CN101254754B - 车辆行驶风能发电装置 - Google Patents

Abstract

车辆行驶风能发电装置，包括机箱体、机箱盖、左挡板、右挡板、风轮、发电机。其中左、右挡板、机箱体和机箱盖形成矩形截面的风道，风道入口段的左、右挡板呈对称的前宽后窄的八字形开口；风道中段的左、右挡板呈对称的平直窄道口；风道出口段的左、右挡板呈对称的前窄后宽的八字口。在中段的后部设置风轮，风轮的轴线垂直于风阻气流的方向、平行、且低于窄道口的底边；风轮两端各设一个发电机。风道入口处设有通过曲柄摇杆传动机构自动控制开闭的风门。因发电机不承受风阻，风阻气流顺着风道，在入口段的八字形开口、集流加速，在窄道口后部高速冲击风轮，有效地驱动发电机高速运转发电。适宜安装在有关车辆前舱和/或车顶迎风部位。

Description

车辆行驶风能发电装置

技术领域

本发明涉及风能发电技术领域，特别是车辆行驶风能发电装置。

背景技术

目前，石油能源的紧张使得人们对汽车的使用越来越感到成本的高涨难于承受；除此之外，汽车燃烧汽油或柴油，对大气环境的污染也越来越严重。于是人们开发了电动汽车、油电混合动力汽车等。无论哪一种含有电动的汽车，其电池组容量都是有限的，行驶到一定的里程就必须对电池组重新充电或更换新的电池组。另一方面，汽车、火车等各种车辆在行使中，其主要的功率消耗在克服风阻做功，尤其是在高速行驶时克服风阻做功的消耗急剧上升(有关试验资料介绍为每小时80公里以上时)。为了减少风阻，于是人们将车辆的外形做成流线型。但不管如何，风阻的存在是不可避免的。

既然车辆行驶风阻是不可避免的，那么我们就应该从积极的一面着手，去利用它，让它做有用功，从而弥补一部分功率损失。利用车辆行驶中产生的风阻来发电，这是一个有效的途径。

如何去充分利用风阻来发电，目前世界各地也有一些尝试，但都还没有很好解决实际问题。有的是将若干个风能发电装置直接地机械地搬到汽车顶上或是汽车的前舱端头的迎风部位，都是径向的叶片和与风速方向平行的风轮轴及发电机轴，使得发电机本身另外增加风阻承受面积，这实际上不但于事无补，反而增加了汽车动力系统的功率消耗，是得不偿失。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种车辆行驶风能发电装置，以解决充分有效地利用车辆行驶所产生的风阻来发电的问题。

本发明的技术方案是：车辆行驶风能发电装置，包括机箱体、机箱盖、左挡板、右挡板、风轮、发电机，左挡板、右挡板、机箱体和机箱盖形成矩形截面的风道，所述风道入口段的左挡板和右挡板呈对称的前宽后窄的八字形开口；所述风道中段的左挡板和右挡板呈对称的平直窄道口；所述风道出口段的左挡板和右挡板呈对称的前窄后宽的八字形开口；在中段的后部设置风轮，风轮的轴线垂直于风速的方向、平行、且低于窄道口的底边；在该风轮的两端各设一个发电机；其中，所述机箱体包括一块底板、两个平突起板、两个下弧突起板和两个突起分流板；底板对应于安装风轮部位呈凹口向上的弧形槽状，弧形槽的前、后段呈平板状，弧形槽的前段平面高于弧形槽的后段平面，弧形槽轴线的高度位置在前、后两平面之间；两个平突起板分别对称地设置于平直窄道口的两外侧的底板平面上；两个下弧突起板设置在弧形槽上，分别对称地位于平直窄道口的两外侧；两个突起分流板设置在风道出口段的中间，分别与左挡板和右挡板形成两个八字形开口。

为使风轮与发电机更好的连接，还包括联轴器；所述风轮含有轴向式叶片和风轮轴；所述风轮轴的两端分别伸出左挡板和右挡板之外，分别通过两个联轴器与安装在机箱体的两个下弧突起板上的两个发电机传动连接。所述八字形开口的前端还设有可控制开闭的风门；所述风门开闭的控制机构是一曲柄摇杆机构，该曲柄摇杆机构包括风门、连杆、曲柄、电动机；所述风门呈一整体的板状结构件铰接在机箱盖的前端；连杆的一端铰接风门，另一端铰接曲柄；曲柄与安装在机箱体的平突起板上的电动机传动连接；该曲柄摇杆机构设有两套，分别对称设置于左、右两挡板之间的两外侧；所述电动机为步进电动机或伺服电动机。所述左挡板和右挡板互为反向对称的板状结构件，分别对称地安装在机箱体的底板上。该车辆行驶风能发电装置可安装于小轿车的前舱端头部、车顶部，冷冻车驾驶室的外顶部，火车车厢两端外顶部上的迎风部位。

