CN102310779A - 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。解决技术问题的技术方案如下：以两排5座小汽车为例。小车前头安装四个进风斗，小车顶部安装4排8个进风斗，如图3。进风斗的急风推动风动轮高速转动，同时带动发电机发电，所发的电经变频变成直流电，直接供直流电动机工作使用，而多余的直流电再经充电器及时充入蓄电池。每行驶3小时，所储备的电量可供小车正常行驶1小时，即小车跑80万公里，有20万公里的用电量由蓄电池提供。说明这种小车既节能又环保。

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。然而，由于各种情况的变化，人类社会发展到当今时代，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。联合国在哥本哈根召开“全球气候大会”，要求各国搞低碳经济、绿色经济。温总理代表中国政府在大会上发言，他的讲话深受各国政府首脑的欢迎。总理的讲话也激发了我国广大科技人员，大家都在精心设计自己的创新产品。在这里本人就只说交通运输工具，先说汽车吧：耗油量大，尾气排放也大的尤其是小汽车，再过20年就看不到了。几年前，日本一家汽车公司就已经小批量生产太阳能小汽车，售价15万美元。设想利润5万美元，成本10万美元，电视新闻播的：太阳能电池板占成本的三分之二；就算6万美元，折合人民币48万元。因此，这种车在我国不好卖。贵阳有个司机同志，将电风扇那样的转动装置，装几个在小车车顶上，车速30公里时就能带动发电机发电，可以补充部分能源，大约30％。实用新型专利：新型风力发电装置，专利号：ZL99215508.8。它为汽车提供一种风力发电装置，包括镇流充电器、蓄电池、输出调压器、动力电机，在汽车的前置室内的两侧设有两个喇叭形风道，风道与叶轮护罩连接，罩内设有叶轮，其轮装有6块叶片，并连接排风管，发电机与两边的叶轮轴相连。风力进入风管经压缩后驱动叶轮，并带动发电机运转，发出的电经充电器进入蓄电池，再供动力电机使用，并驱使汽车前进，另外还在汽车前车盖和车顶上安装太阳能电池进行发电，为汽车供更加充足的能源补给。

此风力发电装置，分析小论：(1)进风口没有档渣网是不安全的；

(2)只有两个喇叭形风道，再把前保险杠、车头大、小灯除掉，迎风面的利用不是最大，借机械传动装置达到增强传动力，也未考虑。所以叶轮带动发电机发出的电就不多，估计不到30千瓦/时。(3)车盖和车顶上安装太阳能电池所获得的电量也不过30千瓦/时，如阴天、雨天或夜间出车，情况就变了。要是带动50千瓦的电动机，就难保证每时每刻都处于正常运行；设计人所考虑储备电有多少？多长时间的运行周期？心中没底。(4)就是小汽车安装太阳能发电，也要花不少钱。所以就不能说造价低廉。(5)如何延长蓄电池的寿命未拿出具体方案。补充一句，无论什么交通运输工具，它的核心就是动力，动力有所突破，才有开发价值。

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。所谓“后来者居上”，就是说在前人的基础上有所发展，有所创新，有所改进。环保型风能动力转换机这套装置，它可以安装在大客车、大货车、中小型面包车、小轿车、中小型货车上；小型飞机、火车、轮船也同样可安装。此次申请的发明专利，主要是讲汽车(小汽车为主，其它车提下就行了，今后开发时另有专利详细介绍)。

说明一下：在我们国家，改革开放三十年来，人民的生活大大提高，所以一提到小汽车大家都感兴趣。国家对小车的要求，强调环保和安全；而买车的老百姓强调的是节能和价格。现在大家都爱说：“买得起、养不起”。再提下小汽车的几大特点：(1)小汽车就是小，长、宽、高都受到限制。(2)小车虽小，确动力很大；经常看到的排量6.0，功率300千瓦/时，比大客车的动力大一倍以上。(3)有的小车除高强度安全车身设计外，如沃尔沃还有更好的安全装置。(4)乘座舒适；(5)造型美观。

