CN1838513B - 车用风力发电机及汽车混合动力机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可将行车时所产生的风能转化为电能的车用风力发电机，它包括内转子，由车用原动力机驱动旋转；外转子，由风力驱动相对于内转子同轴反向旋转；所述内转子固定设置于转轴上，该转轴通过轴承组支撑安装于端盖上；所述外转子由固定于其上的叶轮驱动，外转子套装于内转子外且通过轴承组支撑安装于端盖上。本发明还公开了应用上述车用风力发电机的汽车混合动力机组，包括车用原动力机，通过机械传动系将所产生动力传递至汽车驱动轴；风力发电机组，由至少一台所述车用风力发电机构成，车用风力发电机的内转子由车用原动力机通过传动机构驱动旋转；蓄电池组，由风力发电机组对其进行充电；电动机，由蓄电池组供电驱动汽车驱动轴。

Description

车用风力发电机及汽车混合动力机组
技术领域
本发明涉及车用风力发电机和汽车混合动力机组。
背景技术
机动车均配置有发电机，这种发电机在结构上具有定子和一个由主轴带动旋转的转子，行车时由内燃机通过皮带传动装置带动主轴旋转，发电机产生电能向蓄电池充电，通过蓄电池为机动车点火系统、照明系统供电。所存在的缺陷是发电机发电效率较低，而且不能将行车时所产生的风能转化为电能。而现有的汽车动力机多采用单一的车用内燃机，为降低尾气排放，近年来出现了车用内燃机与其他动力设备相结合的混合动力机组。在传统汽车的动力系统中，风阻力是以阻碍汽车行驶的能量形式存在的，直接的后果是削弱了汽车的动能，而目前的混合动力机组仅是对汽车下坡和制动时的惯性能量进行了较为有效的回收利用，对于大量存在于汽车行驶过程中的风能却没有得到有效的利用，因此现有的汽车动力机组都存在能源利用率不高的不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种可将行车时所产生的风能转化为电能的车用风力发电机。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：本发明车用风力发电机，其特征是它包括有：内转子，由风力或车用原动力机驱动旋转；外转子，由风力驱动相对于内转子同轴反向旋转。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种应用上述车用风力发电机的具有更高能源利用效率的汽车混合动力机组。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案之一是：本发明采用上述车用风力发电机汽车混合动力机组，包括有车用原动力机和将其所产生的动力传递至汽车驱动轴的机械传动系，其特征是它还包括有：风力发电机组，由至少一台所述车用风力发电机构成，车用风力发电机的内转子由车用原动力机通过传动机构驱动旋转；蓄电池组，由风力发电机组对其进行充电；电动机，由蓄电池组供电驱动汽车驱动轴。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案之二是：本发明采用上述车用风力发电机汽车混合动力机组，包括有车用原动力机和将其所产生的动力传递至汽车驱动轴的机械传动系，其特征是它还包括有：风力发电机组，由至少一台所述车用风力发电机构成，车用风力发电机由风力驱动；蓄电池组，由风力发电机组对其进行充电；电动机，由蓄电池组供电驱动汽车驱动轴。
本发明的有益效果是，车用风力发电机的外转子由行车过程中所产生的风力驱动，外转子与内转子同轴反向旋转，使内转子、外转子之间的磁通量变化率大为增加，因此能有效地提高发电机的发电效率，行车所产生风能的利用使发电所需燃油耗量得以降低；所产生的电能在满足点火系统和照明系统的需要后，还可为汽车动力系统提供额外的电能；将本发明的车用风力发电机与传统的车用原动力机相结合所构成的汽车混合动力机组具有更高的能源利用效率。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明车用风力发电机实施例1的结构示意图；
图2是本发明车用风力发电机实施例2的结构示意图；
图3是本发明汽车混合动力机组实施例1的系统构成示意图；
图4是本发明汽车混合动力机组实施例2的系统构成示意图。
图中零部件、部位及编号：内转子1、外转子2、转轴3、叶轮4、叶轮5、叶轮6、传动机构7、端盖8、风力发电机组10、车用原动力机20、蓄电池组30、机械传动系41、电动机42、动力分配器43、汽车驱动轴50。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明车用风力发电机有内转子1和外转子2，内转子1，由风力或车用原动力机20驱动旋转，外转子2由风力驱动相对于内转子1同轴反向旋转。车用风力发电机的外转子2由行车过程中所产生的风力驱动，外转子2与内转子1同轴反向旋转，使内转子1、外转子2之间的磁通量变化率大为增加，因此能有效地提高发电机的发电效率，行车所产生风能的利用使发电所需燃油耗量得以降低，所产生的电能在满足点火系统和照明系统的需要后，还可为汽车动力系统提供额外的电能。
图1是本发明车用风力发电机实施例1的结构示意图。参照图1，所述内转子1固定设置于转轴3上，该转轴3通过轴承组支撑安装于端盖8上。所述外转子2由固定于其上的叶轮4驱动，外转子2套装于转子1外且通过轴承组支撑安装于端盖8上。所述内转子1由车用原动力机20通过传动机构7驱动旋转。
图2是本发明车用风力发电机实施例2的结构示意图。参照图2，参照图1，所述内转子1固定设置于转轴3上，该转轴3通过轴承组支撑安装于端盖8上。所述外转子2由固定于其上的叶轮4驱动，外转子2套装于内转子1外且通过轴承组支撑安装于端盖8上。所述内转子1由风力驱动旋转，在转轴3上固定设置有叶轮，叶轮包括叶轮5和叶轮6，叶轮5和叶轮6分别固定于转轴3的两外伸端部上。
风阻力存在于汽车行驶的整个过程中，汽车速度越低，风阻力越小，汽车速度越高，风阻力越大，风阻力来源于汽车行驶过程中车身与空气之间的摩擦力，这是一种自然现象，其初始能量来源于车用原动力机所消耗的燃油或燃气。在本发明的车用风力发电机中，风力作用于叶轮上并使其转动(或加速转动)，换言之叶轮吸收了部分风能。叶轮所吸收的风能转化为两部分，即电能和二次阻力，根据能量守恒定律，叶轮吸收的风能应该等于由叶轮转化的电能与叶轮的二次阻力之和。由于叶轮对风能不停的吸收转化，在汽车通风孔处形成了涡流效应，从而改变了气流的方向，使以前直接作用于汽车并阻碍汽车行驶的空气集中流向通风孔而形成车用发电机的动力。除此之外，当汽车在有风地区逆风行驶时，叶轮能主动吸收自然界的风能并使之转化为电能而成为汽车的辅助动力。
图3是本发明汽车混合动力机组实施例1的系统构成示意图。参照图3，本发明汽车混合动力机组由下述系统构成：车用原动力机20和将其所产生的动力传递至汽车驱动轴50的机械传动系41；风力发电机组10，由至少一台所述车用风力发电机构成，车用风力发电机的内转子1由车用原动力机20通过传动机构7驱动旋转；蓄电池组30，由风力发电机组10对其进行充电；电动机42，由蓄电池组30供电驱动汽车驱动轴50。该系统还包括有将车用原动力机20所产生的动力在机械传动系41、传动机构7之间进行分配的动力分配器43。在本实施例中，所述车用原动力机20可优选地采用车用内燃机。当汽车短暂停车或中、低速行驶时，档位处于空挡位置，车用原动力机20正常运转并单独带动风力发电机组10正常发电，并将所产生的电能储存于蓄电池组30中，蓄电池组30向电动机42供电，电动机42再驱动汽车驱动轴50，这种状态相当于串联式混合动力机组。加速或高速行驶时，档位处于前进档位置，车用原动力机20所产生的动力由动力分配器43一分为二，一部分经机械传动系41传动到汽车驱动轴50，另一部分用于带动风力发电机组10发电，此时发电的动力除了来自于车用原动力机20外，还有一部分来自于风能(风阻力)，风力发电机组10处于超常发电状态，并向蓄电池组30提供更多的电能，这种状态相当于并联式混合动力机组。汽车起步或倒车时，风力发电机组10与车用原动力机20均处于停止工作状态，汽车完全靠蓄电池组30提供的电能驱动。减速或刹车时，风力发电机组10将起到制动减速的作用，并将动能转变为电能，并储存于蓄电池组30中。
图4是本发明汽车混合动力机组实施例2的系统构成示意图。参照图4，本发明汽车混合动力机组由下述系统构成：车用原动力机20，通过机械传动系41将动力传递至汽车驱动轴50；风力发电机组10，由至少一台所述车用风力发电机构成，车用风力发电机由风力驱动；蓄电池组30，由风力发电机组10对其进行充电；电动机42，由蓄电池组30供电驱动汽车驱动轴50。在本实施例中，风力发电机组10完全脱离车用原动力机20而独立工作，车用原动力机20产生的动力完全用于驱动汽车驱动轴50，风力发电机组10通过风力作用而发电，并将电力储存于蓄电池组30中，蓄电池组30的电能除了优先保证用电设备用电外，还可将多余的电能用作汽车加速时的辅助动力。在高速行驶时，风力发电机组10将风能转变成电能并储存于蓄电池组30。在减速和制动过程中，通过风力发电机组10将风能转变成电能，并储存于蓄电池组30中。
需要指出的是，上面所述只是用图解说明本发明的一些原理，由于对相同技术领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干修改和改动的。因此，本说明书并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (7)

