CN206972439U - 风力手摇两用便携发电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力机械充电设备技术领域，尤其是风力手摇两用便携发电器。所述的发电器包括壳体，该壳体可拆卸安装在两轮运输工具上，壳体为水平放置的空心状圆柱体，壳体外部一侧设置有动力源，风叶与内置于壳体的齿轮组一端同步运动，齿轮组另一端与设置在壳体内部的发电机连接，发电机输出端与稳压电路输入端电连接，稳压电路输出端与功放电路输入端电连接，功放电路输出端与蓄电池输入端连接，蓄电池输出端与开设在壳体外部另一侧的电源输出接口连通，稳压电路与功放电路设置在壳体内部的电路板上。本实用新型制作成本低，配件更换方便，重量轻，携带极其方便。

Description

风力手摇两用便携发电器

技术领域

本实用新型涉及动力机械充电设备技术领域，尤其是风力手摇两用便携发电器。

背景技术

面对日益严峻的能源危机，不可再生资源的持续消耗和环境污染的加剧，节能环保已成为当今世界永恒的主题。大力发展清洁可再生能源是人类社会文明进步的表现和保护环境的需要。随着人们生活水平的日益提高和生活节奏的加快，即时充电装置在人们日常生活中所占比重越来越大，骑行和远程户外运动的兴起，使得便携式充电设备如雨后春笋般突起。虽然每次充电消耗电能不大，但是累积电能数值惊人，如果用清洁能源代替消耗电能，将会实现可观的节能减排经济效益。

风能是一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国重视，风力发电机是将风能转换为机械能进而转化为电能的动力机械，现有的风力发电机一般设置在海上或者高山，而且整个装置体型巨大，施工和安装很有挑战性，发电效率不高，维修和拆装困难，从技术上看，现有的风力发电机采用固定的支架支撑风叶，在风小或无风或风向面不对时不能正常工作，发电效率低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力手摇两用便携发电器，该发电器是一种风力手摇两用的便携式发电装置，装置活动设置在自行车、共享单车等两轮运输工具上，也可将该装置中风叶替换成手摇把手来进行发电，该发电器整体装置小巧，启动风力小，风能利用率达到50%以上，发电功率可以满足紧急小功率设备用电。

本实用新型采取的技术方案是：

风力手摇两用便携发电器，所述的发电器包括壳体，该壳体可拆卸安装在两轮运输工具上，壳体为水平放置的空心状圆柱体，壳体外部一侧设置有动力源，风叶与内置于壳体的齿轮组一端同步运动，齿轮组另一端与设置在壳体内部的发电机连接，发电机输出端与稳压电路输入端电连接，稳压电路输出端与功放电路输入端电连接，功放电路输出端与蓄电池输入端连接，蓄电池输出端与开设在壳体外部另一侧的电源输出接口连通，稳压电路与功放电路设置在壳体内部的电路板上，发电机与稳压电路和功放电路组成串联型稳压电路。

进一步，所述的动力源采用风叶或者手摇把手。

进一步，所述的风叶包括风叶叶片，风叶叶片为可拆卸可折叠叶片，叶片为宽叶片扭曲型，宽叶片扭曲型叶片在安装时要保证叶片的叶根到叶尖逐渐减小，使叶片的迎面受到风力挤压，叶片采用碳纤维材料制作而成，来保证叶片强度。

进一步，所述的风叶叶片的个数设置为4片，由于本实用新型多用于骑行携带，根据路况的不同，该发电器所受到的震动也不同，又因为低实度风力发电器运转速度较高，叶片线速度较风速高许多倍，可扫过大部分通过的气流，没经过叶片的仅是少部分，大部分通过的气流都推动叶片运转，大部分风能得到利用；再结合同样直径的多叶片风叶比少叶片风叶输出力矩大得多，而且低风速起动能力很强，采用可以很好地过滤震动、启动风速要求较低的四叶片设计。

