CN101968037A - 环保型风能动力转换机 - Google Patents

Abstract

环保型风能动力转换机，属交通运输工具的技术领域，所要解决的技术问题是为人们提供一种节能、环保的交通运输工具。解决其技术问题的技术方案如下：以三排7座小汽车为例。小车前头安装两排进风斗，小车顶部安装5排进风斗(如图5)。进风斗内的急风推动风动轮高速转动，同时带动发电机发电，当小车正常行驶时，发电机所发的电变频后经充电器充入蓄电池，大部分的电是供直流电动机工作用。而多余的电储存在蓄电池内，供小车起动、照明、空调及低速行驶时用。蓄电池安装在座椅下，经济效益是：风能电动小汽车将会给用户带来经济实惠使用成本最低的交通工具。而它的安全、舒适和环保效应将给用户带来健康、幸福和快乐。

Description

环保型风能动力转换机

技术领域：

属于交通运输工具的技术领域。

背景技术

人类的交通运输工具，不论飞机、汽车或是火车、轮船，都是经过若干代人的不断创新、改进；再创新、再完善。比如有的世界名车，不仅是高档级的工业产品，也是相当美观、好看的艺术品。然而，人类社会发展到当今时代，由于多种情况的变化，比如：全球气候变暖，地球上能开采的能源资源越来越少；汽车的尾气排放对环境的污染也不可忽视。尤其是我们中国，不但是个大国，而且是个人口特别多的国家。随着国民经济的不断发展，国力的不断增强，我国人民对美好生活的追求也是越来越高。现在而今眼目下，虽说不能达到家家都有小汽车，只是大家出门都不想走路，不是搭的，就是坐公共汽车。因此，解决汽车的节能、环保已经摆在我们中国人的面前。

象太阳能汽车，完全是节能、环保车，20年前就已经开始研制这种小汽车，但由于制造成本高，不能大批量生产投放市场。还有人将电风扇那样的转动装置，装几个在小汽车车顶上，车速30公里时就可带动发电机，可以补充部分能源，大约30％。但这两种做法都不能满足人们的更高要求：太阳能汽车成本高，售价也就高，中国人绝大多数都不敢想。象电风扇那样的装几个在小汽车车顶上，只达到补充部分能源，因此，也不理想。

发明内容：

所要解决的技术问题是为人们提供一种节能、环保的交通运输工具。这种环保型风能动力转换机，可以安装在大客车、大货车、中型面包车、中型货车、小轿车、小货车上。还可以安装在高速火车上，大约补充一半的能源，即50％。时速在100公里以上的火车，也可以安装这套设备，大约补充50％的能源。小型飞机(如：直升飞机等)都可以安装。快速轻型的摩托艇、中小型客、货轮同样可以安装。作为部分能源补充，气垫船也可以安装。

说明一下，这种风能动力转换机的特点是：速度比较快的交通运输工具(大飞机除外)都可以安装。反之，速度很低的就不行，比如拖拉机等。

解决其技术问题的技术方案如下：环保型风能动力转换机包含进风斗、风动轮、发电机、变频、充电器、蓄电池和电动机七大部件(说明一下：安装直流电动机时，才配置变频)。风能动力转换机的工作程序是：装在汽车(其他交通运输工具，根据自身的特点和可能而定)前面和车顶上的进风斗，将进入风斗的急风经过几十倍甚至上百倍的压缩，使之推动力更强，再经风道快速冲向风动轮，使风动轮按设计人的要求，顺时针高速转动，进而带动发电机发电。发明人又考虑到在低速(时速在30公里左右)行驶时，怕风力不足，推不动风轮转；因此，设计成风动轮转4圈或5圈，发电机主轴转1圈。汽车即使是低速(30公里左右)行驶，发电机也仍然在工作，只是转速要慢些。发电机将所发的电经变频变成直流电，再经充电器及时充入蓄电池，蓄电池再将所储之电供给该车的直流电动机，以保证该车正常运行。这种环保型风能电动汽车，在出厂前就已经将蓄电池充足了电，用户可以放心使用，不再充电。直到蓄电池坏了，更换新蓄电池后才再充电。如果用户使用久了有经验，蓄电池储备的电量常年都是充足的。现今蓄电池的寿命大约20万公里，也就是说，充一次电可以跑20万公里。