1.车用风力发电机，其特征是它包括有：
a.内转子(1)，由车用原动力机(20)驱动旋转；
b.外转子(2)，由风力驱动相对于内转子(1)同轴反向旋转；
所述内转子(1)固定设置于转轴(3)上，该转轴(3)通过轴承组支撑安装于端盖(8)上；
所述外转子(2)由固定于其上的叶轮(4)驱动，外转子(2)套装于内转子(1)外且通过轴承组支撑安装于端盖(8)上。
2.如权利要求1所述的车用风力发电机，其特征是：所述内转子(1)由车用原动力机(20)通过传动机构(7)驱动旋转。
3.如权利要求1所述的车用风力发电机，其特征是：所述内转子(1)由风力驱动旋转，在转轴(3)上固定设置有叶轮。
4.如权利要求3所述的车用风力发电机，其特征是：所述叶轮包括叶轮(5)和叶轮(6)，叶轮(5)和叶轮(6)分别固定于转轴(3)的两外伸端部上。
5.采用如权利要求1所述车用风力发电机的汽车混合动力机组，包括有车用原动力机(20)和将其所产生的动力传递至汽车驱动轴(50)的机械传动系(41)，其特征是它包括有：
a.风力发电机组(10)，由至少一台所述车用风力发电机构成，车用风力发电机的内转子(1)由车用原动力机(20)通过传动机构(7)驱动旋转；
b.蓄电池组(30)，由风力发电机组(10)对其进行充电；
c.电动机(42)，由蓄电池组(30)供电驱动汽车驱动轴(50)。
6.如权利要求5所述的汽车混合动力机组，其特征是：它还包括有将车用原动力机(20)所产生的动力在机械传动系(41)、传动机构(7)之间进行分配的动力分配器(43)。
7.如权利要求5或6所述的汽车混合动力机组，其特征是：所述车用原动力机(20)采用的是车用内燃机。
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