括活动叶和与轮毂连接的固定叶，所述活动叶能与固定叶平行拼接成一个完整叶片以实现水力发电，所述活动叶也能垂直固定在固定叶上方以实现风力发电，所述活动叶通过转动机构与固定叶连接并能通过转动机构在两种发电状态间实现切换。
进一步，所述转动机构包括转轴和销轴；所述固定叶中部设置有贯穿其厚度的第一开口槽，所述转轴插装在固定叶内并垂直穿过第一开口槽，所述销轴插装在转轴上，所述转轴和销轴均仅能绕其自身的轴线转动，所述销轴外端与活动叶固定连接；所述活动叶能绕转轴旋转并与固定叶搭接拼合成一个完整的叶片以实现水力发电，所述活动叶也能通过转轴和销轴的旋转从第一开口槽处绕至活动叶上表面并通过活动叶上表面上的卡位装置固定以实现风力发电，所述卡位装置位于第一开口槽一侧并相对第一开口槽边缘间隔设置。
进一步，所述卡位装置包括弹性活动块和固定块，所述弹性活动块与固定块间隔设置且间距与活动叶厚度匹配，所述弹性活动块在受力情况下可弹性缩入固定叶内。
进一步，所述弹性活动块相对于固定块的背离面上端设置有圆倒角。
进一步，所述固定叶上表面向外延伸设置有限位部，所述活动叶则对应设置有拼合部，当活动叶在固定叶下方并绕转轴旋转至与固定叶平行时，所述限位部限制活动叶继续旋转并与拼合部匹配拼合。
进一步，所述活动叶中部相对第一开口槽设置有贯穿其厚度的第二开口槽，所述第二开口槽内设置有插块，所述销轴外端设置有与插块匹配的卡槽，所述卡槽边缘连接有与插块匹配的斜置的插入口，所述插块通过插入口进入卡槽并固定在卡槽内。
进一步，所述活动叶靠近固定叶的端面为斜面，斜面便于将弹性活动块压下。
进一步，所述转轴设置有插孔，所述销轴包括与插孔匹配的杆部和连接在杆部一端的杆头，所述杆部上安装有与杆头间隔设置的限位销，其间距与转轴直径匹配。
进一步，还包括底座，所述底座呈上端为开口的筒状，所述机体连接在底座上端并将其开口密封。
本发明的有益效果是：当活动叶和固定叶水平拼合的时候，组成一个类似于风扇叶片，可在水流的驱动下旋转并带动发电机转子轴旋转发电，将电量储存至蓄电池；当在野外没有水流有风的情况下，将活动叶垂直折起来，使固定叶相对活动叶垂直固定，这时设备可用作垂直轴风力发电机进行风力发电；本发明可通过叶片的形态转换适应风力发电和水力发电，它体积小、重量轻、叶片可折叠，方便携带。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明安装结构剖视图；
图2是可折叠叶片折起状态的整体结构示意图；
图3是可折叠叶片拼合状态的整体结构示意图；
图4是可折叠叶片的一种状态的结构示意图；
图5是可折叠叶片的拼合状态俯视图；
图6是图5的A-A出剖视图；
图7是可折叠叶片分解状态结构示意图；
图8是销轴与转轴的连接结构示意图；
图9是可折叠叶片拼合状态示意图；
图10是可折叠叶片从拼合状态向折起状态转变过程中的第一状态示意图；
图11是可折叠叶片从拼合状态向折起状态转变过程中的第二状态示意图；
图12是可折叠叶片从拼合状态向折起状态转变过程中的第三状态示意图；
图13是可折叠叶片折起状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1至图3，本发明的一种便携式水风两用发电设备，包括机体1、底座2、轮毂3、多个可折叠叶片4、发电机5和蓄电池6。
所述底座2呈上端为开口的筒状，所述机体1连接在底座2上端并将其开口密封；所述机体1呈筒状，下端为开口，机体1底部绕开口边缘设置有一圈凸缘11，凸缘11内外圈都设置有螺纹，底座2内部设置有与凸缘11外圈匹配的螺纹，并通过螺纹连接固定在机体1底部并密封，机体1底部连接有底盖12，底盖12设置有与凸缘11内圈匹配的凸部，凸部外圈设置有凸缘11内圈匹配的螺纹并通过螺纹连接固定在机体1底部，且如图1所示，底盖12尺寸刚好容纳在底座2内部。底座2和机体1的空腔都可以使得整个设备在水中的时候具有一定的浮力，在使用中不沉入水底。
