太阳能风扇帽.docx

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太阳能风扇帽

摘要太阳能光伏发电是一种零排放的清洁能源，也是一种能够规模应用的能源，可以来进行独立发电和并网发电。

以其转换效率高、无污染、不受地域限制、维护方便、使用寿命长等诸多优点，广泛应用于航天、通讯、军事、交通、城市建筑、民用设施等诸多领域。

通过对太阳能光伏发电的研究，探索了帽子结构设计的原理和方法，获得了一种简便灵活、科学合理、准确实用的帽子结构设计方法，使太阳能风帽更好地在人类的日常生活中。

关键词：

太阳能光伏组件太阳能风帽设计制作

第一章绪论

1.1课题研究背景

太阳能风帽的现状及前景

第二章太阳能风帽的设计与制作

太阳能风帽的工作原理

太阳能风帽的构造和特点

太阳能风帽的用途

太阳能风帽的总体设计

总体设计步骤

太阳能风帽构件的设计

太阳能风帽的制作

第三章太阳能风帽的实践论证和前景展望

太阳能风帽的调试与运行

太阳能风帽的前景展望

小结

致谢

参考文献

附太阳能风帽成品图

第一章绪论

1.1课题研究背景

帽子是一个社会政治、经济、科技、文化等的综合体，体现着人类的价值观、伦理观、审美观、民族风貌和时代精神，浓缩着人类发展史和文明史，是社会的一面镜子。

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。

世纪之交，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。

光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在包括西藏在内的我国部分广袤严寒，地形多样的农牧民居住地区，发展太阳能有着得天独厚的条件和非常现实的意义。

在能源日益紧缺的今天，太阳能的利用越来越受到人类的重视，特别是太阳能电池，其应用已经广泛拓展到电力、通信、交通等各个领域。

同向阳跟踪的太阳能光伏系统相比，固定式太阳能光伏系统有着安装方便，控制简单的优点，因此在各个领域一直占据着主流。

长远来看随着太阳能技术的不断发展，在不久的将来，太阳能光伏发电将会成为世界上可再生能源发展的亮点之一，光辉灿烂的太阳能新时代必将到来。

继上世纪出现的两次能源危机之后，能源紧缺环境污染等问题日渐尖锐，按照现在的需求和开采速度，世界已探明石油储量可供开采45年，天然气61年，煤炭230年，传统能源即将耗尽，与之相随的是石油，煤炭等能源价格的不断上涨，这将制约社会经济的发展，太阳能等能源大规模开发，其次传统能源造成了气候变暖环境恶化等一系列问题。

与化石能源、风能、核能和生物质能发电技术相比，太阳能发电具有如下特点

1、太阳能是取之不尽用之不竭的，其储量非常大，相对于短暂的人类历史来说，太阳具有几亿年的寿命，其辐射的能量是目前地球能源需求总量1万倍。

太阳能发电不存在能源危机和燃料不足等问题，是解决常规能源危机的有效途径，且没有任何国家可以对其进行垄断。

2、太阳能的分布具有广泛性，虽然在不同地区太阳能辐射强度具有一定的差异性，但是其在各个地区是普遍分布的，这就是缺乏常规能源国家带来解决能源问题的希望。

3、太阳能资源利用的情节性，人类在利用常规能源的过程中，会释放出很多有害气体，造成环境污染，危害人类健康，但是太阳能却是一种清洁能源，其在运用的过程中，不会排放出任何危害环境的物质，是一种理想的绿色能源。

4、利用太阳能资源所带来的经济性，太阳能发电不需要远距离运输，其可以实现就地取材，随地取用，节省了远距离运输的费用，并且在使用过程中不会征收任何的税收。

太阳能风帽的现状及前景

我国生产，应用太阳电池已有20多年的历史，特别是八十年代初期，从国外引进了若干条单晶硅太阳能电池生产线，使我国太阳能电池的生产能力大大加强，但由于价格贵，封装工艺复杂，推广应用受到较大限制，非晶硅太阳能电池价格低，可任意切割，组装工艺简单，所以易于推广应用。

