CN211950743U - 一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，包括安装在电动交通工具顶部的多个风力发电机，所述电动交通工具顶部的左右两面和后面各设置一面竖向或斜向的通风格栅，三面通风格栅和安装在电动交通工具顶部前面的电动百叶窗组成一个框架，将所有风力发电机包围在内。所述电动百叶窗通过安装在其侧面的电动机带动开合。一挡是控制电动百叶窗的叶片与地面保持水平大开状态；另一挡是将电动百叶窗的叶片调整到某个固定角度，使风力发电机与空气的相对速度始终保持在36公里/小时左右这个节点上。本专利整体结构简单可靠，设计巧妙，通过行驶速度与电动百叶窗的叶片的开合角度的配合来实现风力发电的最大的发电效能，最终达到节能环保的目的。

Description

一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电装置，尤其是一种结构简单可靠，设计巧妙，可通过行驶速度与电动百叶窗的叶片的开合角度的配合来实现风力发电的最大的发电效能的风力发电装置。
背景技术
众所周知，近年来，全国许多大中城市尘埃弥漫，烟雾呛人，PM2.5指数持续爆表，京津冀地区首当其冲，情况最为严重，这给人们的生存环境带来了严重污染，使人们的身心健康受到了很大影响。造成这种恶果的直接原因就是我们对资源高能耗高污染的低效利用，也导致了自然资源的急剧减少。党中央国务院高瞻远瞩，始终坚定不移地把保护生态环境放在经济建设的首要位置，不失时机地提出了节能降耗的近期、中期和远期目标，对那些高能耗高污染企业大刀阔斧地进行了强制关停。党中央提出的和谐发展和循环经济的指导思想正是环保理念的鲜明体现。
然而，节能并不是不用能源，降耗并不是没有消耗，随着煤炭石油等化石类资源的枯竭日现，水电资源又存量有限，再加上日本福田核电站的爆炸阴云令人谈核色变，使得人们都在不断地寻找新的能源。而风能、太阳能就当仁不让地被推到了前台，因为它们是地地道道的清洁能源，不仅环保，而且取之不尽用之不竭。
根据物质能量守恒定律，车、船行驶越快，安装在它们上面的风机受到的空气阻力就会越大。行驶中，如果风机发的电量大于空气阻力，车、船的电池就会得到电力补充，而如果风机发的电量小于空气阻力，那就会消耗原来电池里的电，那就得不偿失了。后来，经过多方观察、比对和衡量，我们发现百叶窗可以通过调节叶片的角度来控制太阳光照射的大小和风量进入房间的多少。因此，我们决定利用百叶窗的原理来解决风机的使用问题。
大家知道，太阳能发电不受空气阻力影响，在电动汽车、电力火车和电动船停止和行驶状态下都会正常发电。风力发电机在以上交通工具停止的情况下，不论东西南北哪个方向来风，都会正常发电，不受空气阻力影响。而在以上交通工具行驶的情况下，不论行驶速度大小，不论是静风、顺风、侧风和迎风哪种状态，都要考虑空气阻力。这就要求我们必须解决空气阻力问题，让风机发挥最大效能，使风机的发电效果达到最佳状态。我们知道，在静风情况下，安装在以上交通工具上的风机运行速度与空气阻力之间有一个阈值，在阈值以下，风机发电为正数，在阈值以上，克服空气阻力做的功大于风机的发电量，等于发电为负数。而且，在阈值以下，顺风和侧风能增加风机发电量，迎面来风会减少风机发电量。
因此，在静风情况下，在阈值以下，要综合考虑以上交通工具的行驶速度和风机在各个风力等级的发电量，计算出风机发电量与空气阻力的最佳比值，从而确定风机与空气的最佳相对速度，并且想方设法保持这种相对速度。
以400瓦垂直轴风力发电机为例，综合考虑以上交通工具的行驶速度和风机在各个风力等级的发电量，以及风机与空气的相对速度，通过空气阻力公式和其它相关公式计算得知，风机与空气的相对速度为36公里/小时左右(亦即以上交通工具的行驶速度)的时候，风机的发电量在风机克服空气阻力后，剩余的电量最多。风机运行速度与空气阻力之间的阈值是61公里/小时左右。在阈值以下，大于和小于36公里/小时左右时，风机的发电量在风机克服空气阻力后，剩余的电量都比较少。在阈值以上，风机的发电量在风机克服空气阻力后，剩余的电量为负数。
知道数据之后，接下来就需要有针对性地找出解决问题的办法，即如何保持风机与空气的相对速度36公里/小时左右。不过，在此速度之下，风机发电量以及克服空气阻力后剩余的电量都不大，而且，交通工具在此速度之下行驶的时间一般比较少，这里不再累述。要解决的主要问题，也是老大难问题就是，超过36公里/小时以后，如何一直维持风机剩余电量的最大化。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种结构简单可靠，设计巧妙，可通过行驶速度与电动百叶窗的叶片的开合角度的配合来实现风力发电的最大的发电效能的风力发电装置。
实现本实用新型目的的一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，包括安装在电动交通工具顶部的多个风力发电机，所述电动交通工具顶部的左右两面和后面各设置一面竖向或斜向的通风格栅，三面通风格栅和安装在电动交通工具顶部前面的电动百叶窗组成一个框架，将所有风力发电机包围在内。
所述电动百叶窗通过安装在其侧面的电动机带动开合。一挡是控制电动百叶窗的叶片与地面保持水平大开状态；另一挡是将电动百叶窗的叶片调整到某个固定角度，使风力发电机与空气的相对速度始终保持在36公里/小时左右这个节点上。
