專利名稱：太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置， 屬于新能源農業機械"綠色"技術領域。
背景技術：
每年陽歷的5月和6月里，太平洋上溫暖、潮濕的季風一陣接著一陣吹向 中國東部的廣大水稻產區，徹底驅走了大江南北的寒氣，暖洋洋的陽光普照著 江蘇省南部和北部的千萬畝水田，布谷鳥從南方飛向北方，歡叫著催促農民要 抓住季節、抓緊搞好新一年的水稻生產。男子漢們赤著腳走在水田里揮鍬筑起
稻田埂，農婦們在秧田里用雙手飛快地拔秧、捆秧，唱起了江蘇民歌"茉莉花 開"和"撥根蘆柴花"。小姑娘們在田岸上高興得跳起秧歌舞。在一塊塊稻田里， 婦女們彎腰插秧，綠色的秧苗整齊排列在水田里，給人們展示著新一年糧食豐 收的希望。到上個世紀的七十年代，水稻田里出現了人力半機械化插秧機，人 們可以站直身體加快插秧，接著出現了使用柴油為動力的機械插秧機。本發明 人站在灑滿陽光的稻田旁，迎著陣陣東南風仰望藍天發問江蘇硅太陽電池板 的產量占全國的70%、全世界的25%，全球金融危機襲擊后，江蘇硅太陽電池
板的出口量已有些減少，為了硅太陽電池制造業的發展，急需擴大內需市場， 農村是一個廣闊的天地，何不將硅太陽電池組件安裝到插秧機上，給插秧機提
供無污染的新的動力，既節能減排，又充分利用太陽能資源發電；加上江蘇風 能資源豐富，特別是蘇北的東部和里下河地區的風能資源豐富，江蘇的風力發 電工業發展迅速，已有多個企業能批量生產小型風力發電機或微型風力發電機。我給機械化插秧機來個技術革新拆下原有的柴油機，接著"量體裁衣"裝上 相配套的太陽能光伏發電裝置和風力發電裝置，將光伏電力和風能電力集合到 一起，作為機械化電動插秧機的新的動力。從長遠看，這樣做既能逐步減少對 進口石油的依賴，又能促進國內新能源企業的發展，江蘇在插秧季節里，既有 風向穩定、風力強勁的東南季風，同時又有充足的陽光照射，將太陽能光伏發 電技術和風力發電技術同時用到插秧機上，必能創造成功綠色的"太陽能光伏 發電與風力發電互補的電動插秧機"，簡稱"風光互補電動插秧機"。
水稻是高產的糧食作物，全世界有一半以上的人口以稻米為主食。中國的 東北地區、華東地區、華南地區、華中地區都是重要的稻谷產區。不違農時， 按照季節及時栽插秧苗，是奪取水稻豐產的關鍵措施。本發明人曾經在水田里 從事繁重的挑秧、插秧體力勞動，又參加過六年研制半機械化和機械化插秧機 的工作，并在1989年7月31日在蘇州舉行的中國農機學會能源動力學會的年
會上被公選為中國農業機械學會能源動力學會理事。在工作實踐中，本發明人 認識到搞好水稻生產對于糧食安全和社會安定有重大的意義，而插秧機的不斷 改進，有利于稻谷持續增產。
2008年，全世界關注金融、能源、糧食三大問題，糧食供應的緊缺使有的 國家發生了政治動亂，國際市場上的大米價格已明顯高于中國國內市場上的價 格。江蘇省無錫市56萬畝水稻種植面積中有百分之九十的面積采用機械插秧， 現有插秧機主要加柴油使用，全部依靠化石能源供給內燃機產生動力，在插秧 的最佳季節里，2008年5月無錫市場上發生了柴油供應暫時中斷和汽油供應緊 缺，汽車在公路上日夜排成長隊等待進加油站加油。無錫市農機局在江南晚報上報道，農機用油緊缺的消息，并從外地緊急調運柴油來保證糧食生產，克服
石油供應的困難才完成了今年的插秧任務。從1991年到1998年，中國插秧機 的擁有量從20512臺發展到38859臺，到2008年，估計中國已擁有插秧機8萬 臺以上。日本的兩家農機制造商分別在蘇州和無錫開設工廠，全部制造以柴油 機為動力的插秧機供應市場。機械插秧的水稻病害較輕，蟲口密度較低，節省 用工費用，提高生產效率且有增產作用。農忙季節，成千上萬的使用柴油的插 秧機，排放大量的二氧化碳，使氣候變暖，污染農村美好的自然環境。從保護 生態環境、節能減排、服務三農，逐步減少對石油資源的依賴，減輕插秧機的 整機重量出發，研制節能、輕巧、實用、無污染的"綠色"新能源插秧機是本 發明的目的。
中國東部的水稻產區在水稻栽插時節的夏季風是來自太平洋的東南風，東 南季風的影響遍及中國的東半部。近年來，適合每秒1.5米至每秒3米風速的微 型風力發電機和適合每秒3米至每秒8米風速的小型分散型風力發電機己有風 電企業批量生產，適合安裝在插秧機上進行風力發電。中國東部的水稻產區同 時擁有太陽能資源，屬于年太陽輻照時數超過2200小時的太陽能利用條件較好 的地區，近年來，這一地區的太陽電池4的制造能力大幅提升，江蘇省的光伏 企業發展迅速，技術進步在世界上數一數二，無錫出現了光伏行業的領軍企業， 完全有條件將太陽能電池的組件安裝到插秧機上作為清潔能源。本發明人有將 太陽能和風能匯集在一起應用到插秧機上作為無污染的新能源的信心；2008年 10月16日在蘇州國際博覽中心舉行的第六屆國際發明展覽會上，國家知識產權 局田力普局長親臨無錫展區觀看了本發明人創辦的公司展出的新能源應用產品，勉勵繆同春"要多申請專利"，促使本發明人下定了申請"風光互補電動 插秧機"的決心，2008年11月7日，本發明人參觀"第六屆中國(無錫)國際 工業設計博覽會"仔細觀看了機械工業產品的許多新設計，樹立了設計"風光 互補電動插秧機"新產品的恒心。
