一种便携式多用途发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置领域，尤其涉及一种便携式多用途发电装置。

背景技术

随着房车旅游、野营等休闲方式的兴起，为了满足消费者在户外的用电需求，市面上出现各种户外移动电源供消费者户外使用，但户外移动电源的储存的电量有限，不便于长时间户外使用。因此，亟需能够利用户外资源为户外移动电源提供电能供应的设备。

为此，公开号为CN216950676U的实用新型专利提供了一种便携式风力发电设备，其公开了包括风力传动组件和发电组件，所述风力传动组件包括风帆杆、若干块风帆和若干条风帆骨，所述发电组件包括发电机和电池模组，所述风帆杆包括若干条首尾连接的伸缩杆，所述连接处设有限位机构，所述风帆均匀固定在所述风帆杆外侧，且与所述风帆杆相互平行，所述风帆由风帆骨撑开，所述风帆杆的底端与所述发电机的输入端固定连接，所述发电机的输出端与所述电池模组电连接，优选的所述风帆由涤纶布制作成，采用布料做成风帆代替将现有风力发电装置的塑料风叶，并将传动轴即风帆杆设计为伸缩结构，风帆杆伸长时可带动风帆的打开，缩短时可对风帆进行收拢，与现有技术相比，收纳携带方便，使用更加安全，在户外还可以对各种电子产品进行充电。

上述文献提供的发电设备虽然能够实现便携使用，且能利用风能进行发电，但仍存在以下问题：

1.发电方式单一，在无风或低风速的环境下无法进行发电；

2.利用风能发电时，通过风帆杆转动直接带动发电机进行发电，由于风力时刻变化，使得风帆杆的转速也时刻变化，导致发动机的输出电压存在不稳定，波动大的问题。

3.在户外环境中，风力往往不受控，当受到风力或水力过大时，容易对风帆造成损害，影响风帆的实用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提出一种便携式多用途发电装置，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种便携式多用途发电装置，包括固定支架、多个叶片单元、输出轴、发电机和飞轮储能器，所述输出轴转动连接于所述固定支架，多个叶片单元依次设在所述输出轴上，所述输出轴与所述飞轮储能器的输入端相连，所述飞轮储能器与所述发电机的输入端相连；

所述叶片单元包括开合机构、第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和所述第二叶片均与所述输出轴相连并分别设置在所述输出轴的两端，所述开合机构用于带动所述第一叶片和所述第二叶片同时向外张开或向内合拢。

优选的，所述叶片单元还包括定位板，所述定位板的中部与所述输出轴相连，所述第一叶片和所述第二叶片以所述输出轴为对称轴轴对称设于所述定位板上；

所述第一叶片靠近所述输出轴的一侧设有第一受力腔，所述第二叶片靠近所述输出轴的一侧设有第二受力腔，所述第一叶片和所述第二叶片分别转动连接于所述定位板；

当所述开合机构带动所述第一叶片和所述第二叶片同时向内合拢时，所述第二叶片遮挡所述第一受力腔，所述第一叶片遮挡所述第二受力腔；

当所述开合机构带动所述第一叶片和所述第二叶片向外张开时，所述第一受力腔与所述第二叶片前后错开，所述第二受力腔与所述第一叶片前后错开。

优选的，所述第一叶片远离所述输出轴的一侧设有半圆部，另一侧设有首尾相接的半圆凹陷部和半圆凸起部，所述半圆凸起部的圆心处设有铰接孔，所述第一叶片通过所述铰接孔与所述定位板转动连接，所述第二叶片与所述第一叶片结构相同，所述第一受力腔开设在所述第一叶片的半圆凹陷部，所述第二受力腔开设在所述第二叶片的半圆凹陷部。

优选的，所述定位板上设有第一铰接轴和第二铰接轴，所述第一铰接轴和所述第二铰接轴依次设置在所述定位板的对角线，所述定位板通过所述第一铰接轴和所述第二铰接轴分别与所述第一叶片和所述第二叶片转动连接。