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、蓄电池和直流电动机。风能动力转换机的工作程序是：装在汽车(其它交通运输工具，根据自身的特点和可能而定。有的前头迎风面也可不安装进风斗，比如面包车等)前头迎风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(30公里/时左右)行驶时，怕风力不足，推不动风轮转，因此，设计人将装风槽由8个改为16个，风动轮转动半径加长为276，而且设计成风动轮转5圈，发电机主轴转1圈。汽车即使是低速(30公里/时左右)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，直接供直流电动机工作使用。而变频内多余的直流电，再经充电器及时充入蓄电池，供小车起动、照明、空调和低速行驶时使用，以保证小车常年处于正常运行状态。

有益效果：安有风能动力转换机的小汽车，因发明人将这种小车的“运行周期”设计为3小时，即发电机在小车行驶时所发的电，除供小车行驶时直流电动机使用外，多余的直流电，经充电器及时充入蓄电池。每行驶3小时，所储备的电量可供小车正常行驶1小时。也就是说，小车行驶4小时，只有1小时的电是由蓄电池提供。现今蓄电池的寿命大约20万公里，换句话说，小车跑80万公里蓄电池才报废，换上新蓄电池后才重新充电一次，相当于延长了蓄电池使用寿命3倍。蓄电池报废越快，相对经济损失也多些，而且废电池对环境又造成污染。就环保效果对人类社会的影响是不可估量的。当今时代，人类所生存的地球，气候变暖，要是长久这样下去，我们的子孙将来如何生存？可喜的是：我国政府态度鲜明，不管别国怎样，自己做好自己国家的事。为鼓励企业开发新能源汽车，中央和地方政府都出台各种优惠政策和补贴政策。我们坚信：安有风能动力转换机的纯电动小汽车一旦出世，将会引起全社会的关注。新车一旦面市，他所产生的经济效益和社会效益是不可估量的。

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为直流电动机。图2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为直流电动机。图3为环保型风能电动小汽车造型及部分零部件示意图。图4为环保型风能电动小型面包车造型及部分零部件示意图。图5为环保型风能电动(大功率)小汽车造型及部分零部件示意图。

补充说明：

不管搞怎样的交通运输工具，只要是安装环保型风能动力转换机这样的装置，不管你想设计多大的动力，安好多进风斗，而进风斗的大小和长短你心中没底。经本人反复思考，决定在这次申报的发明专利中予以公开。让审查的同志一看就明白，也就放心了。本人在航校就学过空气动力学，也做过小的风力试验。又经过几十年各种知识的积累，早在上世纪就总结出了进风斗的计算方法，以及进风斗的高与长是怎样的关系。只要这些都知道了，要想设计风能纯电动小汽车、大客车都没问题。因此，这些计算方法和彼此间的关系也同样属一种科技知识。掌握了就不难，没掌握就艰难。

先讲进风斗的高与长的关系。一般人都认为前面的把风挡了，后面的就没得风。要想在车顶上安装进风斗，也只能在前头安装一排，不管几个都行。其实不是这样，只要进风斗的长是进风斗高的两倍就行。按此设计若干排都行，根据设计人的考虑而定。如果进风斗的高在250以上，其长就要超过两倍多一点。比如：高260，长550就行。如何设计进风斗迎风面的大小，本人总结的计算方法是：271×271＝2千瓦/时，另一个重要因素就是车速。车速要在50公里以上时才能获得2千瓦/时的电量，车速30公里时风力发电机仍然在工作，只是转速慢些。车速在90公里以上时，获得的电量比2千瓦/时多得多。举图3为例，按此方法计算，小车前迎风面可获得33.5千瓦/时的电量，车顶可获得48千瓦/时的电量(这是按现在磁铁做的风力发电机计算的)。如果按包头某单位研制的新磁铁做风力发电机，磁力大25％计算，即：33.5千瓦/时+8.25千瓦/时＝41.75千瓦/时，48千瓦/时+12千瓦/时＝60千瓦/时。而图5是按剑桥大学的科学家研制出“超级磁铁”做的风力发电机计算的，即：33.5千瓦/时×10＝335千瓦/时。注：1月12日中央新闻台同时又提到：1兆瓦的风力发电机组，换成“超级磁铁”，就可获得10兆瓦的发电量，即电量是原来的10倍。

