太阳能风扇伞的设计

太阳能风扇伞的设计

摘要

目前地球正处在全球变暖的情况下，夏天室外的平均气温可达34℃，电能带动的风扇和空调便成为人们最主要的降温工具。太阳能是一种干净、绿色、储量大、清洁环保的可再生能源。本文设计的目的就是将柔性太阳能电池与带风扇的伞结合在一起，带动伞中的小风扇工作，可以将电能存储在锂蓄电池中，经过电压变换后给手机等电子产品充电，也可在太阳光照不足时给风扇供能，本文主要是涉及了对太阳能风扇伞的整体设计，包括电池选型设计，手柄结构的设计和太阳能风扇伞的安装调试等，最后使太阳能风扇伞达到既遮阳有送风的功能。本文在遮阳伞的基础上，融入了太阳能和风扇相结合的创新点，体现了本设计的实用性和绿色节能性。

关键词：太阳能薄膜电池风扇伞 USB接口充电器

1 绪论

1.1研究目的

地球目前是处在全球变暖的情况下，温室效应变得明显。全球夏天越来越炎热，某些地区室外平均气温可达44℃，就算是打着遮阳伞出门，室外的高温，也会使人满身是汗，浑身不舒服，在这样的环境下出门便成了人们苦恼的事。在这样的高温天气下，人们急需要一个可以有效降温的出行工具。市面上解决这个问题的方法是外出使用扇子、太阳伞和带小型风扇的帽子等，可这些产品的降温效果却不怎么明显或不怎么实用。

从古至今扇子都是我们夏天降温的普遍工具，扇子成本虽然很低，但是需要人们自己运动产生风，而且也避免不了阳光的直射。随着人们生活水平的提高，它已远达不到人们对降温的要求。

市场调研显示，通常一把遮阳伞的价格在30—400元不等，虽然遮阳伞下可以避免阳光的直射，但周围的高温热气仍给人酷暑难耐的感觉，难以舒适出门，所以遮阳伞的性价比不高。

带风扇的帽子在生活中的出现，虽能达到一定的降温效果，但降温区域有限，效果不是很明显。不但避免不了太阳的直射，而且戴在头上也不自在，最麻烦的是需要经常更换电池，使用过程持续产生的消费成本只升不降，既不利于能源的利用，也破坏环境。这些问题使带风扇的帽子难以在生活中得到更广泛的使用。

带风扇的伞却结合了遮阳伞和风扇帽的优点，既能有效遮挡阳光的直射，又能达到一定的降温作用，但同时也带来了跟风扇帽一样的

缺点——更换电池。风扇伞供能的电池电量有限，并且风扇耗电快，需要频繁的更换电池，在使用过程中会产生新的费用，而且风扇伞本身的价格也不低，这样在后期的使用中将会继续增加成本。有关专家的报告指出:对于有害物质的测定, 一颗纽扣电池可污染60000L水,等同于一个人一辈子所用的水量；烂在地里的一节一号电池,就能污染1²m地，并且是永久性的。所以风扇伞使用中产生的废电池会破坏环境，造成环境污染。从成本和环保两方面来看，风扇伞在市面上也就得不到很好的推广应用。

通过对上面的分析看出，人们出行降温的工具越来越有技术含量，随着环境的恶化、生活水平的提高以及环保的要求，人们越来越需要一个环保、方便、低成本的避暑出行工具。我设计的太阳能风扇伞是利用太阳能电池带动风扇并与太阳伞结合的方式，使人们在高温天气仍能凉爽出行，获得明显的降温效果，并且在伞的结构与重量上基本保持不变，价格趋于大众化。太阳能风扇伞以太阳能电池为能源驱动风扇，为人们的出行送风降温，解决了带风扇太阳伞所存在的问题，使用过程不会产生新的费用，避免了经常性的更换电池，既经济又实惠。