有益效果：这种风能动力转换机，如能得到广泛推广应用，因为节能而带来的经济效益是相当可观的，用户心中最明白。这种风能动力转换机在运行时，即它所转换的电动机在工作时，第一是零排放，对环境不污染；第二是电动机工作时所发出的热量是非常小的。内燃机工作时所发出的热量非常大，那怕是氢内燃机，也比电动机大若干倍。可想而之，环保效果对人类社会的影响是不可估量的。人类所生存的地球，气侯变暖，要是长久这样下去，我们的子孙将来如何生存？有良知的人都应该想想这个问题。如果这种产品能进入国际市场，那就证明我们中国人在再生能源的利用方面已经走在世界前列；同样是对人类的又一重大贡献。

附图说明：

图1为环保型风能动力转换机结构图。图1中，1为进风斗、2为风动轮、3为发电机、4为变频、5为充电器、6为蓄电池、7为电动机。图2同样为环保型风能动力转换机结构图。图2中，1为进风斗、2为风动轮、3为发电机、4为变频、5为电动机。图3同样为环保型风能动力转换机结构图。图3中，1为进风斗、2为风动轮、3为发电机、4为变频、5为充电器、6为蓄电池、7为大直流电动机、8为小直流电动机、9为变速箱、10为方向盘。图4为环保型风能电动小汽车造型示意图。说明一下：把图3中的零部件装进图4里，就是环保型风能电动小汽车结构及造型示意图；这种分解示意图既能说明问题，又简单好画。图5为环保型风能电动小汽车造型及部分零部件示意图。

具体实施方式：

具体实施方式(即具体实施方案)如下：因资金不足，原来考虑先做辆货车检验下设计效果再研制小汽车。现在而今眼目下形势喜人，我们党和国家更重视节能、环保车，同时也提倡民众使用节能、环保车。至今各地方政府及国务院有关部门都已出台相关的优惠政策。所以，我们这个团队大部分同志都同意研制小汽车。图3和图4就是环保型风能电动小汽车结构及造型示意图。当节能、环保这两个问题我们用新的手段(即发明创造)解决之后，人们还是希望自己选购的小车动力大的好些。这次设计的是三排7座风能电动小汽车。小汽车的总发电量设计为141千瓦/时(小车前头安装2排进风斗，每排3个进风斗；每个风动轮带动一个功率为6千瓦/时的小发电机共6个。小车顶部安装5排进风斗，每排3个进风斗；每个风动轮带动一个功率为7千瓦/时小发电机共15个)。如果按设计货车时电动机的功率大小方案来设计小汽车电动机功率的大小，效果不理想。又不能将小汽车的长度象货车那样想做多长就做多长。刚好本发明专利就解决了这个问题。发明人这次将小汽车的电动机设计为大小各一个：大直流电动机功率为75千瓦/时、小直流电动机功率为36千瓦/时，合在一起就有111千瓦/时，三排7座按普通型考虑还是可以的。小车正常行驶2小时30分钟，就只能储备75千瓦/时的电量，如果司机将两个电动机都一直不停的工作，不久蓄电池出厂时所储备的3小时用电量就没有了。所以，司机在开这种小车时，一定要多看使用说明书：在平路行驶时，两个电动机可以先都开着，自己一看速度上去了，就将小电动机关了，等速度稍有点慢时再把小电动机开起冲一下；遇到下坡只用小电动机就行了。有了经验就好办了，只要在2小时30分钟内能多储备36千瓦/时甚至还多一点的电量就行了，也就是说常年蓄电池保持充足的电量。多数情况下，大约3分之2的时间，两个电动机都在用。使用成本这样低，我相信多数用户感到满意。设计最高时速175公里。说明一下：进风斗的进风口处要安装用不锈钢丝编织的挡渣网，才能保证风动轮高速转动时处于安全转动。工作后的余风还得从车顶尾部向下排出车外。除风动轮的外壳出风口处外，其余(包括与进风斗的连接部分)都是密封着的。风只推动外壳里的风轮转。示意图中，风动轮的外壳未画。

Claims (6)

1.环保型风能动力转换机，包含进风斗(1)、风动轮(2)、发电机(3)、变频(4)、充电器(5)、蓄电池(6)及直流电动机(7)，如图1所示。其特征在于还包含图2、图3、图4及图5所示。