优选的，所述开合机构包括同步调节齿轮，所述同步调节齿轮通过轴承与所述输出轴相连，所述第一叶片的半圆凸起部和所述第二叶片的半圆凸起部均设有开合齿轮部，所述同步调节齿轮与开合齿轮部啮合。

优选的，所述开合齿轮部的两端分别设有第一限位部和第二限位部。

优选的，所述开合机构还包括复位电机，所述复位电机设在所述第一叶片的半圆凸起部上，所述复位电机的转轴端与所述第一铰接轴相连。

优选的，还包括风速传感器，所述风速传感器设在所述固定支架的顶部。

优选的，所述叶片单元为四个，上下相邻所述叶片单元的所述铰接孔与所述输出轴之间连线的夹角为30°~45°。

优选的，所述飞轮储能器包括增速机构、减速机构和储能飞轮，所述增速机构的输入端与所述输出轴相连，所述增速机构的输出端与所述减速机构的输入端传动连接，所述减速机构的输入端与所述发电机的输入端连接，所述减速机构的输出端与所述储能飞轮相连。

本发明的有益效果为：本发明的叶片单元适用于风力发电和水力发电，在无风或低风速的环境下可利用流水进行水力发电，而在无水资源的环境下则可利用风能进行风力发电，便于户外露营或房车旅游等场合的发电，应用场合更广。

通过在输出轴上设置多个叶片单元，使得各个叶片单元分别能够受到各个方向的风力或水力而发生转动，动能的利用率高，无需调整受力方向。每个叶片单元可根据风力或水力的状况来使第一叶片与第二叶片张开或向内合拢，从而增大或减小受风力或受水力的面积，保证风能利用率且避免叶片受到损坏。

在输出轴与发电机的输入端之间设置飞轮储能器，利用飞轮储能的方式，当风力或水力足够时，飞轮可以存储输出轴产生的多余能量，当风力或水力不足时，飞轮释放储存能量保证发电机稳定运行。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明其中一个实施例的整体结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例的叶片单元的安装示意图；

图3是本发明其中一个实施例的叶片单元的结构示意图；

图4是本发明其中一个实施例的叶片单元的内部结构示意图。

其中：固定支架2、发电机3、飞轮储能器4、输出轴13、叶片单元11、第一叶片111、第二叶片112、定位板113、第一受力腔1111、第二受力腔1121、半圆部1112、半圆凹陷部1113、半圆凸起部1114、铰接孔1115、第一铰接轴1131、第二铰接轴1132、同步调节齿轮114、开合齿轮部1116、第一限位部1117、第二限位部1118、复位电机14、风速传感器15、增速机构41、减速机构42、储能飞轮43。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的一种便携式多用途发电装置，参考附图1和2，包括固定支架2、多个叶片单元11、输出轴13、发电机3和飞轮储能器4，输出轴13转动连接于固定支架2，多个叶片单元11依次设在输出轴13上，输出轴13与飞轮储能器4的输入端相连，飞轮储能器4与发电机3的输入端相连；固定支架2可采用立式支架或卧式支架，本实施例的固定支架2为立式支架，因此多个叶片单元11上下依次设在竖直设置的输出轴13上，若采用卧式支架，则输出轴13为水平设置，而多个叶片单元11左右一次设在水平设置的输出轴13上。

叶片单元11包括开合机构、第一叶片111和第二叶片112，第一叶片111和第二叶片112均与输出轴13相连并分别设置在输出轴13的两端，开合机构用于带动第一叶片111和第二叶片112同时向外张开或向内合拢。

本发明的叶片单元11适用于风力发电和水力发电，用于水力发电的原理与风力发电相近，本实施例以风力发电为例，通过在输出轴13上设置多个叶片单元11，使得各个叶片单元11分别能够受到各个方向的风力而发生转动，风能能的利用率高，无需调整受力方向。每个叶片单元11可根据风力的状况来使第一叶片111与第二叶片112张开或向内合拢，从而增大或减小受风力或受水力的面积，保证风能利用率且避免叶片受到损坏。