具体实施方式：

具体实施方式(即具体实施方案)如下：按图3这种风能电动小汽车，车头、车尾都安有风力发电机，总发电量有：41千瓦/时+60千瓦/时＝101千瓦/时。发出的电经变频变成直流电，直接供小车安装的75千瓦/时直流电动机工作使用。而变频内多余的直流电，再经充电器及时充入沙发下面的蓄电池。直流电动机工作3小时就可储备电量：26千瓦/时×3＝78千瓦/时。最高车速165公里/时，小车自重控制在1300公斤以下。还有一个方案就是主要性能件向国外采购，是用“超级磁铁”做的风力发电机和直流电动机(要按我们设计要求制造)。只要价格相对合理，就与剑桥大学或通过他们与有关的生产厂家订货(101千瓦/时的发电机和75千瓦/时的直流电动机)。价格相对低，关税也优惠，就一样买3-5台，合计6台以上。对外采购主要性能件，这就是要求我们下决心生产的电动小汽车要一步到位。要让我们党和国家领导一看就说好！因为目前国内几家大的小汽车生产厂家已经开发出来的纯电动小汽车以及正着手开发的纯电动小汽车，绝大部分搞的功率都在50千瓦/时以下。65千瓦/时以上的近几年都不会研发，原因是考虑供电这个难题。当然，也要让我国的消费群体大多数都满意。这种小车自重设计在1160公斤内，最高车速170-175公里/时。车宽1731。

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5圈，发电机主轴转1圈)，这样使其获得更大的传动力。设计人又考虑到在低速(30公里/时左右)行驶时，怕风力不足，推不动风轮转，将装风槽由8个改为16个，风动轮转动半径加长为276。小车即使是低速行驶，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，直接供直流电动机工作使用。而变频内多余的直流电，再经充电器及时充入蓄电池，供小车起动、照明、空调和低速行驶时使用。充电器与蓄电池之间设自动开关，一旦蓄电池充足了电，就会自动断电；而蓄电池与直流电动机之间要装手动开关，平时是断开的，需要时才用手合上，不要了马上又用手断开。设计人将小车的“运行周期”设计为3小时，即发电机在小车行驶时所发的电，经变频变成直流电，除供小车行驶时直流电动机使用外，多余的直流电，经充电器及时充入蓄电池。每行驶3小时，所储备的电量可供小车正常行驶1小时。也就是说，小车行驶4小时，只有1小时的电是由蓄电池提供。现今蓄电池的寿命大约20万公里，换句话说，小车跑80万公里蓄电池才报废，换上新蓄电池后才重新充电一次，相当于延长了蓄电池使用寿命3倍。

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。是专为装有接收外供电装置的运输工具而设计的。如：火车中的“动车组”，每列车由6辆单车连接在一起，每辆单车装有一个1200千瓦/时的直流电动机，要再安一个1280千瓦/时大型风力发电机是不行的。当时本人只知道包头某单位已研制出磁铁新材料，磁力比现在磁铁大25％，体积可小1/4。因此，只考虑能节约50％的电就可以。今年1月12日中央台午间新闻报道：剑桥大学的科学家已研制出比现在磁铁磁力大10倍的“超级磁铁”。如果我们用130千瓦/时风力发电机，而机芯用的是“超级磁铁”做，它就可以发电1300千瓦/时，而且体积也小。为说明图2这种装置，在此只略提一下，今后另有专利详细介绍。

