CN202896319U - 双组风轮发电机轿车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双组风轮发电机轿车。它是在轿车头部设置百叶窗进风口、尾部设置百叶窗出风口，在轿车前机舱内和后备箱底下最接近地面的车架上，分别安装一组翼型或月牙型风轮相向双转或单转发电机，电动机中置或后置作为主动力源驱动后轮。双组风轮发电机利用轿车在行驶中产生的风能发电，持续不断地为蓄电池组充电或为电动机供电，延长续航里程。

Description

双组风轮发电机轿车

一、所属技术领域

本实用新型涉及一种电动交通工具，尤其是双组风轮发电机利用轿车在行驶中产生的风能发电，持续不断地为蓄电池组充电或为电动机供电，以延长续航里程的轿车。

二、背景技术

利用风能发电提供廉价清洁的动力源，是当前电动汽车发展方向之一。已知风能电动轿车一般只有一台风轮与发电机相对独立的风力发电机，而且都是单风轮、单转(转子转动，定子不转动)或者双风轮、双转(转子、定子相向转动)，风轮直径可占用车辆内部的空间有限，扭力有限，发电量有限，因而限制了电动车的续航里程。

三、实用新型内容

为克服背景技术的不足，本实用新型需要解决的技术问题是，在轿车前舱和尾部分别安装一组发电机置入风轮中间的单风轮相向双转发电机或者单风轮单转发电机，将发电机原来占用的空间腾给风轮，最大限度地利用轿车头部和尾部的最佳位置和空间，增加风轮的迎风面和扭矩力，提高风力发电机的发电量，延长电动轿车的续航里程。

本实用新型的技术方案是：

在轿车头部设置叶片呈前下后上或前下后上14度倾斜的百叶窗进风口、尾部设置叶片呈前下后上14度倾斜百叶窗出风口。

在轿车前机舱内和后备箱底下最接近地面的车架上，分别安装一组置入风轮中间的、水平轴的单风轮相向双转风轮发电机或者单风轮单转发电机。

所述的相向双转发电机置于风轮中间，其结构为：内转子的水平两端与外为圆齿轮、内为轴承的轴承齿轮连接，轴承齿轮固定在从内转子内中心圆空管中穿过的固定轴上；翼型风轮相向双转发电机的外转子依附于其圆形外壳，其圆形外壳外侧通过连臂与翼型风轮叶片连接，其两端的中间装有轴承，轴承固定在从内转子内中心圆空管中穿过的固定轴上；月牙型风轮相向双转发电机的外转子依附于其圆形外壳，其圆形外壳水平两头垂直与空心转轴连接，空心转轴水平两端是轴承，轴承固定在固定轴上，叶片直接安装在外转子圆形外壳外侧和空心轴上；外转子外壳内侧水平两端是内向圆齿轮；在外转子内向圆齿轮和内转子轴承齿轮之间，装有具有改变传动方向功能的、外为惰轮齿轮、内为轴承的轴承惰轮；轴承惰轮与固定不动的支撑臂直角弯头连接；支撑臂垂直连接于固定轴不动。

所述的单风轮相向双转风轮发电机或者单风轮单转发电机的风轮：一种是翼型风轮，其叶片头部有进气道口，中间有进气通道，腹、背翼面有喷气孔，横截面是椭圆形的连臂将叶片与相向双转发电机的外壳连接起来；另一种是月牙型风轮，其结构为滚筒体，筒体外表有两道紧箍，3至8片月牙弧形叶片固定在空心转轴和发电机外转子外壳外侧上。

这样，轴承惰轮的外侧与外转子内侧的内向圆齿轮齿合，内侧与内转子的轴承齿轮齿合；由于相向双转发电机的外转子依附于其圆形外壳，其圆形外壳外侧又与风轮连成一体，风力作用于风轮旋转，风轮带动外壳和外转子旋转；外转子外壳内侧的内向圆齿轮又带动轴承惰轮和内转子轴承齿轮旋转，内转子因此也同时向外转子旋转的相反的方向旋转，从而实现了内、外转子相向双转的技术效果。风力发电是依赖外转子(即“定子”)内绕组运动切割内转子(即“转子”)内永磁体的磁场来实现的，外转子、内转子旋转方向互为反向，外转子内线圈在内转子内永磁体的磁场中旋转的相对速度明显加快，大大提高了发电输出功率。