所述发电机5和蓄电池6安装在机体1内，所述发电机5与蓄电池6电连接以将获得的电能传输给蓄电池6储存，所述发电机5向上延伸设置有转子轴51；所述轮毂3设置在机体1上方，所述轮毂3向下延伸设置有传动轴31，所述传动轴31与转子轴51固定连接以传递扭矩。机体1中心设置有与传动轴31匹配的孔，传动轴31穿过该孔进入机体1内与转子轴51连接，转子轴51与传动轴31的连接可采用联轴器连接或其他的常规连接方式来传递扭矩。所述可折叠叶片4与轮毂3连接并绕轮毂3轴线间隔设置，可折叠叶片4转动带动轮毂3和传动轴31转动，并将该转动传递给转子轴51，发电机5将转子轴51的转动转换为电能并存储在蓄电池6内。
下面通过图4至图8来描述可折叠叶片4的具体结构。
所述可折叠叶片4包括与轮毂3连接的固定叶41和活动叶42，
所述活动叶42能与固定叶41平行拼接成一个完整叶片以实现水力发电，所述活动叶42也能垂直固定在固定叶41上方以实现风力发电，所述活动叶42通过转动机构与固定叶41连接并能通过转动机构在两种发电状态间实现切换。优选的，所述转动机构包括转轴43和销轴44，所述固定叶41中部设置有贯穿其厚度的第一开口槽411，所述转轴43插装在固定叶41内并垂直穿过第一开口槽411，所述转轴43与第一开口槽411两侧壁垂直。具体的，如图6所示，所述固定叶41设置有与转轴43匹配的盲孔，该孔穿过第一开口槽411，转轴43一端插入盲孔底部，另一端则安装有固定盖45进行限位固定，固定盖45通过螺钉连接在固定叶41上。
所述销轴44插装在转轴43上，销轴44轴线与转轴43垂直，所述转轴43和销轴44均仅能绕其自身的轴线转动，所述销轴44外端与活动叶42固定连接。具体的，如图6和图8所示，所述转轴43设置有插孔431，所述销轴44包括与插孔431匹配的杆部444和连接在杆部444一端的杆头443，所述杆部444上安装有与杆头443间隔设置的限位销445，其间距与转轴43直径匹配，转轴43插在限位销445和杆头443中间，销轴44也因此实现轴向固定，只能沿自身的轴线转动。
下面从图7和图8描述，活动叶42与销轴44连接结构的优选方式。所述活动叶42中部相对第一开口槽411设置有贯穿其厚度的第二开口槽423，所述第二开口槽423内设置有插块422，所述销轴44外端设置有与插块422匹配的卡槽441，所述卡槽441边缘连接有与插块422匹配的斜置的插入口442，所述插块422通过插入口442进入卡槽441并固定在卡槽441内，卡槽441和插入口442均与插块422过盈，插块422卡入卡槽441后由于过盈配合很难从插入口442脱开。第二开口槽423宽度与销轴44直径匹配，以限制销轴44与活动叶42径向相对移动，卡槽441则限制其轴线移动，以此实现销轴44与活动叶42的固定。且卡槽441的延伸方向为销轴44的轴向，活动叶42与销轴44固定连接且活动叶42与销轴44轴向平行。当然在其他实施例中，销轴44与活动叶42的连接固定方式可以有很多种，例如销轴44可以在端部表面设置外螺纹，活动叶42对应设置有与之匹配的螺纹孔，通过螺纹连接固定，或者在活动叶42设置与销轴44匹配的孔，销轴44端部插入孔内并用销钉或螺钉穿过销轴44连接固定。
所述活动叶42能绕转轴43旋转并与固定叶41搭接拼合成一个完整的叶片以实现水力发电，且活动叶42旋转与固定叶41拼合成一个完整叶片时不能继续旋转绕过固定叶41，只能往反方向自由旋转，在水压的压力下，可以使得活动叶42和固定叶41紧紧拼合在一起。固定叶41与活动叶42的厚度相同，优选的，所述固定叶41上表面向外延伸设置有限位部414，所述活动叶42则对应设置有拼合部421，拼合部421与活动叶42相对设置且能匹配拼合成厚度与固定叶41或活动叶42相同的厚度。当活动叶42在固定叶41下方并绕转轴43旋转至与固定叶41平行时，拼合部421搭在限位部414上，所述限位部414限制活动叶42继续旋转并与拼合部421匹配拼合。如图1视角，当水流从下往上流动时，水压会将活动叶42往上压，限位部414与拼合部421紧紧贴合，使得活动叶42和固定叶41拼合成完整的叶片，并在水流的冲击下旋转发电。