今年我国大约有70万顶太阳能风帽上市，但还不够人口的千分之一，你和许多人都可能还没有见过这种产品，如在炎热夏天，你外出旅游、上学、办事、在太阳下观看体育比赛，我相信你一定乐于戴上这么一顶太阳能风凉帽，替你遮阳扇风，由此可见，太阳能风帽的潜在市场之大。

第二章太阳能风帽的设计与制作

太阳能风帽的工作原理

太阳能风帽主要是以太阳能为主来源，把硅太阳能电池放置在帽顶上，用来吸收照射到帽子上的太阳辐射能。

驱动电机运转，带动风扇转动。

2．2太阳能风帽的构造和特点

﹙1﹚利用太阳能电池产生电流，驱动微型电风扇，已达到凉爽、降温、解暑之目的，可称“大自然空调器”，是旅游，钓鱼，登山户外运动最佳用品。

﹙2﹚阳光越强，效果明显，在不同的环境中，舒适度保持相对的平衡

﹙3﹚无需电池，利用太阳的能量，绿色环保一样明显

﹙4﹚帽顶的光伏组件为水平固定装置，能接收任何方向射来的阳光。

不受走向，坐向和剧烈运动的影响

太阳能风帽的用途

太阳能风帽以太阳能作为主要能源，外形新颖，携带方便，适合于夏季户外活动，旅游出差、钓鱼登山、打高尔夫球、野外作业、运动会或球赛广告宣传等。

太阳能风帽的总体设计

太阳能风帽设计的设计思路

据调查帽子正从实用功能向审美装饰功能转化，制作材料和工艺都有了长足的发展，帽子的造型更彰显时尚化。

然而，帽子的结构设计却被忽视，普通帽子具有遮阳，遮雨，防风，保暖，安全及审美装饰的主要功能，本文设计的这款帽子是一种简单，有效并且经过实践检验的节能装置，目前应用十分广泛。

它主要是以太阳能为主要能源，通过太阳能电池板吸收太阳光，通过安装在帽子上的小电动机带动风扇转动，在清洁环保的同时也给人们的出行带来了极大的方便。

﹙1﹚确定太阳能风帽的规格及款型设计。

﹙2﹚太阳能风帽的工艺设计。

﹙3﹚太阳能风帽的电路设计。

﹙4﹚太阳能风帽组件配置。

﹙购买组件，组件参数，组件性能﹚

﹙5﹚太阳能风帽的制作。

太阳能风帽组件的设计

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。

以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对。

在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流，简单的说就是太阳能电池是能够将太阳光能直接转变为电能的半导体器件，不需要任何动力，也没有一点噪声，体积小，重量轻，寿命长。

太阳能电池的种类较多，主要有硒光电池、砷化镓电池、非晶硅电池，多晶硅电池和单晶硅电池等，生产技术上最为成熟的是单晶硅电池。

单晶硅太阳能电池最初应用于人造卫星电源，现在已推广在地面应用以太阳能作为主要能源，吸收太阳然后发电，并带动风扇叶片，使其风速极佳，且绿色环保，结构精密。

太阳能电池板的选择计算取决于光伏阵列尺寸的计算，是根据功率输出的实际需要和光伏电池的物理电气特性来计算光伏阵列的总面积和单片电池数。

﹙1﹚电气部分—转子：

由磁铁、扇叶及轴组成；定子：

由硅钢片、线轴及轴承组成；控制电路：

由IC感应磁铁.极经由电路控制其线圈导通而产生内部激磁使转子旋转。

（2）机械部分——风叶，支撑杆，安全罩，底座，控制盒

（3）电动机的工作原理:

直流电机里边固定有环装永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持在一个方向转动。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈感应的交变电动势靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理