所述的单风轮单转发电机置于风轮中间，其结构为：内转子依附于中心的固定轴不动，外转子依附于其圆形外壳——翼型风轮单转发电机的外转子圆形外壳外侧通过连臂与翼型风轮叶片连接；月牙型风轮单转发电机的外转子圆形外壳水平两头垂直与空心轴连接，空心轴水平两端是轴承，轴承固定在固定轴上，叶片直接安装在外转子圆形外壳外侧和空心轴上。这样，由于翼型风轮或者月牙型风轮都是间接或直接和发电机的外转子圆形外壳连成一体，风力作用于风轮旋转，风轮带动外壳和外转子旋转；外转子作用于固定不动的内定子而发电。

双组风轮发电机利用轿车在行驶中产生的风能发电，持续不断地为能量源——蓄电池组补充电能，或者直接为原动力——电动机提供能量，延长续航里程。电动机中置或后置驱动后轮，车载动力蓄电池组可以布置在车的四周，也可以集中布置在车的底盘下面。

本实用新型的有益效果是：轿车首尾各设置一组相向双转风轮发电机或者单转风轮发电机后，利用行驶过程中所产生的风力发电，源源不断地为车载动力蓄电池组和电动机补充(提供)电能，进一步提高了电动轿车的续航能力，进而实现利用风能节能环保的目标。

四、附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是相向双转发电机纵剖面图；

图2是翼型风轮相向双转发电机纵剖面图；

图3是翼型风轮相向双转发电机横剖面图；

图4是翼型叶片与连臂连接横剖面图；

图5是连臂横剖面图；

图6翼型叶片背视图；

图7是月牙型风轮相向双转发电机纵剖面图；

图8是月牙型风轮相向双转发电机横剖面图；

图9是双组翼型风轮相向双转发电机前后位置和气流及其流向示意图；

图10是双组月牙型风轮相向双转风轮发电机前后位置和气流及其流向示意图；

图11是双组相向双转风轮发电机轿车动力驱动系统示意图；

图12是单转翼型风轮发电机横剖面图；

图13是单转月牙型风轮发电机横剖面图。

图中：1内转子，2外转子，3固定轴，4风轮〔4-1翼型风轮(4-1-1翼型叶片，4-1-2翼型叶片头部进气道口，4-1-3翼面喷气孔，4-1-4翼型叶片连臂)，4-2月牙型风轮(4-2-1月牙型叶片，4-2-2月牙型叶片外表紧箍)〕，5轴承齿轮，6轴承惰轮，7轴承，8内向圆齿轮，9支撑臂，10相向双转发电机，11空心转轴，12轮胎，13气流，14百叶窗进风口(14-1叶片前下后上式百叶窗进风口，14-2叶片前上后下式百叶窗进风口)，15百叶窗出风口，16电动机，17电子控制器，18，机械传动装置，19蓄电池，20单转发电机。

五、具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型所述的风轮轿车作进一步详细描述：

实施方式1——双组翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]轿车的前风轮[4-1]逆时针旋转、后风轮[4-1]顺时针旋转：

如图9所示，轿车头部设置有百叶窗式进风口[14-1]，尾部设置有百叶窗式出风口[15]，——所述的百叶窗式进风口[14-1]的叶片呈前下后上约14度倾斜，百叶窗式出风口[15]的叶片呈前上后下约14度倾斜，以增加气流[13]冲击风轮[4]的力度和风轮[4]迎风受力面。在前舱内最接近地面的车架上设置一组逆时针旋转的翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]；在轿车尾部(后备箱底下)最接近地面的车架上设置一组顺时针旋转的水平轴翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]。

如图2、图3、图4、图5、图6所示，所述的翼型风轮[4-1]，其叶片[4-1-1]头部有进气道口[4-1-2]，中间有进气通道，腹、背翼面有喷气孔[4-1-3]，翼型叶片[4-1-1]通过连臂[4-1-4]与外转子[2]圆形外壳外侧连接。

如图1、图2所示，所述的相向双转发电机[10]，其内转子[1]水平两端与外圆为齿轮状的轴承齿轮[5]连接，轴承齿轮[5]固定在从内转子[1]内中心圆空管中穿过的固定轴[3]上。外转子[2]中间的两端装有轴承[7]，轴承[7]固定在固定轴[3]上；外转子[2]圆形外壳外侧通过连臂[4-1-4]与翼型风轮叶片[4-1-1]连接；外转子[2]圆形外壳内侧水平两端是内空的内向圆齿轮[8]；在内向圆齿轮[2]和轴承齿轮[5]之间，装有轴承惰轮[6]；轴承惰轮[6]与支撑臂[9]直角弯头连接；支撑臂垂直连接于固定轴[3]不动。