所述活动叶42也能通过转轴43和销轴44的旋转从第一开口槽411处绕至活动叶42另一面(上表面)并通过活动叶42另一面(上表面)上的卡位装置固定以实现风力发电，所述卡位装置位于第一开口槽411一侧并相对第一开口槽411边缘间隔设置。优选的，所述卡位装置包括弹性活动块412和固定块413，所述弹性活动块412与固定块413间隔设置且间距与活动叶42厚度匹配，所述弹性活动块412在受力情况下可弹性缩入固定叶41内。
下面从图9至图13来描述可折叠叶片的两种形态的变化过程。
叶片开始是处于图9的状态，固定叶41和活动叶42拼合成一个整体，且该状态受到水流从下往上冲击的时候，活动叶42会因水压紧紧与固定叶41拼合在一起，即使此时活动叶42和固定叶41在这种状态没有限位固定的结构。随后将活动叶42向下绕转轴旋转90°至图10状态；然后再绕销轴44旋转90°使得活动叶42与第一开口槽411对齐，至图11状态；然后活动叶42再绕转轴旋转180°，使得活动叶42通过第一开口槽411的绕过固定叶41，从固定叶41底面绕至固定叶41上方，至图12状态；最后活动叶42绕销轴44朝弹性活动块412旋转，卡入弹性活动块412和固定块413之间，形成固定，此时活动叶42与固定叶41垂直，且与转轴43的夹角为锐角。为了活动叶42能方便卡入弹性活动块412和固定块413之间，所述弹性活动块412相对于固定块413的背离面上端设置有圆倒角。另外为了活动叶42和固定叶41拼合的时候不会出现结构干涉，活动叶42与固定叶41重合的断面均为斜面，如图4所示，固定叶41的第一断面41a和第二断面41b，与之匹配的是活动叶42的第三断面42a和端面42b。端面42b的斜面在卡入弹性活动块412时，也会形成向下压动弹性活动块412的分力，利于活动叶42自动卡入，而不用人工将弹性活动块412压住。当然在其他实施例中，卡位装置可以有其他形式，例如在活动叶42处于图13状态时，底面设置螺纹孔，固定叶41相应位置设置通孔，通过螺钉进行固定卡位。
固定叶41由于略倾斜于水平状态，活动叶42可近似看成竖直状态，本实施例中，可折叠叶片4设置有三个，当处于图13状态时，三个竖直的叶片使得发电机能像垂直轴风力发电机一样进行风力发电，发电原理与垂直轴风力发电机相同。
本设备两种常用的使用场景如下：
当需要水流发电时，底座2底部连接有牵引绳，连接牵引绳的结构可以在底座2底部挖一个槽，槽内焊接一根柱子，牵引绳连接该柱子即可，牵引绳的另一端则固定在某一位置，整个设备放入水中，在自身的浮力作用下，设备不会沉入水底，设备则顺着水流摆放，水流从底座2向叶片流动，压紧活动叶42与固定叶41拼合成完整叶片，并驱动可折叠叶片4旋转带动传动轴31和转子轴51转动，发电机5进行发电。当需要进行风力发电时，叶片呈折起状态，如图2和图13所示，底座2放置在地面，在风力的驱动下，可折叠叶片4转动并将动力传递给发电机5进行发电。
本设计当活动叶42和固定叶41水平拼合的时候，组成一个类似于风扇叶片，可在水流的驱动下旋转并带动发电机5转子轴51旋转发电，将电量储存至蓄电池6；当在野外没有水流有风的情况下，将活动叶42垂直折起来，使固定叶41相对活动叶42垂直固定，这时设备可用作垂直轴风力发电机进行风力发电；本发明通过叶片的形态转换适应风力发电和水力发电，它体积小、重量轻、叶片可折叠，方便携带。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种便携式水风两用发电设备，包括机体(1)、轮毂(3)、多个可折叠叶片(4)、发电机(5)和蓄电池(6)，所述发电机(5)和蓄电池(6)安装在机体(1)内，所述发电机(5)与蓄电池(6)电连接以将获得的电能传输给蓄电池(6)储存，所述发电机(5)向上延伸设置有转子轴(51)，所述轮毂(3)设置在机体(1)上方，所述轮毂(3)向下延伸设置有传动轴(31)，所述传动轴(31)与转子轴(51)固定连接以传递扭矩，其特征在于：还包括多个可折叠叶片(4)；所述可折叠叶片(4)与轮毂(3)连接并绕轮毂(3)轴线间隔设置；所述可折叠叶片(4)包括活动叶(42)和与轮毂(3)连接的固定叶(41)，所述活动叶(42)能与固定叶(41)平行拼接成一个完整叶片以实现水力发电，所述活动叶(42)也能垂直固定在固定叶(41)上方以实现风力发电，所述活动叶(42)通过转动机构与固定叶(41)连接并能通过转动机构在两种发电状态间实现切换。
