集风能与太阳能一体互补式旋转筒.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102926942 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102926942 A *CN102926942A* (21)申请号 201210474469.X (22)申请日 2012.11.21 F03D 9/02(2006.01) F03D 3/00(2006.01) F03D 11/00(2006.01) H02K 7/18(2006.01) H02N 6/00(2006.01) H02J 7/00(2006.01) (71)申请人 山东正顺建设集团有限公司 地址 271114 山东省莱芜市莱城区莱城工业 区正顺路 (72)发明人 李斌 徐西会 魏晓

2、东 孟昭俭 李秋栋 (54) 发明名称 集风能与太阳能一体互补式旋转筒 (57) 摘要 本发明公开了一种集风能与太阳能一体互补 式旋转筒， 包括立柱主轴、 转动套、 水平支撑杆和 斜支撑杆， 转动套套装在立柱主轴的上端轴上， 其 特征在于 ： 所述的转动套的外侧通过水平支撑杆 和斜支撑杆固定上筒体， 在筒体上沿设有等距离 排列的风杯 ； 在转动套内立柱主轴的上端轴下部 固定套线圈， 在转动套的内壁上设有环形磁铁 ； 在立柱主轴的上端固定上通过导线与线圈相连接 的环状蓄电池 ； 在立柱主轴的上端轴顶端固定上 伞形太阳能光伏电池板。该集风能与太阳能一体 互补式旋转筒， 由于将风能和太阳能集一体、

3、且按 照天气变化规律互补使用， 所以可提高风能和太 阳能的利用率， 同时， 结构更加合理， 使用更加安 全。可用于广告领域。建筑场地发电、 照明等领 域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 集风能与太阳能一体互补式旋转筒， 包括立柱主轴 （1） 、 固定底座 （2） 、 转动套 （3） 、 水平支撑杆 （4） 和斜支撑杆 （5） ， 立柱主轴 （1） 垂直的固定在固定底座 （2） 上， 转动套 （3） 套 装在立柱主轴 （1

4、） 的上端轴上， 其特征在于 ： 所述的转动套 （3） 的外侧套装上筒体 （6） ， 筒体 （6） 的内壁与转动套 （3） 的外壁之间通过水平支撑杆 （4） 和斜支撑杆 （5） 固定连接， 并使筒 体 （6） 和转动套 （3） 的轴心重合， 在筒体 （6） 的上沿上设有等距离排列的风杯 （7） ； 在转动套 （3） 内的立柱主轴 （1） 的上端轴下部固定套上切割磁场的线圈 （8） ， 在转动套 （3） 的内壁上 设有与切割磁场的线圈 （8） 相对应的环形磁铁 （9） ； 在切割磁场的线圈 （8） 上部的立柱主轴 （1） 的上端轴上固定上环状蓄电池 （10） ， 环状蓄电池 （10） 通过导线与

5、切割磁场的线圈 （8） 相连接 ； 在立柱主轴 （1） 的上端轴顶端通过螺栓 （11） 固定上伞形太阳能光伏电池板 （12） ， 伞形太阳能光伏电池板 （12） 通过导线与环状蓄电池 （10） 相连接。 2. 根据权利要求 1 所述的集风能与太阳能一体互补式旋转筒， 其特征在于 ： 所述的伞 形太阳能光伏电池板 （12） 向阳面为太阳能光伏电池板 （12a） ， 背阳面为黑色衬板 （12b） ， 共 同固定在锥体 （12c） 的外壁上。 3. 根据权利要求 1 所述的集风能与太阳能一体互补式旋转筒， 其特征在于 ： 所述的风 杯 （7） 的背面与转轴 （7a） 固定， 转轴 （7a） 的下插入

6、卷盒 （7b） 内， 在卷盒 （7b） 内的转轴 （7a） 上绕上卷簧 （7c） ， 在转轴 （7a） 的底部固定上挡环 （7d） ， 卷盒 （7b） 固定在筒体 （6） 的上口沿 内壁上。 4. 根据权利要求 1 所述的集风能与太阳能一体互补式旋转筒， 其特征在于 ： 所述的环 状蓄电池 （10） ， 由 4 块蓄电池 （10a） 串联组成， 每块蓄电池 （10a） 占立柱主轴 （1） 的上端轴 周长的 1/5， 留有一个缺口安装微型电机 （10d） ， 微型电机 （10d） 的主轴齿轮 （10c） 与转动套 （3） 内壁上的齿圈 （16） 啮合， 微型电机 （10d） 的周围灌满绝缘树脂