进一步，所述的手摇把手采用碳纤维材料制作而成。

进一步，所述的齿轮组包括两级调速齿轮组，两级调速齿轮组包括输入轴、变速轴、输出轴，输入轴一端连接壳体外部一侧设置的动力源，另一端穿入壳体内部且在其上安装有第一输入轮、第二输入轮，变速轴内置在壳体内，其一端支撑在壳体一侧，另一端支撑在第一支撑板上，第一支撑板为圆形平板，该圆形平板外圆周面与壳体内圆周面重合，圆形平板上开设有输出轴支撑孔、变速轴支撑孔，变速轴上安装有第一变速轮、第二变速轮、第三变速轮，输出轴安装在输出轴支撑孔上，输出轴一端设置有输出轮，另一端与发电机输入轴连接，发电机放置在第二支撑板上，第二支撑板也为圆形平板，该圆形平板外圆周面与壳体内圆周面重合。

进一步，所述的第一输入轮、第二输入轮、输出轮、第一变速轮、第二变速轮、第三变速轮的外半径分别为35mm、30mm、20mm、15mm、20mm、30mm，各齿轮模数1.25。

进一步，所述的发电机为直流发电机，考虑到滤波整流电路会减低本实用新型的发电效率，采用直流发电机跳过整流环节。

进一步，所述的稳压电路为开关型稳压电路，虽然使用两级调速齿轮组使得发电机转速稳定在了一个范围内，可电压输出仍然不是完全稳定的，开关型稳压电路使电压进行稳定的输出，且保证电压转换效率，开关型的稳压电路滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少。

进一步，所述的功放电路为OTL功放电路，因本实用新型的输出功率小，OTL功放电路能够提高该发电器的输出功率，使该发电器的适用范围扩大，功放电路的输出功率即负载RL上获得的功率用 Po表示，Po等于RL两端交流电压有效值和流过 RL的交流电流有效值的乘积，用 Uom、Iom分别表示交流输出电压和交流输出电流的幅值：

Po=1/2Iom*Uom =1/2*Uom^2/RL

以理论输出电压为5V来计算，输出功率可以稳定在10W以上。

进一步，所述的蓄电池为铅蓄电池，电容量10000mA，易于更换。

进一步，所述的电源输出接口为USB接口，以供小功率用电器充电使用。

本实用新型的工作原理是：

一般情况下，本实用新型搭载在自行车、共享单车或其它两轮运输工具上，当蹬动车时，带动的空气阻力作用在风叶叶片上，风叶叶片旋转带动输入轴，经过齿轮组变速由输出轴输出，输出轴后接发电机，带动发电机切割磁感线发电，发出的电压通过稳压电路后形成稳定电压，再通过功率放大电路供给蓄电池蓄电，经过本实用新型上的电源输出接口外接用电设备。

当风速过大时，本实用新型上的风叶受到的正面风速极其不稳定，风叶叶片的转速不稳定，为了避免输出电压不稳定，风叶连接的输入轴推动齿轮组上的齿轮由高传动比啮合变为低传动比啮合，降低齿轮组的传动比，以适应风速的变化，使得发电机输出电压趋于稳定的范围，保证用电设备安全，增大齿轮组的使用寿命。

当弱风天气时，并且处于紧急需要电力的情况下，风叶可以拆卸，将风叶替换成手摇把手进行手摇发电，来给用电设备供电，把手采用碳纤维，在保证强度上轻质，从而保证整体的便携性。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型制作成本低，配件更换方便，重量轻，携带极其方便，可用于外出旅行、野外探险、骑行等；可用作公共设施，放在公共场所，让应急的人使用，做到资源能源的共享，通过理论计算，该发电器的输出功能满足手机充电和长时间紧急照明；风力手摇两用，可以保证发电器随时有电能输入，双动力源的输入也使得该发电器适用场合更为多样化，制作成本低，配件更换方便；因为可以变速，在不同条件下齿轮组所受磨损也较为适当，延长了齿轮组的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中齿轮组的结构示意图。