2.根据权利要求1所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述转动机构包括转轴(43)和销轴(44)；
所述固定叶(41)中部设置有贯穿其厚度的第一开口槽(411)，所述转轴(43)插装在固定叶(41)内并垂直穿过第一开口槽(411)，所述销轴(44)插装在转轴(43)上，所述转轴(43)和销轴(44)均仅能绕其自身的轴线转动，所述销轴(44)外端与活动叶(42)固定连接；所述活动叶(42)能绕转轴(43)旋转并与固定叶(41)搭接拼合成一个完整的叶片以实现水力发电，所述活动叶(42)也能通过转轴(43)和销轴(44)的旋转从第一开口槽(411)处绕至活动叶(42)上表面并通过活动叶(42)上表面上的卡位装置固定以实现风力发电，所述卡位装置位于第一开口槽(411)一侧并相对第一开口槽(411)边缘间隔设置。
3.根据权利要求2所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述卡位装置包括弹性活动块(412)和固定块(413)，所述弹性活动块(412)与固定块(413)间隔设置且间距与活动叶(42)厚度匹配，所述弹性活动块(412)在受力情况下可弹性缩入固定叶(41)内。
4.根据权利要求3所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述弹性活动块(412)相对于固定块(413)的背离面上端设置有圆倒角。
5.根据权利要求2所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述固定叶(41)上表面向外延伸设置有限位部(414)，所述活动叶(42)则对应设置有拼合部(421)，当活动叶(42)在固定叶(41)下方并绕转轴(43)旋转至与固定叶(41)平行时，所述限位部(414)限制活动叶(42)继续旋转并与拼合部(421)匹配拼合。
6.根据权利要求2所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述活动叶(42)中部相对第一开口槽(411)设置有贯穿其厚度的第二开口槽(423)，所述第二开口槽(423)内设置有插块(422)，所述销轴(44)外端设置有与插块(422)匹配的卡槽(441)，所述卡槽(441)边缘连接有与插块(422)匹配的斜置的插入口(442)，所述插块(422)通过插入口(442)进入卡槽(441)并固定在卡槽(441)内。
7.根据权利要求3或4所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述活动叶(42)靠近固定叶(41)的端面(42b)为斜面。
8.根据权利要求2所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：所述转轴(43)设置有插孔(431)，所述销轴(44)包括与插孔(431)匹配的杆部(444)和连接在杆部(444)一端的杆头(443)，所述杆部(444)上安装有与杆头(443)间隔设置的限位销(445)，其间距与转轴(43)直径匹配。
9.根据权利要求1所述的便携式水风两用发电设备，其特征在于：还包括底座(2)，所述底座(2)呈上端为开口的筒状，所述机体(1)连接在底座(2)上端并将其开口密封。
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