这样，轴承惰轮[6]外侧与外转子[2]的内向圆齿轮[8]齿合，内侧与内转子[1]的轴承齿轮[5]齿合；由于相向双转发电机[10]的外转子[2]圆形外壳是通过连臂[4-1-4]与翼型风轮叶片[4-1-1]连成一体的，风力作用于翼型风轮[4-1]旋转，外转子[2]也旋转；旋转的外转子[2]的内向圆齿轮[8]带动具有改变传动方向功能的轴承惰轮[6]和内转子[1]的轴承齿轮[5]旋转，内转子[1]因此也同时向外转子[2]旋转的相反的方向旋转，从而实现了内转子[2]、外转子[2]同时相向双转的技术效果。

电动机中置或后置作为原动力驱动后轮，车载动力蓄电池可以布置在车的四周，也可以集中布置在车的底盘下面。

行驶的轿车是在连续不断地冲破空气阻力中前进的。迎面而来的气流[13]，被动态的轿车分离成五部分。其中：三部分分别从轿车的左右两边和顶部流过；第四部分从百叶窗式进风口[14-1]进入前舱，遇到前舱顶盖和翼型风轮[4-1]以及前舱下斜面后壁阻挡顺势往下，形成了一个约180度的上半圆形气流管道——在这个管道中，空气的吸力和升力作用于翼型风轮叶片[4-1-1]，使翼型风轮[4-1]逆时针旋转起来，从而带动相向双转发电机[10]发电；第五部分则从风轮[4-1]下半圆至地面的气流管道往后流动——在这个管道中，流过翼型风轮叶片[4-1-1]的气流，与从腹背翼面喷气孔[4-1-3]喷射出的气流发生对冲，助推翼型风轮叶片[4-1-1]逆时针旋转。这样，第四部分、第五部分气流[13]形成的合力，加大了翼型风轮[4-1]逆时针旋转的扭矩力，进而增加相向双转发电机[10]的发电量。

第四部分、第五部分气流[13]在作用于翼型风轮[4-1]后，随即汇合，一起在车底和地面夹击的管道中继续往后流动：其中一部分又向后上方经百叶窗式出风口[15]流出——利用空气的吸力和升力作用于轿车尾部翼型风轮[4-1]顺时针旋转(同时也降低了车尾气流的升力，提高了车辆行驶中的稳定性)，带动相向双转发电机[10]发电；另一部分则沿地面流出车尾。

如图11所示，双组翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]轿车串联式动力由风轮[4]、发电机[10]和电动机[16]三部分动力总成组成，它们之间用串联的方式组成动力单元系统：气流[13]作用于风轮[4]带动发电机[10]发电，电能通过电子控制器[17]输送到蓄电池[19]或电动机[16]，由电动机[16]通过机械传动装置[18](固定速比变速器和差速器)驱动轿车。当电动车处于启动、低速、倒车、怠速的工况时，则由蓄电池[21]驱动电动机[16]；当车辆正常行驶、特别是快速行驶时，相向双转发电机[10]和蓄电池[21]共同向电动机[16]提供电能；当蓄电池[21]缺电时则由相向双转发电机[10]向蓄电池[21]充电。

电动机中置或后置作为主动力源驱动后轮，翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]作为辅助动力源，蓄电池[21]可以布置在车的四周，也可以集中布置在车底盘下面。

根据理论测算，电动轿车40公里/小时匀速，百公里耗电12kw左右，行驶百公里需2.5小时，此时的两组翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]每小时至少可发电1.5kw，2.5小时可发电3.75kw，相当于给蓄电池[21]扩容了31.3％，有效地延长了电动轿车的续航里程，而且车辆速度越快发电量越大。

实施方式2——双组翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10]轿车的前风轮[4-1]顺时针旋转：

如图10所示，轿车头部设置有百叶窗式进风口[14-1]。所述的百叶窗式进风口[14-1]的叶片呈前上后下约14度倾斜，以增加气流[13]冲击风轮[4]的力度和风轮[4]迎风受力面。在前舱内最接近地面的车架上设置一组顺时针旋转的翼型风轮[4-1]相向双转发电机[10](即把翼型风轮[4-1]叶片[4-1-1]的头、尾掉个朝向)；迎面而来的气流[13]，被动态的轿车分离成五部分。其中：三部分气流[13]分别从轿车的左右两边和顶部流过；第四部分气流[13]进百叶窗进风口[14-1]以相对于地面20度左右的斜角向后下流动，作用于翼型风轮叶片[4-1-1]顺时针旋转后，与经风轮底下至地面的第五部分气流[13]合为一体继续往后。在进入百叶窗进风口[14-1]的第四部分气流[13]中，有一小部分遇到前舱顶盖和前舱下斜面后壁阻挡顺势往下，与从翼型风轮叶片[4-1-1]腹背翼面喷气孔[4-1-3]喷射出的气流发生对冲，助推翼型风轮[4-1]顺时针旋转。