使用时，启动电动机旋转一定的角度，电动机的旋转驱动曲柄旋转，曲柄旋转又推动连杆运动，连杆运动又推动风门摆转，从而开启风门至需要的位置【车辆起步、慢速行驶的时侯应将风门自动地开至最大开口位置，进入高速行驶的时候，将风门自动地适当关小；(这部分为电气自动控制的现有技术，非本发明内容。)】。然后只要开动车辆向前行驶，就会有风阻产生，风阻气流从入口段进入并得到进一步的集流加速，以更高的速度进入平直窄道口，在平直窄道口的后段，高速冲击风轮的轴向式叶片，使其高速旋转，从而带动风轮轴也高速旋转；风轮轴的高速旋转通过联轴器传动到发电机运转发电。(发电机及其所发电的充电、储存及其利用为现有技术，非本发明内容。)

由于本发明结构中入口段呈八字形开口，具有集流加速的作用，气流到达平直窄道口的风轮处具有很高的能量冲击风轮；风轮受冲击面为旋转轴的同一半径方向侧面，没有阻碍力矩的产生；位于两端的发电机置于风道之外，不受风阻；风轮之后的风道出口段，设置了包括两块分流板组成的两个成八字形开口的排风通道。因此，能够实现尽可能的高速的运转和全部有效转矩的驱动，并且没有无效风阻气流的损失，从而最为充分有效地利用了车辆行驶所产生的风阻气流来发电，大大提高了其效率。除此之外，本发明的结构形式与车辆的外形特点有机结合，安装在各种车辆上时美观大方，且有隔热的作用。

附图说明

图1是本发明的主视图，也即图2上拿去机箱盖后的右视图；

图2是图1上的A-A剖视图；

图3是机箱体的主视图；

图4是图3的左视图；

图5是图1上的C-C剖视放大图；

图6是图1上的B-B剖视图之一，风门处于半开启状态；

图7是图1上的B-B剖视图之二，风门处于关闭状态；

图8是图1上的B-B剖视图之三，风门处于全开启状态；

图9是风门的主视图；

图10是图9的左视图；

图11是图9的俯视图；

图12是右挡板的主视图，也即图13上的D-D剖视图；

图13是图12的俯视图；

图14是左挡板的主视图，也即图15上的E-E剖视图；

图15是图14的俯视图；

图16是本发明应用于小轿车上的安装方式位置示意图；

图17是本发明应用于厢式冷冻车上的安装方式位置示意图；

图18是本发明应用于火车车厢上的安装方式位置示意图。

图中：1是机箱体，2是左挡板，3是右挡板，4是风门，5是连杆，6是电动机，7是曲柄，8是发电机，9是连轴器，11是风轮，12是机箱盖。其中机箱体1包括：底板101，平突起板102，下弧突起板103，突起分流板104；左挡板2含有21、22、23处；右挡板3含有31、32、33处；风门4含有401、402、403处；风轮11包括：轴向式叶片111，风轮轴112。100是风阻气流流向箭头。

具体实施方式

下面结合附图1到18对本发明作进一步说明：

图1、2、5表示了本发明实施例的结构特征关系，它由机箱体1、机箱盖12、左挡板2、右挡板3形成矩形截面的风道，在风道入口段的左挡板2和右挡板3呈对称的前宽后窄的八字形开口；中段的左挡2和右挡板3呈对称的平直窄道口；出口段的左挡板2和右挡板3呈对称的前窄后宽的八字形开口；在中段的平直窄道口后部设置风轮11，风轮11的轴线垂直于风阻气流流向100、平行、且低于窄道口的底边。风轮11的轴向式叶片111在左挡板2和右挡板3之间的风道内，风轮11的风轮轴112两端分别伸出左挡板2和右挡板3之外，分别通过两个联轴器9与安装在机箱体1的两个下弧突起板103上的两个发电机8传动连接。

图3、4表明了机箱体1的结构形状，机箱体1包括一块底板101、两个平突起板102、两个下弧突起板103和两个突起分流板104；底板101对应于安装风轮11部位呈凹口向上的弧形槽状，弧形槽的前后段呈平板状，弧形槽的前段平面高于弧形槽的后段平面，弧形槽轴线的高度位置在前后两平面之间，(有利于下雨时防止弧形槽处积水漫入发电机8)；两个平突起板102分别对称地设置于平直窄道口的两外侧；两个下弧突起板103设置在弧形槽上，分别对称地位于平直窄道口的两外侧；两个突起分流板104设置在风道出口段的中间，分别与左挡板2和右挡板3形成两个八字形开口。

图6、7、8表示了风门4的几种不同位置状态及包括其组成的曲柄摇杆机构的位置关系。风门4开闭的控制机构是一曲柄摇杆机构；该曲柄摇杆机构包括风门4、连杆5、曲柄7、电动机6；风门4呈一整体的板状结构件铰接在机箱盖12的前端，连杆5的一端铰接风门4，另一端铰接曲柄7；曲柄7与安装在机箱体1的平突起板102上的电动机6传动连接；风门4也就是曲柄摇杆机构中的摇杆。该曲柄摇杆机构设有两套，分别对称设置于左挡板2和右挡板3之间的两外侧；所述电动机6为步进电动机或伺服电动机。

图9、10、11表示了风门4结构形状，它是一个整体式板状结构件。一长边401处呈若干间断的同轴弧弯管状；在两短边402与长边401成同向的直角，两短边402处上对称设有连接孔403。