2.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于其中图1这种结构包含进风斗(1)、风动轮(2)、发电机(3)、变频(4)、充电器(5)、蓄电池(6)和直流电动机(7)。进风斗(1)与风动轮(2)的外壳连接，而风动轮的主轴轮与发电机的主轴轮可用链条连接，也可用齿轮连接，同时达到变速的目的(风动轮转4圈或5圈，发电机主轴轮转1圈)，这样使其获得更大的传动力。图1所示的风能动力转换机可将其运输工具(火车除外)设计的总发电量变频后(即变成直流电)，经充电器全部充入蓄电池，再由蓄电池供给直流电动机所需之电量，而设计考虑的多余电量仍然储备在蓄电池内，以供起动、照明、空调及低速行驶时之用。图1这种风能动力转换机可安装在大客车、大货车、中型面包车、中型货车、小汽车、小货车以及小型飞机(如直升飞机等)上，中小型客、货轮船、摩托艇也可安装，作为气垫船的部分补充能源也可安装。

3.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于其中图2这种结构包含进风斗(1)、风动轮(2)、发电机(3)、变频(4)及直流电动机(5)。图2所示的风能动力转换机，它与图1不同的是没有充电器和蓄电池。如果与图1结合在一起，只要图1可以安装的图2都可安装，目的是：减小图1中充电器的压力，也可考虑功率小点的充电器；同时，设计时就应该考虑减去蓄电池常年3小时储备总用电量的这一因素，因此，蓄电池也小些了，车的自重也小些。火车中，尤其是高速火车，象“动车组”那样的结构：大马力的电动机，没有蓄电池，直接由车外供电。如果新车制造时就考虑这个方案，就节能而言是很不错的。动车组起动后，只要车速在240公里以上时，就可把外供电拉掉一半，即50％的电量；同时将风能动力转换机所发的电接上就行了。火车中，只要时速在100公里以上的客、货车都可安装。只是有些货车要运输大型货物，在设计制造时，把货车顶盖做成活动的，问题不就解决了。这种比“动车组”时速慢的火车，它的整个动力也小得多，因此，同样可以考虑按节约一半的电量设计安装这套先进装置。轻轨上行驶的客车也可安装，节能效果都不错。

4.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于其中图3这种结构包含进风斗(1)、风动轮(2)、发电机(3)、变频(4)、充电器(5)、蓄电池(6)、大直流电动机(7)、小直流电动机(8)、变速箱(9)及方向盘(10)。将图3中的零部件装进图4里，就是环保型风能电动小汽车结构及造型示意图。人类从发明汽车至今走过了漫长艰辛的岁月。尤其是小汽车，近几十年的发展很快，各种高科技手段和电子产品都用上了；因此，世界名车身价倍增。小汽车的最大特点是小而速度快；当然还有安全设施、乘座舒适和优美的外观造型。小就使得小汽车的宽和长受到限制，宽了长了车的通过能力也受到影响；而速度快就是要动力大。当然，而今世界交通运输工具的两大难题就是节能与环保。在解决两大难题的同时，也要考虑如何增大动力；尤其是小汽车，要想上档次，不解决增大动力是办不到的。所以，图3中，小汽车的电动机设计为大小各一个，与货车设计方案不同，比较后才知道就这样做增大11千瓦/时的动力，请看实施方案就完全说明这个问题。只要司机开车时注意：一旦速度上去了，就将小电动机关了，等速度稍有点慢时，再把小电动机开起加速行驶一段路程后将小电机再关了；遇到下坡只用小电动机就行了。司机有了这方面的经验就好办了，这样，就能使蓄电池常年保持充足的电量。直到蓄电池坏了更换新蓄电池，又将新蓄电池充足电后才能再使用。目前蓄电池的寿命大约20万公里。也就是说新车出厂后，举例：如果跑80万公里，只需更换3次蓄电池，也只充3次电就行了。其他交通运输工具(如：面包车等)，如果这种配置方案用户认为很好，都可以这样办。