电动百叶窗安装时，设计为倾斜30至45度角，使其保持流线型外观，降低风阻，提高美观性。
所述风力发电机的上方还通过若干根支撑杆安装有多块太阳能光伏板或薄膜太阳能电池。
本专利所述的一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，安装在电动交通工具顶部前面的电动百叶窗，可以通过驾驶室内的操控按键对电动机进行调节，从而对百叶窗的叶片进行调节。它的控制方法可分为两挡，一挡是控制电动百叶窗的叶片与地面保持水平，以便使以上交通工具在停止的情况下，让前面的来风在无遮挡的状态下能够正常吹动风力发电机；另一挡是将电动百叶窗的叶片调整到某个固定角度，让迎面的进风量始终保持风力发电机与空气的相对速度在36公里/小时左右这个节点上，这样，无论交通工具行驶多快，不管它每小时速度是几百公里，风力发电机的发电量在风机克服空气阻力后，剩余的电量始终是最多。另外，电动百叶窗安装时，倾角设计在30至45度角。这样主要优点有三个：一是能够最大限度减小风压及行驶阻力；二是与用电装置的流线型设计配合协调，构成漂亮的外型；三是减小镜面效应对对面的人的刺眼的影响。
在电动交通工具的顶部和前后左右适当的位置安装太阳能电池板或薄膜太阳能电池，即美观漂亮，又不影响视线。这样就能最大限度地利用太阳能资源，增加以上交通工具的续航里程。
本专利整体结构简单可靠，设计巧妙，通过行驶速度与电动百叶窗的叶片的开合角度的配合来实现风力发电的最大的发电效能，同时通过太阳能发电补充电力，可保证电动交通工具的发电效能的最大化，最终达到节能环保的目的。
附图说明
图1为本专利的侧视方向结构示意图
图2为本专利的风机发电量减去风阻耗电量的余额
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型的一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，包括安装在电动交通工具1顶部的多个风力发电机3，所述电动交通工具1顶部的左右两面和后面各设置一面竖向或斜向的通风格栅2，三面通风格栅2和安装在电动交通工具1顶部前面的电动百叶窗5组成一个框架，将所有风力发电机3包围在内。
所述电动百叶窗5通过安装在其侧面的电动机7带动开合。一挡是控制电动百叶窗5的叶片6与地面保持水平大开状态；另一挡是将电动百叶窗5的叶片6调整到某个固定角度，使风力发电机3与空气的相对速度始终保持在36 公里/小时左右这个节点上。
电动百叶窗5安装时，设计为倾斜30至45度角，使其保持流线型外观，降低风阻，提高美观性。
所述风力发电机3的上方还通过若干根支撑杆8安装有多块太阳能光伏板或薄膜太阳能电池4。
安装在电动交通工具顶部前面的电动百叶窗，可以通过驾驶室内的操控按键对电动机进行调节，从而对百叶窗的叶片进行调节。它的控制方法可分为两挡，一挡是控制电动百叶窗的叶片与地面保持水平，以便使以上交通工具在停止的情况下，让前面的来风在无遮挡的状态下能够正常吹动风力发电机；另一挡是将电动百叶窗的叶片调整到某个固定角度，让迎面的进风量始终保持风力发电机与空气的相对速度在36公里/小时左右这个节点上，这样，无论交通工具行驶多快，不管它每小时速度是几百公里，风力发电机的发电量在风机克服空气阻力后，剩余的电量始终是最多。另外，电动百叶窗安装时，倾角设计在 30至45度角。这样主要优点有三个：一是能够最大限度减小风压及行驶阻力；二是与用电装置的流线型设计配合协调，构成漂亮的外型；三是减小镜面效应对对面的人的刺眼的影响。
在电动交通工具的顶部和前后左右适当的位置安装太阳能电池板或薄膜太阳能电池，即美观漂亮，又不影响视线。这样就能最大限度地利用太阳能资源，增加以上交通工具的续航里程。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，其特征在于，包括安装在电动交通工具顶部的多个风力发电机，所述电动交通工具顶部的左右两面和后面各设置一面竖向或斜向的通风格栅，三面通风格栅和安装在电动交通工具顶部前面的电动百叶窗组成一个框架，将所有风力发电机包围在内；所述电动百叶窗通过安装在其侧面的电动机带动开合。
2.根据权利要求1所述的一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，其特征在于，电动百叶窗安装时，倾角设计在30至45度角。
3.根据权利要求1所述的一种可调节风机与空气阻力的风力发电装置，其特征在于，所述风力发电机的上方还通过若干根支撑杆安装有多块太阳能光伏板或薄膜太阳能电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113538999A (zh) * 2021-07-23 2021-10-22 北京交通大学 一种利用风洞的雪上项目风阻测试和模拟训练系统
CN113628488A (zh) * 2021-07-23 2021-11-09 北京交通大学 利用风洞的钢架雪车风阻测试和模拟训练系统

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