在输出轴13与发电机3的输入端之间设置飞轮储能器4，利用飞轮储能的方式，当风力或水力足够时，飞轮可以存储输出轴13产生的多余能量，当风力或水力不足时，飞轮释放储存能量保证发电机3稳定运行。

优选的，参考附图3，叶片单元11还包括定位板113，定位板113的中部与输出轴13相连，第一叶片111和第二叶片112以输出轴13为对称轴轴对称设于定位板113上；

第一叶片111靠近输出轴13的一侧设有第一受力腔1111，第二叶片112靠近输出轴13的一侧设有第二受力腔1121，第一叶片111和第二叶片112分别转动连接于定位板113；

通过在第一叶片111和第二叶片112上分别开设有第一受力腔1111和第二受力腔1121，使得第一叶片111和第二叶片112能承受更大的冲击，因此本实施例能适用于适用于风力发电和水力发电，在无风或低风速的环境下可利用流水进行水力发电，而在无水资源的环境下则可利用风能进行风力发电，便于户外露营或房车旅游等场合的发电，应用场合更广。

第一叶片111与第二叶片112张开和合拢由开合机构控制，当需要发电时，开合机构用于带动第一叶片111和第二叶片112同时向内外张开，

第一受力腔1111与第二叶片112前后错开，第二受力腔1121与第一叶片111前后错开，第一叶片111和第二叶片112分别相对定位板113转动至第一受力腔1111逐渐远离第二叶片112，直到第一受力腔1111与第二叶片112前后错开，第二受力腔1121与第一叶片111前后错开。由此增大了叶片单元11与自然风的接触面积，提高风能的利用率，从而保证发电效率。

而当风力过大而可能对叶片造成损害时，开合机构用于带动第一叶片111和第二叶片112同时向向内合拢，第一叶片111和第二叶片112分别相对定位板113转动至第一受力腔1111与第二叶片112靠近，直到第二叶片112遮挡第一受力腔1111，第一叶片111遮挡第二受力腔1121。由此减少叶片单元11与自然风的接触面积，避免叶片单元11继续转动，起到了对叶片结构的保护作用。由此，本实施例的第一叶片111和第二叶片112内通过开合机构实现根据风力状况来增大或减小第一受力腔1111和第二受力腔1121的受风面积，即减小第二叶片112遮挡第一受力腔1111的面积以及第一叶片111遮挡第二受力腔1121的面积，保证风能利用率且避免叶片受到损坏，

优选的，第一叶片111远离输出轴13的一侧设有半圆部1112，另一侧设有首尾相接的半圆凹陷部1113和半圆凸起部1114，半圆凸起部1114的圆心处设有铰接孔1115，第一叶片111通过铰接孔1115与定位板113转动连接，第二叶片112与第一叶片111结构相同，第一受力腔1111开设在第一叶片111的半圆凹陷部1113，第二受力腔1121开设在第二叶片112的半圆凹陷部1113。由此，通过在第一叶片111的另一侧设置半圆凹陷部1113和半圆凸起部1114，使得当第一叶片111和第二叶片112分别相对定位板113转动至第一受力腔1111与第二叶片112靠近时，即第一叶片111与第二叶片112合拢，此时第一叶片111的半圆凹陷部1113与第二叶片112的半圆凸起部1114对应，第一叶片111的半圆凸起部1114与第二叶片112的半圆凹陷部1113对应，使得叶片单元11形成圆柱状，由此第二叶片112能够完全遮挡第一受力腔1111、第一叶片111能够完全遮挡第二受力腔1121，在风力过大时对叶片单元11的保护效果更好；而在发电工作时，第一受力腔1111及第二受力腔1121与自然风的接触面积也更大，保证发电效率的稳定。第一叶片111和第二叶片112的转动以铰接孔1115为轴心。