4.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于图3这种结构的小汽车及其造型(小车只画了部分零部件，借助文字的叙述，再看示意图就明白了)。将图1这种结构的风能动力转换机，小车的车头、车尾都得安装。从车头迎风面看，有四个进风斗。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；安装时再与风动轮的外壳接风口处，口对口作紧固密封连接。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41千瓦/时的风力发电机发电(是指小车行驶时)。小车顶部安装4排进风斗，每排有两个进风斗，同时分为两个风道从车顶尾部向下进入车内与两个风动轮的外壳接风口处，口对口作紧固密封连接。最后，这两个风动轮带动一个60千瓦/时的风力发电机发电(都是在小车行驶时)。小车变速箱和一个75千瓦/时的直流电动机用内有齿的三角皮带连接，都安装在小车前车盖下面，41千瓦/时风力发电机后面。变频和充电器选适当的位置安装。两个风力发电机的电量总和41+60＝101千瓦/时，拼在一起经变频变成直流电，直接供75千瓦/时直流电动机工作使用。而变频内多余的直流电，再经充电器及时充入蓄电池。沙发下面可安装蓄电池。一个“运行周期”的蓄电量：(101千瓦/时-75千瓦/时)×3＝78千瓦/时，有两个“运行周期”的储备电器：78千瓦/时×2＝156千瓦/时，也就是蓄电池的大小；就能使小车常年处于自给自足循环运行中，直到小车跑完80万公里，蓄电池报废，换上新蓄电池后用户才第一次充电。说明一下：小车前迎风面的挡渣网要比车顶上的密些。经风道向车尾排出的余风，即风道的出风口也要安装挡渣网，这样才安全。

5.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于图4这种结构的小型面包车及其造型(小面包车只画了部分零部件，借助文字的叙述，再看示意图就明白了)。将图1这种结构的风能动力转换机，把其中的14个进风斗分为7排全部安装在车顶上，同时分为两个风道从车顶尾部向下进入车内与两个风动轮的外壳接风口处，口对口作紧固密封连接。最后，这两个风动轮带动一个105千瓦/时的风力发电机发电(指小面包车行驶时)。面包车变速箱和一个78千瓦/时直流电动机用内有齿的三角皮带连接，安装在车内仪表盘下面合适的位置。变频和充电器选适当的位置安装。风力发电机的总发电量105千瓦/时，经变频变成直流电，直接供78千瓦/时直流电动机工作使用。而变频内多余的直流电，再经充电器及时充入蓄电池。同样，沙发下面可安装蓄电池。一个“运行周期”的蓄电量：(105千瓦/时-78千瓦/时)×3＝81千瓦/时，有两个“运行周期”的储备电量：81千瓦/时×2＝162千瓦/时，也就是蓄电池的大小。就能使小面包车常年处于自给自足循环运行中，直到小面包车跑完80万公里，蓄电池报废，换上新蓄电池后用户才第一次充电。小面包车的车顶上14个进风斗都要安装挡渣网；经风道向车尾排出的余风，即风道的出风口也要安装挡渣网，这样才安全。

6.按照权利要求1所述的环保型风能动力转换机，其特征在于图5这种结构的小汽车及其造型(小车只画了部分零部件，借助文字的叙述，再看示意图就明白了)。将图1这种结构的风能动力转换机安装在小车的车盖下面的置室内；从车头迎风面看，有四个进风斗。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。安装时再与风动轮的外壳接风口处，口对口作紧固密封连接。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335千瓦/时的风力发电机发电(指小车行驶时)。小车变速箱和一个250千瓦/时的直流电动机用内有齿的三角皮带连接，都安装在小车前车盖下面，335千瓦/时的风力发电机后面。变频和充电器选适当的位置安装。335千瓦/时风力发电机发出的电，经变频变成直流电，直接供250千瓦/时直流电动机工作使用。而变频内多余的直流电，再经充电器及时充入蓄电池。同样，沙发下面可安装蓄电池。一个“运行周期”的蓄电量：(335千瓦/时-250千瓦/时)×3＝255千瓦/时，有两个“运行周期”的储备电量：255千瓦/时×2＝510千瓦/时，也就是蓄电池的大小；就能使小车常年处于自给自足的循环运行中，直到小车跑完80万公里，蓄电池报废，换上新蓄电池后用户才第一次充电。功率大的小车，所储备的电量也大，蓄电池也就大；为了不增加小车的自重，还得考虑用新材料做蓄电池。新材料价格高些，但使用寿命长，比如，采用锂电，使用寿命长一倍，也就是说，小车跑完160万公里，蓄电池才报废。

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