图3是图1中风叶叶片的结构示意图。

图4是本实用新型中手摇把手的结构示意图。

图中：1-壳体；2-风叶；21-风叶叶片；3-齿轮组；31-输入轴；311-第一输入轮；312-第二输入轮；32-变速轴；321-第一变速轮；322-第二变速轮；323-第三变速轮；33-输出轴；331-输出轮；4-第一支撑板，5-第二支撑板，6-发电机，7-手摇把手。

具体实施方案

以下将结合附图和实例对本实用新型风力手摇两用便携发电器作出进一步的描述。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，风力手摇两用便携发电器，所述的发电器包括壳体1，该壳体1可拆卸安装在两轮运输工具上，壳体1为水平放置的空心状圆柱体，壳体1外部一侧设置有风叶2，风叶2与内置于壳体1的齿轮组3一端同步运动，齿轮组3另一端与设置在壳体1内部的发电机6连接，发电机6输出端与稳压电路输入端电连接，稳压电路输出端与功放电路输入端电连接，功放电路输出端与蓄电池输入端连接，蓄电池输出端与开设在壳体1外部另一侧的电源输出接口连通，稳压电路与功放电路设置在壳体1内部的电路板上。

所述的风叶2包括风叶叶片21，风叶叶片21为可拆卸可折叠叶片，叶片为宽叶片扭曲型，宽叶片扭曲型叶片在安装时要保证叶片的叶根到叶尖逐渐减小，使叶片的迎面受到风力挤压，叶片采用碳纤维材料制作而成，来保证叶片强度。

所述的风叶叶片21的个数设置为4片，由于本实用新型多用于骑行携带，根据路况的不同，该发电器所受到的震动也不同，又因为低实度风力发电器运转速度较高，叶片线速度较风速高许多倍，可扫过大部分通过的气流，没经过叶片的仅是少部分，大部分通过的气流都推动叶片运转，大部分风能得到利用；再结合同样直径的多叶片风叶比少叶片风叶输出力矩大得多，而且低风速起动能力很强，采用可以很好地过滤震动、启动风速要求较低的四叶片设计。

所述的齿轮组3包括两级调速齿轮组，两级调速齿轮组包括输入轴31、变速轴32、输出轴33，输入轴31一端连接壳体1外部一侧设置的风叶2，另一端穿入壳体1内部且在其上安装有第一输入轮311、第二输入轮312，变速轴32内置在壳体1内，其一端支撑在壳体1一侧，另一端支撑在第一支撑板4上，第一支撑板4为圆形平板，该圆形平板外圆周面与壳体1内圆周面重合，圆形平板上开设有输出轴支撑孔、变速轴支撑孔，变速轴32上安装有第一变速轮321、第二变速轮322、第三变速轮323，输出轴33安装在输出轴支撑孔上，输出轴33一端设置有输出轮331，另一端与发电机输入轴连接，发电机6放置在第二支撑板5上，第二支撑板5也为圆形平板，该圆形平板外圆周面与壳体1内圆周面重合。

所述的第一输入轮311、第二输入轮312、输出轮331、第一变速轮321、第二变速轮322、第三变速轮323的外半径分别为35mm、30mm、20mm、15mm、20mm、30mm，各齿轮模数1.25。

所述的发电机6为直流发电机，考虑到滤波整流电路会减低本实用新型的发电效率，采用直流发电机跳过整流环节，直流发电机输出为直流电，将直流发电机与稳压电路、功放电路设计为串联型稳压电路。

所述的稳压电路为开关型稳压电路，虽然使用两级调速齿轮组使得发电机转速稳定在了一个范围内，可电压输出仍然不是完全稳定的，开关型稳压电路使电压进行稳定的输出，且保证电压转换效率，开关型的稳压电路滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少。

所述的功放电路为OTL功放电路，因本实用新型的输出功率小，OTL功放电路能够提高该发电器的输出功率，使该发电器的适用范围扩大，功放电路的输出功率即负载RL上获得的功率用 Po表示，Po等于RL两端交流电压有效值和流过 RL的交流电流有效值的乘积，用 Uom、Iom分别表示交流输出电压和交流输出电流的幅值：