7、（10b） ； 在其中的一根水 平支撑杆 （4） 上设有斜槽 （19） ， 在斜槽 （19） 内设有导电球 （17） ， 微型电机 （10d） 的开关触 点 （18） 设在斜槽 （19） 内底部， 斜槽 （19） 为由外向内向下斜。 权 利 要 求 书 CN 102926942 A 2 1/4 页 3 集风能与太阳能一体互补式旋转筒 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种风能和太阳能利用装置的改进， 属自然能源开发利用领域， 具体 地说是一种由风能驱动旋转、 又通过风能自动调控转速和抗风能力， 并与太阳能互补的集 风能与太阳能一体互补式旋转筒。可使用于广告制作或发电、 建筑场地照明等领域

8、。 背景技术 0003 风能和太阳能是一种取之不尽、 用之不竭的绿色能源， 其应用范围已相当广泛， 在 广告领域和发电领域的应用也有许多报导。但在应用中却有许多难以解决的问题， 最长碰 到的问题 ： 一是风力小于 3m/ 秒， 不足以形成有效风速， 转体不转动， 或转速极慢， 而当风力 超过 6 级时， 转体转速太快， 甚至于破坏转体及其连接的结构 ； 二是有效的风能和有效的太 阳能往往不能同时具有， 太阳能充足时， 往往是无效风速， 而在大风的天气里， 又往往是阴 雨天， 所以， 无论是风能驱动的转体， 还是太阳能驱动的转体， 单一采用， 很难达到全天候起 效的效果 ； 三是目前所使用的风能

9、转体， 一般为受力非对称的绕竖轴旋转的板块， 抗风能力 不强， 一遇强风， 受力板块就会受到破坏， 对于安装有发电设备的风能转体， 还存在重心偏 斜的缺点， 这种重心的偏斜， 加大了磨损， 降低了抗风能力。目前， 在建筑场地， 还没有采用 风能和太阳能照明、 做广告的报导， 在建筑场地所使用的照明装置仍然是采用市电和白炽 灯， 一个重要的建筑场地有时建筑工期要达几年， 所以造成的用电浪费也是很直观的。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种致力于解决以上现有技术的不足， 实现节约用电的集 风能与太阳能一体互补式旋转筒。 0005 为了达到以上目的， 本发明所采用的技术方案是 ： 该集风能

10、与太阳能一体互补式 旋转筒， 包括立柱主轴、 固定底座、 转动套、 水平支撑杆和斜支撑杆， 立柱主轴垂直的固定在 固定底座上， 固定底座再通过地脚螺栓固定在需要安装的地面水泥座上， 转动套套装在立 柱主轴的上端轴上， 其特征在于 ： 所述的转动套的外侧套装上筒体， 筒体的内壁与转动套 的外壁之间通过水平支撑杆和斜支撑杆固定连接， 并使筒体和转动套的轴心重合， 在筒体 的上沿上设有等距离排列的风杯， 风杯的原理与气象部门用的风杯相同 ； 在转动套内的立 柱主轴的上端轴下部固定套上切割磁场的线圈， 切割磁场的线圈的制作原理同发电机的转 子， 在转动套的内壁上设有与切割磁场的线圈相对应的环形磁铁，

11、其制作原理同发电机的 定子， 当转动套转动时， 环形磁铁相对于切割磁场的线圈转动， 导致切割磁场的线圈切割磁 力线， 产生电流 ； 在切割磁场的线圈上部的立柱主轴的上端轴上固定上环状蓄电池， 环状蓄 电池通过导线与切割磁场的线圈相连接， 所产生的电流通过环状蓄电池进行储存 ； 在立柱 主轴的上端轴顶端通过螺栓固定上伞形太阳能光伏电池板， 伞形太阳能光伏电池板通过导 线与环状蓄电池相连接， 这样， 可使太阳能电源与风能电源互补共用， 克服有效风能与太阳 说 明 书 CN 102926942 A 3 2/4 页 4 能不同时具有的不足。 0006 本发明还通过如下措施实施 ： 所述的伞形太阳能光伏

