CN101890906A - 行驶车辆上的风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明利用车辆行驶时,迎风面产生的风动能和设置在车轮上的风扇叶片旋转时产生的风能进行风力发电,属风力发电领域。本发明在行驶车辆的迎风面设置聚风口,在其中设置风车翼,利用行驶车辆相对空气运动所产生的风能带动风车翼旋转,通过风车翼轴旋转直接或通过齿轮传动带动风力发电机发电。根据车辆耗电量的需求,可同时在车轮轮毂和车轮轴间设置风扇叶片,在其排风面车轴的轴承上(或另设置的轴上)设置风车翼。风扇叶片随车轮绕车轴高速旋转产生风能作用风车翼旋转并直接或通过齿轮转动带动风力发电机发电。

Description

行驶车辆上的风力发电装置
1、所属技术领域:
(1)本专利涉及利用车辆相对空气行驶迎风面产生的风动能带动风力发电机的风车翼旋转进行风力发电。本发明专利属风力发电领域。 
(2)本专利涉及利用车辆行驶车轮高速旋转时设置在轮毂和车轮轴之间风扇叶旋转产生的风能带动风力发电机的风车翼旋转进行风力发电。本发明专利属风力发电领域。 
2、背景技术:
(1)目前风力发电技术已在中国和世界上广泛应用,但均为风力发电机的风车翼是在自然界空气流动产生风的作用下旋转发电。 
而本发明专利根据物体相对运动的原理,运用行驶车辆相对空气运动所产生的风能和利用车辆行驶车轮高速旋转时设置在轮毂和车轮轴之间风扇叶旋转产生的风能带动风力发电机的风车翼旋转带动风力发电机发电。 
(2)电能作为车辆的动能是清洁环保的能源,电动车辆的生产技术已日趋完善,目前电动车辆已广泛应用。但目前电瓶车辆蓄电池储电量少,充电的时间长,行驶的路程短;电网供电发电、输电投入费用高,耗电量大。本发明专利充分运用行驶车辆产生的风能进行风力发电给运行车辆提供电能,解决电动车辆使用和发展的瓶颈问题。 
(3)目前燃油汽车消耗石油资源,污染环境,运输成本高,但加油 方便,能长途行驶,速度快,仍然是人类主要的交通工具。本专利利用行驶车辆相对空气运动产生的风能进行风力发电,利用现有的整流、蓄电,供电技术对行驶车辆直接供电,使车辆在运行中的风力发电机能不断地为车辆提供电能,这将扩大电动车辆的生产使用,将达到节约能源,减少环境污染。 
(4)目前风力发电功率计算公式: 
功率=1/2质量×面积×速度3
1)根据物体相对运动的相关理论:当车辆逆风行驶时: 
计算速度==风速+车速度。 
2)当车辆顺风行驶时:计算速度==车速度--风速。 
3)当车辆在静风中行驶时:计算速度==车速度。 
从以上公式可以得出高速行驶车辆在静风、顺风、逆风状况和驶车辆车轮风扇叶旋转产生风能的状况下,安装在车辆迎风面和车轮风扇叶排风面处的风力发电机均能进行发电,充分利用公式中发电功率和速度的三次方成正比的关系,在风车翼长度受限的情况下,利用车辆行驶和车辆高速旋转产生的高风速度进行风力发电,本专利突破目前风力发电场自然风速低于3米/秒风速不能进行风力发电的现状。 
3、发明专利内容: 
1)在行驶车辆的迎风面设置聚风口,在聚风口中设置风车翼,利用行驶车辆对空气的相对运动所产生的风能带动风车翼旋转,并同时带动风车翼轴 旋转时直接(或通过齿轮传动)带动风力发电机发电。 
2)将行驶车辆车轮的轮毂和车轮轴之间用风扇叶片连接,并在仅靠风扇叶转动的排风面的车轴的轴承上(或另设置的轴上)设置风力发电机的风车翼及轴传动齿轮(或风车翼轴),车辆行驶中风扇叶片随车轮绕车轴高速旋转产生风能带动设置在风扇叶片排风面处的风车翼旋转时通过其传动齿轮(或直接通过风车翼轴旋转)带动风发电机发电。 
3)根据车辆用电量的需求,为提高行驶车辆上风力发电机的功率,除在车辆的迎风面设置风力发电机外,还可分别在车辆的方向轮(前轮)的每个车轮上设置风扇叶片、风车翼及风力发电机,也可同时在除方向轮外的每个(或部分)后轮上设置风扇叶片、风车翼、风力发电机,形成车辆在行驶中多台风力发电机同时发电,经充电器变压、整流不断向设置在车辆上的蓄电池充电,蓄电池向行驶车辆的电动机等设备提供所需电能。 
4)在车辆迎风面风力发电机的风车翼前设置聚风口用以增加迎风面面积和提高风车翼入风口的风速,提高风发电的功率. 