以理论输出电压为5V来计算，输出功率可以稳定在10W以上。

所述的蓄电池为铅蓄电池，电容量10000mA，易于更换。

所述的电源输出接口为USB接口，以供小功率用电器充电使用。

如已知风力、风量，计算公式表达式：

风能的功率：

风能转换极限效率：0.593

理论上发电机功率：

其中A表示扫风面积，v表示风速，表示空气密度。空气的密度大小与气温，海拔等因素有关，海拔越高密度越低，我们一般采用的空气密度是指在0摄氏度、绝对标准指标下，密度为1.293g/L

实验中我们采用15摄氏度的空气密度，为1.247g/L

实际上风能转换过程中还有更多损耗，另外发电机选型也要留一定系数

我们以骑行30km/h，风速4m/s，扇叶半径0.05m来计算。

最大风功率:

最大理论发电功率:

实施例2：

与实施例1不同的是，所述的动力源采用手摇把手7，手摇把手7一端开设有孔，输入轴31与孔配合连接，为本实用新型提供动力，手摇把手7采用碳纤维材料制作而成，质量轻、发电效率高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方案。但是，本实用新型的保护范围不仅局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的发电器包括壳体，该壳体可拆卸安装在两轮运输工具上，壳体为水平放置的空心状圆柱体，壳体外部一侧设置有动力源，风叶与内置于壳体的齿轮组一端同步运动，齿轮组另一端与设置在壳体内部的发电机连接，发电机输出端与稳压电路输入端电连接，稳压电路输出端与功放电路输入端电连接，功放电路输出端与蓄电池输入端连接，蓄电池输出端与开设在壳体外部另一侧的电源输出接口连通，稳压电路与功放电路设置在壳体内部的电路板上，发电机与稳压电路和功放电路组成串联型稳压电路。

2.根据权利要求1所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的动力源采用风叶或者手摇把手。

3.根据权利要求2所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的风叶包括风叶叶片，风叶叶片为可拆卸可折叠叶片，叶片为宽叶片扭曲型，宽叶片扭曲型叶片在安装时要保证叶片的叶根到叶尖逐渐减小，叶片采用碳纤维材料制作而成。

4.根据权利要求3所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的风叶叶片的个数设置为4片。

5.根据权利要求2所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的手摇把手采用碳纤维材料制作而成。

6.根据权利要求1所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的齿轮组包括两级调速齿轮组，两级调速齿轮组包括输入轴、变速轴、输出轴，输入轴一端连接壳体外部一侧设置的动力源，另一端穿入壳体内部且在其上安装有第一输入轮、第二输入轮，变速轴内置在壳体内，其一端支撑在壳体一侧，另一端支撑在第一支撑板上，第一支撑板为圆形平板，该圆形平板外圆周面与壳体内圆周面重合，圆形平板上开设有输出轴支撑孔、变速轴支撑孔，变速轴上安装有第一变速轮、第二变速轮、第三变速轮，输出轴安装在输出轴支撑孔上，输出轴一端设置有输出轮，另一端与发电机输入轴连接，发电机放置在第二支撑板上，第二支撑板也为圆形平板，该圆形平板外圆周面与壳体内圆周面重合。

7.根据权利要求6所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的第一输入轮、第二输入轮、输出轮、第一变速轮、第二变速轮、第三变速轮的外半径分别为35mm、30mm、20mm、15mm、20mm、30mm，各齿轮模数1.25。

8.根据权利要求1所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的发电机为直流发电机；稳压电路为开关型稳压电路；功放电路为OTL功放电路，以理论输出电压为5V来计算，输出功率可以稳定在10W以上。

9.根据权利要求1所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的蓄电池为铅蓄电池，电容量10000mA。

10.根据权利要求1所述的风力手摇两用便携发电器，其特征在于：所述的电源输出接口为USB接口。