發明內容
本發明的目的在于克服上述不足之處，根據世界石油資源逐日減少，世界 石油價格漲落多變、化石能源的大規模開發使用嚴重污染自然環境并造成氣候 變化的總趨勢，利用潛力巨大的太陽能、風能新能源來驅動插秧機，保障人類 的糧食生產安全。中國東南沿海及臺灣島、海南島的水稻產區的上空，風速大 于每秒3米的風全年出現累積小時數為7000—8000小時，有效風能出現時間百 分率可達80%—90%,有效風能密度大于200W/m2。特別是臺灣島和海南島上 平均每天有21小時以上的風速大于每秒3米。地面上的風速達到每秒1.5米， 微型風力發電機就可以運轉發電；風速達到每秒3米，小型風力發電機已能持 續發電、蓄電。隨著科學技術的進步和加工工藝水平的不斷提高，單晶硅太陽 電池的光電轉換效率已達18%,在向50%的目標努力。太陽能發電的成本將持 續降低，無錫尚德太陽能電力有限公司已承諾在五年內將太陽能發電的成本由 每度電5元錢降低到每度電1元錢，所以利用太陽能光伏發電和風力發電來為 插秧機提供新的動力的應用前景是美好的。
為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的
一種太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，采用太陽能光伏發電與風電互補系統與插秧裝置連結組成風光互補電動插秧機。太陽電池4 通過導電線2與光伏控制器6連結，光伏控制器6通過導電線2與鋰離子電池 15連結；風力發電機1通過導電線2與風電控制器3連結，風電控制器3通過 導電線2與鋰離子電池15連結，從鋰離子電池15輸出的電流通過電路開關24、 導電線2進入電動機14，共同組成太陽能光伏發電與風電互補系統；支撐桿5 支撐太陽電池4、風力發電機l、光伏控制器6、風電控制器3、和部分導電線2 的重量；電動機14將電能轉換成機械能，然后通過傳動帶13將機械能傳送到 插秧裝置，70%的機械能用于插秧機在水田里向前行走，插秧機在水田里，主要 靠機頭底面滑行板16、左承重滑行板11、右承重滑行板19來承受重量，并滑 行前進；遇到前進阻力時，可以用繩索套住插秧機牽引架17拉動前行，插秧機 防護罩18用于保護鋰離子電池15、電路開關24、電動機14、導電線2、傳動 帶13;機頭工具箱20內貯存備用的多種修理工具及備用機件保證了在水田中維 修插秧機時的就地取用，水田行走輪21是適合插秧機在水田中滾動前進的防滑 車輪，操縱桿22的用途是供農機操縱人員操縱插秧機向左轉彎或向右轉彎，秧 苗貯存器23用于臨時存放準備放在秧苗箱板7的上表面上的根須整齊的秧苗， 各種用電器均使用導電線2連結；插秧機支撐架12和機頭底面滑行板16、左承 重滑行板ll、右承重滑行板19一起撐托起插秧機的全部機身；30%的機械能用 于插秧裝置各插秧部件的運動；插秧爪控制器8控制插秧爪移動軸9的左右移 動和插秧爪10圍繞插秧爪移動軸9作園周運動，從而使固定在插秧爪移動軸9 上的插秧爪10可以左右勻速轉動，從放置在秧苗箱板7上的秧苗上自左向右， 然后自右向左連續往返按照順序抓取適量秧苗，及時插入水田耕作層上部適宜 的深度，將水稻秧苗按照水稻不同的品種對插秧的行距、株距、每穴苗數的不同要求及時進行機械插秧，確保糧食豐產。
太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，所述的風力發電
機1可以隨風向自動調節轉向，向左轉1度至45度或向右轉1度至45度，以
便葉片接受更大的風量，加速旋轉，發出更多的電流。
太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，所述的太陽電池4 的向陽斜面與地平面之間的夾角的角度可以在60度至80度的范圍內進行調整， 以便接受更多的陽光，發出更多的電流。
太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，鋰離子電池15通 過導電線2輸出的0.1%至0.8%的電流量供給安裝在秧苗箱板7的后面設置的發 光二極管25的照明，使運送、供應秧苗到插秧機上的工作人員能及時發現漏插 秧苗的事故，及時排除故障，提高夜間機械插秧的質量。
圖l為本發明的結構示意圖。
具體實施方式