5)本发明专利的有益效果: 
本发明专利涉及利用车辆相对空气行驶迎风面产生的风动能带动风力发电机的风车翼旋转直接(或通过齿轮传动)带动风力发电和利用行驶车辆车轮高速旋转时设置在轮毂和车轮轴之间风扇叶片旋转产生的风能带动风力发电机的风车翼旋转,通过风车翼旋转由齿轮传动(或直接)带动风力发电机进行发电。本发明专利突破目前建立风力发电场、输电投资费用高、目前固定的风力发电场仅能利用高于3M/秒风速的自然风 才能发电的问题,车辆在行驶中,可在静风、顺风、逆风和车轮高速转动的状况下进行风力发电,拓宽风力发电的领域。 
本发明专利的应用将能解决电动车辆需设置电网供电,费用高,电瓶车蓄电池蓄电量少,行驶速度慢,运行距离短,停车充电时间长,不能用作长途交通工具等各种长期制约电动车辆使用和发展的瓶颈问题。本发明专利的应用利用了行驶车辆所产生的风能为电动车辆提供方便廉价的电能,这将大大的降低车辆运行成本,电动车辆将较广泛用于人们的交通工具,燃油车辆将相应减少,这将起到减少能源消耗,节约能源,减少尾气排放,减少环境污染的效果。 
4、附图说明:
图--1是迎风面风力发电装置的正面图,A--A是该图A--A处的剖面图(1)、在行驶车辆的迎风面设置聚风口(图-1中 ),在聚风口内安装风力发电机的风车翼(图--1中①),风车翼受行驶车辆相对空气运动产生的风能作用旋转并带动风车翼轴(图--1中②)旋转,由风车翼轴旋转直接或通过齿轮传动带动风力发电机(图--1中④)发电。 
(2)、风力发电机发出的电能由充电器(图--1中 )经整流、变压并向车内设置的蓄电池(图--1中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900043
)充电,并由蓄电池向电动机(图--1中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900044
)供电,由电动机带动车辆行驶。 
图-2是车轮风力发电装置的正面图,A-A图为该图A-A处的剖面图(1)、用风扇叶片(图-2中⑨)连接车轮中的车轮毂(图-2中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900045
和车轮车轴(图-2中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900046
)并在仅靠风扇叶片转动的排风面(向车轮内侧)的车轴的轴承⑦上设置风力发电机的风车翼(图--2中①)及风车翼齿轮 (图--2中⑥)和风力发电机齿轮(图--2中⑤),车辆行驶中该部分风扇叶随车轮绕车轴高速旋转产生风能带动风力发电机的风车翼及风车翼齿轮旋转带动风发电机发电④。 
(2)、风力发电机发出的电能由充电器(图--1中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900051
)经整流、变压并向车内设置的蓄电池(图--1中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900052
)充电,并由蓄电池向电动机 供电,由电动机带动车辆行驶。 
图-3是车轮风力发电装置的正面图,A-A视图是该图A-A处的剖面图,它与图-2不同之处是另外设置了风力发电机、风车翼支架. 
(1)、用风扇叶(图--2中⑨)连接车轮中的车轮毂(图--2中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900054
和车轮车轴(图--2中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900055
)在风扇叶片旋转的排风面(向车轮的外侧)设置发电机和风车翼支架⑧,支架⑧在方向轮(前轮)外侧处与方向轮轴头A到风扇叶片之间的轴上连接固定,在后轮外侧支架与车身连接固定。风力发电机固定在支架⑧上,风力发电机轴与风车翼①直接相连,风车翼受风扇叶片旋转产生的风能作用旋转带动风力发电机发电。 
(2)、风力发电机发出的电能由充电器(图--1中 )经整流、变压并向车内设置的蓄电池(图--1中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900057
)充电,并由蓄电池向电动机 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900058
供电,由电动机带动车辆行驶。 
图-4是行驶车辆风力发电装置的正面图,下页是该图A-A处的剖面图。 
(1)、在行驶车辆的迎风面设置如图-1所示的迎风面风力发电装置。 
(2)、用图-2所示的经过改装后带有风扇叶片(图-2中⑨)的车轮代替车辆的车轮,并在风扇叶转动的排风面车轴的轴承上设置带齿轮的发电机的风车翼(图-2中①)车辆行驶时车轮上的风扇叶高速旋转产生的风 能带动风车翼及风车翼齿轮转动,通过齿轮传动带动风力发电机发电。本图为四轮车的四个车轮均用图--2所视的车轮风力发电装置代替。在车辆的每个车轮上设置一台风力发电机。 
(3)、也可将风扇叶和风车翼的位置对换,使风车翼移到车身外侧,在风扇叶片旋转的排风面安装风力发电机和风车翼支架,按图三的车轮风力发电装置在每个(或部分)车轮处设置风力发电装置。 
(3)风力发电机发出的电能由充电器(图--1中 )经整流、变压并向车内设置的蓄电池(图--1中 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900062
)充电,并由蓄电池向电动机 
Figure DEST_PATH_GSB00000054436900063
供电,由电动机带动车辆行驶。 
(4)车辆上设置的发电机由蓄电池供电带动车辆行驶。 
(5)、两轮车除在车的迎风面设置图--1所示的风力发电机外,根据车辆运行所需的电量,可产考图--2、图--3设置车轮风力发电装置. 