12、电池板向阳面为太阳能光伏 电池板， 背阳面为黑色衬板， 共同固定在锥体的外壁上。 0007 所述的转动套的上、 下端口内均设有轴承， 转动套的底壁设有水平环状轴承。 0008 所述的风杯的背面与转轴固定， 转轴的下端插入卷盒内， 在卷盒内的转轴上绕上 卷簧， 在转轴的底部固定上挡环， 卷盒固定在筒体的上口沿内壁上， 当风力过大时， 风杯因 受力不均可以转动， 使风杯的口背向风向， 当风力降低时， 在卷簧的作用下， 又恢复风杯的 口朝向风向的位置 ； 卷簧的弹力可调， 一般调为 6 级风时风杯可转向 ； 所述的风杯设有 3 个。 0009 所述的环状蓄电池， 由 4 块蓄电池串联组成， 每块蓄电

13、池占立柱主轴的上端轴周 长的 1/5， 留有一个缺口安装微型电机， 微型电机的主轴齿轮与转动套内壁上的齿圈啮合， 微型电机的周围灌满绝缘树脂 ； 在其中的一根水平支撑杆上设有斜槽， 在斜槽内设有导电 球， 微型电机的开关触点设在斜槽内底部， 斜槽为由外向内向下斜， 其斜度可根据风力要求 限定， 如设计为风力5m/秒时进行转换， 则当风力超过5m/秒时， 导电球在离心力的作用下， 沿斜槽向外滚动， 离开斜槽内端底部的开关触点， 微型电机停止转动， 筒体的转动仅为风力 的驱动 ； 当风力小于 5m/ 秒时， 导电球在自身重力的作用下， 沿斜槽向内滚动， 滚至斜槽内 端底部的开关触点处， 使微型电机

14、接通电源， 微型电机转动， 便驱动转动套转动， 从而实现 了在无风或风小时也能使筒体转动。 0010 所述的立柱主轴的下部为锥体状， 按风力机主轴的原理设计。 0011 所述的伞形太阳能光伏电池板为单晶硅或多晶硅电池。 0012 在用作广告时， 在筒体的表面载有广告画面， 并在筒体上布有组合的 LED 灯， LED 灯的供电导线通过环状触片与环状蓄电池相导通， 即可作为广告牌。 0013 本发明的有益效果在于 ： 与目前风能和太阳能的利用装置相比， 由于将风能和太 阳能集一体、 且按照天气变化规律互补使用， 所以可提高风能和太阳能的利用率， 同时， 结 构更加合理， 使用更加安全， 不仅能适用

15、于广告领域， 也可用于发电、 建筑场地照明等领域。 附图说明 0014 图 1 为本发明的结构前视示意图 ； 图 2 为本发明的结构沿轴向剖视示意图 ； 图 3 为本发明的伞形太阳能光伏电池板横断面剖视放大示意图 ； 图 4 为本发明的沿风杯的轴向剖视放大示意图 ； 图 5 为本发明的沿环状蓄电池的装配俯视放大示意图 ； 图 6 为本发明的导电球和开关触点、 水平支撑杆的装配结构剖视放大示意图。 0015 图中 ： 1、 立柱主轴 ； 2、 固定底座 ； 3、 转动套 ； 4、 水平支撑杆 ； 5、 斜支撑杆 ； 6、 筒体 ； 7、 风杯 ； 7a、 转轴 ； 7b、 卷盒 ； 7c、 卷簧

16、 ； 7d、 挡环 ； 8、 线圈 ； 9、 环形磁铁 ； 10、 环状蓄电池 ； 10a、 蓄电池 ； 10b、 树脂 ； 10c、 主轴齿轮 ； 10d、 微型电机 ； 11、 螺栓 ； 12、 伞形太阳能光伏电池板 ； 12a、 太阳能光伏电池板 ； 12b、 黑色衬板 ； 12c、 锥体 ； 13、 环状触片 ； 14、 轴承 ； 15、 水平环状轴 承 ； 16、 齿圈 ； 17、 导电球 ； 18、 开关触点 ； 19、 斜槽。 说 明 书 CN 102926942 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0016 实施例 1 图 1、 图 2、 图 3、 图 4、 图 5、 图 6

17、 给出了一个制作广告牌的实施例。该集风能与太阳能一 体互补式旋转筒， 包括立柱主轴 1、 固定底座 2、 转动套 3、 水平支撑杆 4 和斜支撑杆 5， 立柱 主轴 1 垂直的固定在固定底座 2 上， 固定底座 2 再通过地脚螺栓固定在需要安装的地面水 泥座上， 转动套 3 套装在立柱主轴 1 的上端轴上， 其特征在于 ： 所述的转动套 3 的外侧套装 上筒体 6， 筒体 6 的内壁与转动套 3 的外壁之间通过水平支撑杆 4 和斜支撑杆 5 固定连接， 并使筒体 6 和转动套 3 的轴心重合， 在筒体 6 的上沿上设有等距离排列的风杯 7， 风杯 7 的 原理与气象部门用的风杯相同， 在有风的