在帽子前端安装有风扇，风扇的转动依靠太阳能，当太阳能电池板遇光的时候，吸收太阳能带动风扇转动，风扇的转身随着太阳光的增强而增强，减弱而减弱。

帽檐采用包边定型，配合双股线更稳定，有效的解决了弯折断裂现象

（1）帽檐长

（2）帽宽26CM

（3）帽深15CM

（4）帽围58CM

电路图的设计

．4太阳能风帽标志的设计

新型可再生能源将取代原有的化石型不可再生能源，清洁环保能源将取代污染性能源，椭圆代表新能源这个行业，椭圆代表整个地球，里面的小圆代表太阳Y,S是优胜的开头的两个字母，寓意太阳能产业在今后的发展中长盛不衰，具有非常广阔的发展前景，标志的整个意义就是新能源产业以闪电般的速度遍布整个地球，而太阳能发电也具有很好的发展前景

太阳能风帽的制作

制作过程

将硅太阳能电源三片，其中一块方片水平放置在帽顶上，凉快圆的分别放在帽檐的两端，用两只螺钉将其固定电机选用Z4ZY01直流电机，其额定电压，额定转速1600RPM，工作电流簇40MA，额定转矩4GCNL,噪声<40DB，该电机最大的优点就是启动电流小，能与NPS61又91硅太阳能电源匹配，直流电机存在正和负二接线片，印有十和十一记号，硅太阳能电源的正负极可用万用表测量出，把硅太阳能电源的十、一极用导线直接焊到直流相应的电极上即可二电机通过电机支架，用木螺钉拧紧在帽檐上帕沿上开一个30毫米，宽30毫米的孔，用来安装风扇再用垫板装饰，垫板是用双面胶粘在帽檐上。

（1）线路的连接根据用电器的电压、电流特性合理串联太阳能电池板，将整合后的太阳能光伏方针输出接到电动机的正负端，注意正负极不要接反

（2）电机——风扇的安装

选择好安装位置并确定安装洞口轮廓线，把底板下倾边缘端切割成与屋面板相同断面波形遮盖空隙，再把地板上倾边缘端嵌入屋脊金属盖板下的缝隙里，把底板装上后用水平仪找正，用紧固螺丝把底板固定好，把无动力风帽固定在底板上，然后用玻璃胶把各个接合面的间隙密封，防止下雨时漏水，遮阳一个无动力通风设备就安装完毕了。

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第三章

太阳能风帽的调试和运行

太阳能风帽安装完毕后，在运行前先检查风扇转动的灵活性，用手拨动叶片是否有卡住现象，检查线路是否连接正确，天气必须是晴天，阴天就测试不了太阳膜和风貌的性能

根据预测结果来看，太阳风帽有着很大的发展空间，在太阳光强的时候转速可达到490min/r，为人们提供了舒适的环境，及时很弱的时候转速仍是260min/r。

这就为人们的出行带来很大的方便，在市场需求方面也会更加的复合人们的标准

太阳能风帽的前景展望

近几年随着国家经济的迅猛发展，全国出现电力供应严重不足的现象，按照目前的经济发展趋势和中国的资源情况，预测2010年——2028年的电力供应单靠传统的煤电、水电、核电是不够的，仍然存在一定的缺口，这就需要由可再生能源发电来填补在新能源中，公认技术含量最高，最有发展前途的是太阳能发电，太阳能发电可分为太阳能发电（又称为光伏发电）和太阳能热发电两大类，后者由于技术比较复杂，只能用于比较大的容量因而应用受到一定限制作为理想的可再生能源。

太阳能具有“取之不尽，用之不竭”的特点，利用太阳能发电具有环保等优点，而且不必考虑其安全性问题，只要有阳光的地方都可以利用太阳能。

以帽子基础纸样为基础，变化设计帽子的造型结构，作为帽子结构设计的一种方法，简便灵活、科学合理、准确实用。

帽子基础纸样的建立为帽子结构设计提供了一种结构造型基准，对改善和提高帽子结构设计的准确性和规范性具有十分重要的作用，设计效率明显提高。

但帽子造型丰富，应因帽子而异，不能生搬硬套。

帽子制作方法及材料也在不断地创新和发展，新材料、新工艺的出现必定对结构设计提出新的要求，结构设计方法也应不断创新和完善，帽子与新能源的结合将是新能源市场一道亮丽的风景，也是未来市场所需，因而有着更好的发展前景。