图12、13表示的是右挡板3的结构形状，图14、15表示的是左挡板2结构形状。左挡板2右和挡板3两者是反向对称的板状结构件。左挡板2的21、22、23处均是折弯呈不同角度的几段；右挡板3的31、32、33处均是折弯呈不同角度的几段；将左挡板2和右挡板3对称地安装在箱体1的底板101上，使左挡板2的21处和右挡板3的31处相对应组成风道入口段，该入口段呈前宽后窄的八字形开口；使左挡板2的22处和右挡板3的32处相对应组成对称的平直窄道口，该平直窄道口的两边(22处和32处)是平行的；使左挡板2的23处和右挡板3的33处相对应组成风道出口段，该出口段呈前窄后宽的八字形开口。

图16、17、18表示的是本发明应用于有关车辆的几种方式。图16表示安装在小轿车上的情形，如果是电动轿车，建议安装在小轿车前舱端头部和车顶部；如果是有电动的混合动力轿车，建议安装在小轿车的车顶部。图17表示安装在冷冻车上，它可以安装在冷冻车驾驶室的外顶部；图18表示安装在火车车箱上，它可以安装在各车箱两端头的外顶部，无论火车车箱的哪一端头向前，都有一个迎风发电。

使用时，启动电动机6旋转一定的角度，电动机6的旋转驱动曲柄7旋转，曲柄7旋转又推动连杆5运动，连杆5运动又推动风门4摆转，从而开启风门4至需要的位置【车辆起步慢速的时侯应将风门4自动地开至最大开口位置，进入高速行驶的时候，将风门4自动地适当关小；(这部分为电气自动控制的现有技术，非本发明内容。)】。然后只要开动车辆向前行驶，就会有风阻产生，风阻气流从入口段进入并得到进一步的集流加速，以更高的速度进入平直窄道口，在平直窄道口的后段冲击风轮11的轴向式叶片111，使其高速旋转，从而带动风轮轴112也高速旋转；风轮轴112的高速旋转通过联轴器9传动到发电机8运转发电(发电机及其所发电的充电、储存及其利用为现有技术，非本发明内容。)。

在电动小轿车或带有电动的混合动力驱动的小轿车上使用本发明，可将所发电应用于补充电力驱动，可有明显的效益。在冷冻车使用本发明，可将所发电应用于制冷系统，效果非常好。在火车车箱上使用本发明，可将所发电应用于车箱内的空调通风系统，热水系统和照明系统，满足乘客的各种用电需求。

Claims (6)

1.车辆行驶风能发电装置，包括机箱体、机箱盖、左挡板、右挡板、风轮、发电机，左挡板、右挡板、机箱体和机箱盖形成矩形截面的风道，所述风道入口段的左挡板和右挡板呈对称的前宽后窄的八字形开口；所述风道中段的左挡板和右挡板呈对称的平直窄道口；所述风道出口段的左挡板和右挡板呈对称的前窄后宽的八字形开口；在中段的后部设置风轮，风轮的轴线垂直于风速的方向、平行、且低于窄道口的底边；在该风轮的两端各设一个发电机；其特征是：所述机箱体包括一块底板、两个平突起板、两个下弧突起板和两个突起分流板；底板对应于安装风轮部位呈凹口向上的弧形槽状，弧形槽的前后段呈平板状，弧形槽的前段平面高于弧形槽的后段平面，弧形槽轴线的高度位置在前后两平面之间；两个平突起板分别对称地设置于平直窄道口的两外侧的底板平面上；两个下弧突起板设置在弧形槽上，分别对称地位于平直窄道口的两外侧；两个突起分流板设置在风道出口段的中间，分别与左挡板和右挡板形成两个八字形开口。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶风能发电装置，其特征是：还包括联轴器，所述风轮含有轴向式叶片和风轮轴，风轮轴的两端分别伸出左挡板和右挡板之外，分别通过两个联轴器与安装在机箱体的两个下弧突起板上的两个发电机传动连接。

3.根据权利要求1所述的车辆行驶风能发电装置，其特征是：所述八字形开口的前端还设有可控制开闭的风门。

4.根据权利要求3所述的车辆行驶风能发电装置，其特征是：所述风门开闭的控制机构是一曲柄摇杆机构；该曲柄摇杆机构包括风门、连杆、曲柄、电动机；所述风门呈一整体的板状结构件铰接在机箱盖的前端，连杆的一端铰接风门，另一端铰接曲柄；曲柄与安装在机箱体的平突起板上的电动机传动连接；该曲柄摇杆机构设有两套，分别对称设置于左右两挡板之间的两外侧；所述电动机为步进电动机或伺服电动机。

5.根据权利要求1所述的车辆行驶风能发电装置，其特征是：所述左挡板和右挡板互为反向对称的板状结构件，分别对称地安装在机箱体的底板上。

6.根据权利要求1所述的车辆行驶风能发电装置，其特征是：该车辆行驶风能发电装置安装于小轿车的前舱端头部、车顶部，冷冻车驾驶室的外顶部，火车车厢两端外顶部上的迎风部位。

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