除上述内容外，实施方式2的其他内容与实施方式1的相关内容完全一致。

实施方式3——双组月牙型风轮[4-2]相向双转发电机[10]轿车：

如图7、图8所示，所述的月牙型风轮[4-2]，其结构为滚筒体，筒体外表有两道紧箍[4-2-2]，月牙弧形叶片[4-2-1](3至8片)。月牙弧形叶片[4-2-1]固定在从相向双转发电机[10]两端外壳水平中间向外延伸的空心转轴[11]和发电机外转子[4-2]壳体上，空心转轴[11]两端是轴承[7]，轴承[7]安装在风轮固定轴[3]上。

如图9、图10所示，双组月牙型风轮[4-2]相向双转发电机[10]轿车的月牙型风轮[4-2]，可以前风轮[4-2]顺时针旋转、后风轮[4-2]逆时针旋转安装，也可以前风轮[4-2]逆时针旋转、后风轮[4-2]逆时针旋转安装。

除上述内容外，实施方式3的其他内容与实施方式1、实施方式1的相关内容完全一致。

实施方式4——双组翼型风轮[4-1]或月牙型风轮[4-2]单转发电机[20]轿车：

如图12、图13所示，所述的单风轮单转发电机[20]风轮[4]中间，其结构为：内定子[1]依附于中心的固定轴[3]不动，外转子[2]依附于其圆形外壳——单转翼型风轮发电机[20]的外转子[2]圆形外壳外侧通过连臂[4-1-4]与翼型风轮叶片[4-1-1]连接；单转月牙型风轮发电机[20]的外转子[2]圆形外壳水平两头垂直与空心轴[11]连接，空心轴[11]水平两端是轴承[7]，轴承[7]固定在固定轴[3]上，牙型风轮叶片[4-2-1]直接安装在外转子[3]圆形外壳外侧和空心轴[11]上。这样，由于翼型风轮[4-1]或者月牙型风轮[4-2]都是间接或直接和发电机的外转子[2]圆形外壳连成一体，风力作用于风轮[4]旋转，风轮[4]带动外壳和外转子[20]旋转；外转子[2]作用于固定不动的内转子[1]而发电。

除上述内容外，实施方式4的其他内容与实施方式1、实施方式2、实施方式3的相关内容完全一致。

Claims (5)

1.双组风轮发电机轿车，其特征是：在轿车头部设置叶片呈前下后上或前上后下14度倾斜的百叶窗进风口、尾部设置叶片呈前下后上14度倾斜的百叶窗出风口，在轿车前机舱内和后备箱底下最接近地面的车架上，分别安装一组发电机置入风轮中间的、水平轴的、单风轮相向双转发电机或单风轮单转发电机，电动机中置或后置作为主动力源驱动后轮，双组风轮发电机作为辅助动力源，为蓄电池组充电或为电动机供电。

2.根据权利要求1所述的双组风轮发电机轿车，其特征是：所述的相向双转发电机，其内转子水平两端与外为圆齿轮、内为轴承的轴承齿轮连接，轴承齿轮固定在从内转子内中心圆空管中穿过的固定轴上；外转子依附于圆形外壳之上，中间两端装有轴承，轴承固定在从内转子内中心圆空管中穿过的固定轴上；外转子圆形外壳外侧通过连臂与翼型风轮叶片连接，月牙型风轮叶片则直接安装在外转子圆形外壳外侧和空心轴上；外转子外壳内侧是内向圆齿轮；在外转子内向圆齿轮和内转子轴承齿轮之间，装有外为惰轮齿轮、内为轴承的轴承惰轮；轴承惰轮与固定不动的支撑臂直角弯头连接，支撑臂垂直连接于固定轴不动。

3.根据权利要求1所述的双组风轮发电机轿车，其特征是：所述的单转发电机，其结构为：内定子依附于中心的固定轴不动，外转子依附于其圆形外壳——单转翼型风轮发电机的外转子圆形外壳外侧通过连臂与翼型风轮叶片连接；单转月牙型风轮发电机的外转子圆形外壳水平两头垂直与空心轴连接，空心轴水平两端是轴承，轴承固定在固定轴上，叶片直接安装在外转子圆形外壳外侧和空心轴上。

4.根据权利要求1所述的双组风轮发电机轿车，其特征是：所述的双组风轮发电机，可以是双组相向双转发电机，也可以是双组单转发电机，或者是前一组相向双转发电机搭配后一组单转发电机。

5.根据权利要求1所述的双组风轮发电机轿车，其特征是：所述的双组风轮发电机的风轮，可以是双组翼型风轮；也可以是双组月牙型风轮；或者是前一组翼型风轮搭配后一组月牙型风轮，或者是前一组月牙型风轮搭配后一组翼型风轮。

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