18、情况下， 通过风杯 7 不同侧表面所受的风压不同， 而驱动筒体 6 转动 ； 在转动套 3 内的立柱主轴 1 的上端轴下部固定套上切割磁场的线圈 8， 切割磁场的线圈 8 的制作原理同发电机的转子， 在转动套 3 的内壁上设有与切割磁场的线 圈8相对应的环形磁铁9， 其制作原理同发电机的定子， 当转动套3转动时， 环形磁铁9相对 于切割磁场的线圈 8 转动， 导致切割磁场的线圈 8 切割磁力线， 产生电流 ； 在切割磁场的线 圈8上部的立柱主轴1的上端轴上固定上环状蓄电池10， 环状蓄电池10通过导线与切割磁 场的线圈 8 相连接， 所产生的电流通过环状蓄电池 10 进行储存 ； 在立柱主轴

19、1 的上端轴顶 端通过螺栓 11 固定上伞形太阳能光伏电池板 12， 伞形太阳能光伏电池板 12 通过导线与环 状蓄电池 10 相连接， 这样， 可使太阳能电源与风能电源按照天气规律互补共用， 克服有效 风能与太阳能不同时具有的不足。 0017 作为本发明的改进 ： 所述的伞形太阳能光伏电池板 12 向阳面为太阳能光伏电池 板 12a， 背阳面为黑色衬板 12b， 以起美观作用， 共同固定在锥体 12c 的外壁上 ； 所述的转动套 3 的上、 下端口内均设有轴承 14， 转动套 3 的底壁设有水平环状轴承 15， 以起托起的作用 ； 所述的风杯 7 的背面与转轴 7a 固定， 转轴 7a 的下

20、端插入卷盒 7b 内， 在卷盒 7b 内的转 轴 7a 上绕上卷簧 7c， 在转轴 7a 的底部固定上挡环 7d， 卷盒 7b 固定在筒体 6 的上口沿内壁 上， 当风力过大时， 风杯 7 因受力不均可以转动， 使风杯 7 的口背向风向， 当风力降低时， 在 卷簧 7c 的作用下， 又恢复风杯 7 的口朝向风向的位置 ； 卷簧 7c 的弹力可调， 一般调为 6 级 风时风杯 7 可转向 ； 所述的风杯 7 设有 3 个 ； 所述的环状蓄电池10， 由4块蓄电池10a串联组成， 每块蓄电池10a占立柱主轴1的上 端轴周长的 1/5， 留有一个缺口安装微型电机 10d， 微型电机 10d 的主轴齿

21、轮 10c 与转动套 3内壁上的齿圈16啮合， 微型电机10d的周围灌满绝缘树脂10b ； 在其中的一根水平支撑杆 4 上设有斜槽 19， 在斜槽 19 内设有导电球 17， 微型电机 10d 的开关触点 18 设在斜槽 19 内 底部， 斜槽19为由外向内向下斜， 其斜度可根据风力要求限定， 设计为风力5m/秒时进行转 换， 当风力超过5m/秒时， 导电球17在离心力的作用下， 沿斜槽19向外滚动， 离开斜槽19内 端底部的开关触点 18， 微型电机 10d 停止转动， 筒体 6 的转动仅为风力的驱动 ； 当风力小于 5m/ 秒时， 导电球 17 在自身重力的作用下， 沿斜槽 19 向内滚动

22、， 滚至斜槽 19 内端底部的开 关触点 18 处， 使微型电机 10d 接通电源， 微型电机 10d 转动， 便驱动转动套 3 转动， 从而实 现了在无风或风小时， 通过释放环状蓄电池 10 的电量， 由微型电机 10d 驱动筒体 6 转动 ； 所述的立柱主轴 1 的下部为锥体状， 按风力机主轴的原理设计 ； 所述的伞形太阳能光伏电池板 12 为单晶硅或多晶硅电池 ； 说 明 书 CN 102926942 A 5 4/4 页 6 所述的筒体 6 的表面载有广告画面， 并在筒体 6 上布有组合的 LED 灯， LED 灯的供电导 线通过环状触片 13 与环状蓄电池 10 相导通， 即可进行广告。 说 明 书 CN 102926942 A 6 1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102926942 A 7 2/3 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102926942 A 8 3/3 页 9 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102926942 A 9