5.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于其中图5这种结构(只画了部分零部件，再用文字叙述后，大家一看示意图就明白了)及造型。图5也是一辆三排7座小汽车示意图。小车前头安装2排进风斗，每排2个进风斗。在车前头看是4个进风斗，实际上在安装前就将上下两个进风斗的出风口拼在一起作永固连接处理，再将这两个连接好的进风斗的出风口与一个稍大一半的风动轮的外壳接风口处作紧固密封连接。也就是说，4个进风斗与两个风动轮的外壳连接。最后，这两个风动轮带动一个36千瓦/时的发电机发电；如果批量生产，这样做成本就低些。小汽车顶部安装5排进风斗，每排2个进风斗(与每排3个进风斗的进风口面之和相同，即进风量一样多)。小车顶部只安装进风斗，不安装风动轮和发电机。顶部10个进风斗所进之急风分两个风道，从顶部前头急速送到尾部，再将经三次压缩后的劲风从两个风道高速强劲往下冲向两边安装好的风动轮，最后，这两个风动轮带动一个105千瓦/时的大发电机发电。两个发电机合在一起的功率为141千瓦/时。电机也同样是两个直流电动机：大的功率是75千瓦/时，小的功率是36千瓦/时，两个直流电动机的功率合起是111千瓦/时。与实施方案中设计的小汽车功率一样大。但图5这种结构，对小汽车造型要好些。为说明图5的特征，才设计具体数据与示意图结合一起来表达。这里再说明一下：象图1那种结构，风动轮、发电机都安装在车顶上，设计时考虑的空间高一般控制在300内(就是货车也不能过高；要考虑风动轮过大，又因数量多，车的自重也会增大)。而发电机小，但数量也多，总的说来，小车的自重增大了。小车座椅下也不能空着，安装蓄电池是可以的。图5是小汽车，风动轮和大发电机都在小车里面的尾部。我们一般只考虑设计为一个发电机(指小汽车)，功率超过150千瓦/时的也可以设计为两个一样大的发电机。就举是一个发电机的来说，因占的空间大，而风动轮也只有两个，它的大小都得设计合理。因此，初步考虑风动轮转动半径为263，加上座子，高就超过530。示意图画的是8个装风槽，但我考虑16个为好。我们设想小车顶部前头一、二排的进风斗，因风道行程较长，在输送过程中风力有所消耗，因此，把风动轮转动半径加长，装风槽设计为16个(比8个来说就多一倍)，这样考虑估计可以解决这个问题。图1中提到的风动轮转4圈或5圈，发电机主轴转一圈，这些好的设计措施都同样用上去。根据图5这种结构的特点，取其精华，同样可以安装在大客车、面包车、货车、火车、中小型客、货轮船及小飞机等这些交通运输工具上。补充说明：工作后的余风从车尾底部向后排出；小车前头两个风动轮工作后的余风也同样引到车尾底部向后排出。出风口处都要安装用不锈钢丝编织的挡渣网。小车进车库或在野外较长停车，最好罩上保险盖，预防小动物从余风道口往里爬。千万记住：开车前取下保险盖，以免出问题。图3的长处图5也同样采纳，去粗取精，就是专利产品，也才能上档次。

6.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于其中图5这种结构的小汽车为了上档次，前面所述的几种方案都用上，但效果还不理想，在这种情况下，那就只好改变原先设计的“运行周期”。发明人经反复推算，将“运行周期”定为2小时30分钟来计算电动机正常行驶所需电量和一个周期所能储备的电量，加点保险系数，这样才将蓄电池的常年储备电量定为3小时正常运行用电之和来设计蓄电池的大小。如果将“运行周期”由2小时30分钟改为3小时；而设计蓄电池大小按3小时30分钟所需用电之和来设计蓄电池的大小，情况就变了。举图5为例：总发电量还是141千瓦/时，大直流电动机由75千瓦/时改为78千瓦/时，小直流电动机由36千瓦/时改为37千瓦/时。原每小时多余电量是30千瓦/时，2小时30分钟就有75千瓦/时，现每小时多余电量26千瓦/时，3小时则多余78千瓦/时，小直流电动机在3小时内如果只工作2小时，也能储备37千瓦/时的电量。因此，达到在3小时内储备78+37＝115千瓦/时的电量。那怕只多4千瓦/时的动力(由111千瓦/时增至115千瓦/时)，对小车来说就更好些。如果还大的，按此方案考虑就更理想。

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