風光互補電動插秧機是當代綠色、節能、環保的插秧機，主要采用了四項
新技術1、無污染的太陽能光伏發電新技術，由于太陽電池4的光電轉換效率 越來越高，太陽能光伏發電的成本越來越低，薄膜太陽電池的重量越來越輕， 離網小型太陽能獨立發電系統的光伏組件十分適合安裝到移動性強的插秧機上 進行獨立發電，提供新的動力；2、無污染、低成本的風力發電新技術，設計高 效的分散型的小型風力發電機和微型風力發電機，利用近地面的風力來發電和蓄電，同時向插秧機提供新的動力；3、鋰離子電池充放電新能源技術，鋰離子 電池中不含有鉛、鎘等有毒金屬，有利于環境保護，是一種綠色電池。插秧機 在田野上工作，機械散熱條件較好，其外界環境適合可充放電500次以上的鋰 二次電池的工作；4、發光二極管的節能照明技術，用發光二極管照明可以節電 70_80%，能耗低。
按照插秧機的不同機型，可以分別設計提供新的動力的太陽能光伏發電和 風力發電的不同的組合，舉出實施例如下
實施例一
在秧苗箱板7的上端安裝太陽電池4，此實施例中的太陽電池4是硅太陽電 池，同時用支撐桿5支撐太陽電池4，太陽電池4的上方安裝4臺風力發電機1; 此實施例中的風力發電機1是微型風力發電機，支撐桿5同時支撐4臺微型風 力發電機的重量。在陽光照射下，太陽電池4發生光伏效應產出電流，在風力 吹動下，風力發電機1運轉發出電流，兩股電流分別通過各自連結的控制器的 調整后進入鋰離子電池15貯存和驅動電動機14的運轉，成為"風光互補電動 插秧機"的新的動力。
實施例二
在秧苗箱板7的上端安裝太陽電池4，此實施例中的太陽電池4是薄膜太陽 電池，同時用支撐桿5支撐太陽電池4，在太陽電池4的上方安裝2臺風力發電 機1;此實施例中的風力發電機1是小型風力發電機，支撐桿5同時支撐2臺小 型風力發電機的重量。在陽光照射下，太陽電池4發生光伏效應，產出電流， 在風力吹動下，風力發電機1運轉發出電流，兩股電流分別通過各自連結的控 制器的調整進入鋰離子電池15貯存和驅動電動機14的運轉，成為"風光互補 電動插秧機"的新的動力。
權利要求1、一種太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，其特征是，采用太陽能光伏發電與風電互補系統與插秧裝置連結組成風光互補電動插秧機；太陽電池(4)通過導電線(2)與光伏控制器(6)連結，光伏控制器(6)通過導電線(2)與鋰離子電池(15)連結；風力發電機(1)通過導電線(2)與風電控制器(3)連結，風電控制器(3)通過導電線(2)與鋰離子電池(15)連結，從鋰離子電池(15)輸出的電流通過電路開關(24)、導電線(2)進入電動機(14)，共同組成太陽能光伏發電與風電互補系統；支撐桿(5)支撐太陽電池(14)、風力發電機(1)、光伏控制器(6)、風電控制器(3)、和部分導電線(2)的重量。
2、 根據權利要求1所述的太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動 力裝置，其特征是，所述的風力發電機(1)可以隨風向自動調節轉向，向左轉 1度至45度或向右轉1度至45度。
3.根據權利要求1所述的太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動 力裝置，其特征是，所述的太陽電池(4)的向陽斜面與地平面之間的夾角的角 度可以在60度至80度的范圍內進行調整。
4、 一種太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，其特征是， 鋰離子電池(15)通過導電線(2)輸出的0.1%至0.8%的電流量供給安裝在秧 苗箱板(7)的后面設置的發光二極管(25)的照明。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能光伏發電與風電互補應用在插秧機上的動力裝置，屬于農業機械“綠色”技術領域。其主要采用太陽能光伏發電與風電互補系統與插秧裝置連結組成“風光互補電動插秧機”。從太陽電池輸出的電流通過控制器的調整、風力發電輸出的電流通過另一控制器的調整，兩股電流合并，向鋰離子電池輸入并儲存；插秧機工作時，從鋰離子電池輸出的電流輸送到電動機，將電能轉換成機械能，接著通過傳動帶，將機械能輸送到插秧裝置，通過插秧裝置里各個部件的運動來完成插秧機在水田中的行走和運送、抓取、栽插水稻秧苗的多道工序。本實用新型在秧苗箱板的后面設置發光二極管照明，有利于及時發現漏插秧苗和排除插秧機的故障，提高了夜間機械插秧的質量。
文檔編號H02J7/32GK201328246SQ20082021706
公開日2009年10月21日 申請日期2008年11月30日 優先權日2008年11月30日
發明者繆同春 申請人:繆同春