(6)四轮以上的车辆除在车辆的迎风面设置图--1所示的迎风面的风力发电机外,根据车辆运行所需的电量,按图-4所示和以上说明在方向轮和后车轮的排风面设置风力发电机。风力发电机发出的电能经过变压、整流向车内设置的蓄电池充电,车辆上设置的发电机由蓄电池供电带动车辆行驶。 
各种车辆上风力发电机的数量、安装位置、传动的方式、发电机的选择,按各车辆的用电量及其他具体情况而定。 
5、具体实施方式:
(1)参照现有的两辆电动自行车试制带有迎风面风力发电装置和 在方向轮(前轮)上装置车轮风力发电机,后轮设置电动机,车速提高到30-50KM/小时,迎风面风力发电机迎风面的面积为0.5M2时,该风力发电机的最高发电功率的理论值:大约为800W左右,有效功率大约为:300W左右。辅以方向轮处(前轮)设置的车轮风力发电机预计可实现该行驶车辆全由两台风力发电机供电的目的。同时完成相应的充电(变压、整流)、蓄电、供电等的设计和调试等工作。在试车、改进后可制造两轮(或三轮)带有风力发电装置的电动车。 
(2)、试制后测试有关参数为试制四轮及四轮以上的行驶车辆提供设计依据。 
(3)参考现有的四轮电动车,根据四轮电动车用电量的大小和试制上述两轮电动车的相关参数,进行以下主要设计、试制和调试: 
1)、迎风面风力发电机的聚风口、风车翼、风力发电机的选型和传动、连接方式的设计; 
2)、确定车辆所需风力发电机的规格型号、数量、安装位置,传动方式、设计风扇叶片、风车翼、相关部位的连接和排风路径。 
3)完成相应的充电(变压、整流)、蓄电、供电等的设计。 
4)、解决增加风力发电装置后风力发电机各装置部件对现有四轮电动车各部件的影响,在力求减轻车身自重的前提下作相应改进,并完成车辆外观设计。 
5)、按设计进行试制、调试及改进。 
6)、试车、测试、改进、定型,达到小批量的生产四轮带有风力发电装置的电动车辆。 

Claims (6)

1.一种行驶车辆上的风力发电装置,在行驶车辆上设置风车翼、风车翼轴、轴承、风力发电机、充电器、蓄电池,其特征在于:它在行驶车辆的迎风面设置风力发电装置的风车翼①风力发电机④,它还在行驶车辆车轮的车轮毂
Figure F2009100481000C00011
和车轮轴
Figure F2009100481000C00012
之间设置风扇叶片⑨风车翼①风力发电机④。
2.一种行驶车辆上的风力发电装置,在行驶车辆上设置风车翼、风车翼轴、轴承、风力发电机、充电器、蓄电池,其特征在于:它在行驶车辆的迎风面设置聚风口
Figure F2009100481000C00013
风车翼①风车翼轴②风力发电机④,风车翼轴和发电机轴直接连接或通过齿轮传动连接。
3.一种行驶车辆上的风力发电装置,在行驶车辆上设置风车翼、风车翼轴、轴承、风力发电机、充电器、蓄电池,其特征在于:它在行驶车辆前后(或部分)车轮的轮毂
Figure F2009100481000C00014
和车轮轴
Figure F2009100481000C00015
之间设置风扇叶片⑨风力发电机的风车翼①旋转直接或通过齿轮带动风力发电机④发电.
4.按照权利要求3所述的车轮上的风力发电装置,其特征在于:在车轮的内侧紧靠风扇叶片⑨转动的排风面的车轮轴
Figure F2009100481000C00016
上设置轴承⑦风车翼轴齿轮⑥风力发电机轴齿轮⑤发电机支架轴承③风力发电机④,风车翼①由齿轮传动带动风力发电机④发电。
5.按照权利要求3所述的车轮上的风力发电装置,其特征在于:在车轮外侧设置风力发电机风车翼支架⑧风车翼轴②风车翼①风力发电机④风扇叶片⑨旋转产生的风能带动风车翼①转动直接带动风力发电机④发电,
6.按照权利要求3所述的车轮上的风力发电装置,其特征在于:根据行驶车辆耗电量的需求可在每个(或部分)车轮风扇叶片⑨内侧或(外侧)设置风车翼①风力发机④。
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