在外出时太阳能电池既可以给风扇供电又可以将多余电储存在蓄电池中，这样就可以在需要电能的时候使用，随着社会的进步，高科技产品越来越多，随身携带的电子产品的种类也在增多，手机等电子产品的屏幕越来越大、应用软件越来越多，电池也就越来越不禁用。太阳能风扇伞可以利用蓄电池将电能储存起来，通过USB接口给手机等电子产品充电，解决户外充电的问题，做到功能多样化，使太阳能

风扇伞拥有更高的性价比。

太阳能风扇伞在结构上采用与原来太阳伞相似的轻便折叠结构；在功能上比一般便携式降温工具降温效果更好；在技术方面利用了太阳能，既做到了节能环保，又兼有一般伞的遮阳功能。蓄电池还能通过USB接口给手机等电子产品充电，并且在伞的结构与重量上保持基本不变，保持了伞的统一性。在能源危机的情况下，太阳能风扇伞利用可再生环保的能源，减少环境污染，方便户外给手机等电子产品充电，给人们增添一份舒适，可谓顺应时代与环境的要求，开创了伞类的科技创新，让我们的生活工具越来越环保高效，使科技创新更贴近我们的生活。

1.2国内外研究现状

日常生活中几乎没看到有带风扇的伞在使用，网上可查到个别厂家生产了电池供电的风扇伞，价格约200元左右。网上查询显示太阳能风扇伞的专利申请是有的，但都还处于专利技术保护阶段，无法获得详细技术资料。关于太阳能电池技术，国内外都已经达到很高的水平了，我国更是一个光伏产业大国，所以在国内太阳能电池的应用也是比较成熟的。

国内出现的用电池带动风扇的伞，其伞架有所改变。主要是支架下移，使支架与伞顶留出空间，将风扇叶片安装在其中。方便了伞的收缩，风扇叶片可以折叠，线路通过空心的支杆连接，将电源安装在手柄处，并设置了开关。风扇伞的特点就是利用电池提供的能量带动风扇的转动，给使用者带来风。此产品优点在于既能遮阳也能使用风扇，风扇叶片方便伞的收放为铰链连接，整体结构做到了紧凑、可靠。

由于环保和使用成本的问题，风扇伞需要进一步的研究和改进。

在专利网上可以看到，很早以前就有人申请了一种太阳能带动风扇的伞的专利，但目前在国内还没有发现这一专利的应用。从专利介绍可以看出这种伞跟前面所介绍的电池带动风扇的伞在结构上基本相同，而在太阳能转换控制和数据参数方面没有任何介绍，可以理解为此专利处在纯理论阶段，或还在专利保护期，还需要进一步的研究。

在国外，一名在沃达丰工作的华裔童博发明了一种伞，可以用太阳能给手机充电，能进行一定程度弯折的柔性太阳能电池是这个发明的核心。把它贴在伞面顶上，它将不仅仅能为人们遮阳，还能为人们提供电能。伞面上的12块柔性太阳能电池板会把获得的电能储存至伞柄内的蓄电池中，将手机电量充满只需3个小时。我们可以根据风扇伞的结构和童博士的创意来研制出太阳能风扇。

一家位于江宁开发区的南京焜耀光电技术有限公司研制出了一种能够弯曲的太阳能电池片，这些轻薄的太阳能电池片只要在阳光下照射6个小时便可以为两台智能手机充电。过去常见的太阳能电池常为比较重、还容易破碎的晶硅电池，而这种柔性太阳能电池片采用的是非晶硅材料，柔性比晶硅材料更高，可以随意弯曲，在相同发电量下，此电池的重量只有晶硅材料的五分之一。经过试验证明，将它放在地上踩也不会踩坏，就算对着它用枪击穿一个孔，也只是损坏了那一小块地方，不影响整块电池片的使用。

通过对国内外太阳能薄膜电池发展现状、电池风扇伞结构的分析研究，我有信心利用现目前的技术试制一把太阳能风扇伞。它将利用