进一步的，参考附图4，定位板113上设有第一铰接轴1131和第二铰接轴1132，第一铰接轴1131和第二铰接轴1132依次设置在定位板113的对角线上，定位板113通过第一铰接轴1131和第二铰接轴1132分别与第一叶片111的铰接孔1115以及第二叶片112的铰接孔1115对应，从而实现第一叶片111与第一铰接轴1131、第二叶片112与第二铰接轴1132的转动连接。

优选的，开合机构包括同步调节齿轮114，同步调节齿轮114的端面与定位板113相接触，同步调节齿轮114通过轴承与输出轴13相连，第一叶片111的半圆凸起部1114和第二叶片112的半圆凸起部1114均设有开合齿轮部1116，同步调节齿轮114与开合齿轮部1116啮合。通过设置同步调节齿轮114，并在第一叶片111和第二叶片112上设置开合齿轮部1116，由此当对第一叶片111与定位板113相对转动而对第一受力腔1111进行调节时，第二叶片112也同步发生转动，使得对第一叶片111及第二叶片112与定位板113转动的调节更简单。第一叶片111及第二叶片112与定位板113转动的调节可采用手动调节或电动调节的方式实现。

优选的，开合齿轮部1116的两端分别设有第一限位部1117和第二限位部1118。由此，第一限位部1117和第二限位部1118起到了同步调节齿轮114与开合齿轮部1116啮合传动的限位作用，使得同步调节齿轮114与开合齿轮部1116之间的啮合更可靠。

优选的，开合机构还包括复位电机14，复位电机14设在第一叶片111的半圆凸起部1114上，复位电机14的转轴端与第一铰接轴1131相连。由此，本实施例通过设置复位电机14，实现对第一叶片111与定位板113相对位置的电动调节。由于第一铰接轴1131穿过铰接孔1115与第一叶片111转动连接，因此将复位电机14的固定在第一叶片111的半圆凸起部1114内，并将复位电机14的转轴与第一铰接轴1131相连，使得当复位电机14工作时，复位电机14的转轴端与底座之间发生相对转动，从而带动第一叶片111的开合齿轮部1116与同步调节齿轮114啮合，即可实现第一叶片111及第二叶片112与定位板113转动的电动调节。

优选的，还包括风速传感器15，风速传感器15设在固定支架2的顶部，风速传感器15与复位电机14电连接。由此，复位电机14可通过风速传感器15获取风力大小的情况，对第一叶片111的位置进行实时调节，由此实现第一叶片111及第二叶片112与定位板113转动的自动调节，当风速传感器15感应到风力较大时，复位电机14带动第一叶片111移动并使第二叶片112遮挡第一受力腔1111，第一叶片111遮挡第二受力腔1121，起到对叶片的保护作用，当风速正常时，通过复位电机14带动第一受力腔1111与第二叶片112前后错开，第二受力腔1121与第一叶片111前后错开，由此保证风能的利用率。

优选的，叶片单元11为四个，上下相邻叶片单元11的铰接孔1115与输出轴13之间连线的夹角为30°~45°。通过在输出轴13上设置四个叶片单元11，并使上下相邻叶片单元11的铰接孔1115与输出轴13之间连线的夹角为30°~45°，使得第一受力腔1111和第二受力腔1121在水平面上的方向分布更均匀，能够到各个方向的风力而发生转动，风能利用率高，无需调整受风方向。

优选的，飞轮储能器4包括增速机构41、减速机构42和储能飞轮43，增速机构41的输入端与输出轴13相连，增速机构41的输出端与减速机构42的输入端通过带传动传动连接，减速机构42的输入端与发电机3的输入端连接，减速机构42的输出端通过带传动与储能飞轮43传动连接。由此，利用飞轮储能的方式，当风力足够时，飞轮可以存储输出轴13产生的多余能量，当风力不足时，飞轮释放储存能量保证发电机3稳定运行。通过储能飞轮43，还能使风速变化的情况下保持发电机3输出电压的稳定，避免用电器受到损坏。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。