小结

太阳能是一种极为丰富并可再生的清洁绿色能源。

太阳能光伏发电是最有应用前景的太阳能利用方式。

目前在电池板材料及工艺方面新的研究成果的应用有效提高了太阳能发电的效率；并通过聚光、光强度跟踪技术的研究及应用增强了对太阳能电池板的光辐射强度，大大提高了太阳能发电的转换率。

太阳能风帽在阳光下，通过帽顶的电池板吸收光能转换成电能从而驱动帽檐上的微电动机风扇转动，风扇的转速可根据阳光的辐射强度自动调节，有益于防止太阳能辐射，降低温度，在炎热的夏天保持面部的清凉，适合于户外活动，如钓鱼，登山，发高尔夫球，运动会，户外运动及儿童锁设计，也是一款几号的礼品，太阳能风帽是采用太阳能发电集实用性和观赏性为一身的户外运动是的试用品。

通过对太阳能风帽的了解，对独立光伏发电系统的深刻认识，在到设计制作一系列环节，主要有以下两点

在原有的设计基础上不断加以改进，使风帽的设计更加的理性化，更适合市场发展的需求，

对各个参数的计算，使其更加符合标准，达到人们对产品的需求

致谢

三年的大学生活即将过去，再次，我首先要很感谢我的指导老师胡国武老师，感谢他在我写做毕业设计的期间对我的照顾和孜孜不倦的教诲，他以自己渊博的学识，严谨的治学态度和对科学的执着追求，为我以后的学习和工作树立了良好的榜样，然后向所有热忱关心和帮助我的领导和老师表示感谢，向始终给予我莫大支持的家人和朋友们致以我最真挚的感谢！

感谢胡国武老师在课题选项及设计研究方面对我的细心指导，丰富的经验，真诚的处世态度也将对我今后的生活产生潜移默化的影响。

同时我们一组的成员，在做毕业设计期间他们给我提了很多宝贵的意见，正式有了他们的帮助，我才能克服各种困难，完成毕业设计，真心的感谢你们，也感谢我的父母和家人，多年来他们始终给予我的父母和家人，多年来他们始终给予我无微不至的关怀，让我可以顺利的完成我的学业。

最后，对在百忙之中抽出时间来阅读本论文以及参与答辩的老师表示衷心感谢！

参考文献

〔1〕CASADYJB,JOHNSONRsiliconasabandgapsemiconductorforhightemperatureapplications[J].SolidStateElectron,1996,391049-1422

〔2〕杨金焕，葛亮，谭倍月，等。

太阳能光伏发电的应用[J].上海电力，2006，9（12）355-361

〔3〕时璟丽3可再生能源产业（太阳能利用）发展概览[Q]3市场观察3

〔4〕张兴，曹仁贤，太阳能光伏并网发电及其逆变器控制[M]北京机械工业出版社

〔5〕杨贵恒，强生泽，张颖超，等，太阳能光伏发电系统及其应用[M].北京化学工业出版社

〔6〕冯垛生，太阳能发电原理与应用[M].北京人民邮电出版社，

〔7〕赵争鸣，陈剑，孙晓瑛，太阳能光伏发电最大功率点跟踪技术[M].北京电子工业出版社，

〔8〕王长贵，王斯成，太阳能光伏发电实用技术[M].北京化学工业出版社，

〔9〕马蓉，服饰频设计[M].北京中国轻工业出版社，2001.

〔10〕陈威，吕征宇，第四类LLC谐振变流器模块功能准同构拓扑探求及变形研究[J].中国电机工程学报，2009（09）35-42