雙組風輪發電機轎車的製作方法

2023-06-28 03:43:31

專利名稱：雙組風輪發電機轎車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動交通工具，尤其是雙組風輪發電機利用轎車在行駛中產生的風能發電，持續不斷地為蓄電池組充電或為電動機供電，以延長續航裡程的轎車。
背景技術：
利用風能發電提供廉價清潔的動力源，是當前電動汽車發展方向之一。已知風能電動轎車一般只有一颱風輪與發電機相對獨立的風力發電機，而且都是單風輪、單轉(轉子轉動，定子不轉動)或者雙風輪、雙轉(轉子、定子相向轉動)，風輪直徑可佔用車輛內部的空間有限，扭力有限，發電量有限，因而限制了電動車的續航裡程。

發明內容
為克服背景技術的不足，本發明需要解決的技術問題是，在轎車前艙和尾部分別安裝一組發電機置入風輪中間的單風輪相向雙轉發電機或者單風輪單轉發電機，將發電機原來佔用的空間騰給風輪，最大限度地利用轎車頭部和尾部的最佳位置和空間，增加風輪的迎風面和扭矩力，提高風力發電機的發電量，延長電動轎車的續航裡程。本發明的技術方案是:在轎車頭部設置葉片呈前下後上或前下後上14度傾斜的百葉窗進風口、尾部設置葉片呈前下後上14度傾斜百葉窗出風口。在轎車前機艙內和後備箱底下最接近地面的車架上，分別安裝一組置入風輪中間的、水平軸的單風輪相向雙轉風輪發電機或者單風輪單轉發電機。所述的相向雙轉發電機置於風輪中間，其結構為:內轉子的水平兩端與外為圓齒輪、內為軸承的軸承齒輪連接，軸承齒輪固定在從內轉子內中心圓空管中穿過的固定軸上；翼型風輪相向雙轉發電機的外轉子依附於其圓形外殼，其圓形外殼外側通過連臂與翼型風輪葉片連接，其兩端的中間裝有軸承，軸承固定在從內轉子內中心圓空管中穿過的固定軸上；月牙型風輪相向雙轉發電機的外轉子依附於其圓形外殼，其圓形外殼水平兩頭垂直與空心轉軸連接，空心轉軸水平兩端是軸承，軸承固定在固定軸上，葉片直接安裝在外轉子圓形外殼外側和空心軸上；外轉子外殼內側水平兩端是內向圓齒輪；在外轉子內向圓齒輪和內轉子軸承齒輪之間，裝有具有改變傳動方向功能的、外為惰輪齒輪、內為軸承的軸承惰輪；軸承惰輪與固定不動的支撐臂直角彎頭連接；支撐臂垂直連接於固定軸不動。所述的單風輪相向雙轉風輪發電機或者單風輪單轉發電機的風輪:一種是翼型風輪，其葉片頭部有進氣道口，中間有進氣通道，腹、背翼面有噴氣孔，橫截面是橢圓形的連臂將葉片與相向雙轉發電機的外殼連接起來；另一種是月牙型風輪，其結構為滾筒體，筒體外表有兩道緊箍，3至8片月牙弧形葉片固定在空心轉軸和發電機外轉子外殼外側上。這樣，軸承惰輪的外側與外轉子內側的內向圓齒輪齒合，內側與內轉子的軸承齒輪齒合；由於相向雙轉發電機的外轉子依附於其圓形外殼，其圓形外殼外側又與風輪連成一體，風力作用於風輪旋轉，風輪帶動外殼和外轉子旋轉；外轉子外殼內側的內向圓齒輪又帶動軸承惰輪和內轉子軸承齒輪旋轉，內轉子因此也同時向外轉子旋轉的相反的方向旋轉，從而實現了內、外轉子相向雙轉的技術效果。風力發電是依賴外轉子(即「定子」)內繞組運動切割內轉子(即「轉子」)內永磁體的磁場來實現的，外轉子、內轉子旋轉方向互為反向，外轉子內線圈在內轉子內永磁體的磁場中旋轉的相對速度明顯加快，大大提高了發電輸出功率。所述的單風輪單轉發電機置於風輪中間，其結構為:內轉子依附於中心的固定軸不動，外轉子依附於其圓形外殼一翼型風輪單轉發電機的外轉子圓形外殼外側通過連臂與翼型風輪葉片連接；月牙型風輪單轉發電機的外轉子圓形外殼水平兩頭垂直與空心軸連接，空心軸水平兩端是軸承，軸承固定在固定軸上，葉片直接安裝在外轉子圓形外殼外側和空心軸上。這樣，由於翼型風輪或者月牙型風輪都是間接或直接和發電機的外轉子圓形外殼連成一體，風力作用於風輪旋轉，風輪帶動外殼和外轉子旋轉；外轉子作用於固定不動的內定子而發電。雙組風輪發電機利用轎車在行駛中產生的風能發電，持續不斷地為能量源——蓄電池組補充電能，或者直接為原動力一電動機提供能量，延長續航裡程。電動機中置或後置驅動後輪，車載動力蓄電池組可以布置在車的四周，也可以集中布置在車的底盤下面。本發明的有益效果是:轎車首尾各設置一組相向雙轉風輪發電機或者單轉風輪發電機後，利用行駛過程中所產生的風力發電，源源不斷地為車載動力蓄電池組和電動機補充(提供)電能，進一步提高了電動轎車的續航能力，進而實現利用風能節能環保的目標。
四

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:圖1是相向雙轉發電機縱剖面圖；圖2是翼型風輪相向雙轉發電機縱剖面圖；圖3是翼型風輪相向雙轉發電機橫剖面圖；圖4是翼型葉片與連臂連接橫剖面圖；圖5是連臂橫剖面圖；圖6翼型葉片背視圖；圖7是月牙型風輪相向雙轉發電機縱剖面圖；圖8是月牙型風輪相向雙轉發電機橫剖面圖；圖9是雙組翼型風輪相向雙轉發電機前後位置和氣流及其流向示意圖；圖10是雙組月牙型風輪相向雙轉風輪發電機前後位置和氣流及其流向示意圖；圖11是雙組相向雙轉風輪發電機轎車動力驅動系統示意圖；圖12是單轉翼型風輪發電機橫剖面圖；圖13是單轉月牙型風輪發電機橫剖面圖。圖中:1內轉子，2外轉子，3固定軸，4風輪〔4-1翼型風輪翼型葉片，4_1_2翼型葉片頭部進氣道口，4-1-3翼面噴氣孔，4-1-4翼型葉片連臂)，4-2月牙型風輪(4-2-1月牙型葉片，4-2-2月牙型葉片外表緊箍)〕，5軸承齒輪，6軸承惰輪，7軸承，8內向圓齒輪，9支撐臂，10相向雙轉發電機，11空心轉軸，12輪胎，13氣流，14百葉窗進風口(14-1葉片前下後上式百葉窗進風口，14-2葉片前上後下式百葉窗進風口)，15百葉窗出風口，16電動機，17電子控制器，18，機械傳動裝置，19蓄電池，20單轉發電機。
五具體實施例方式下面結合附圖，對本發明所述的風輪轎車作進一步詳細描述:實施方式I—雙組翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10]轎車的前風輪[4-1]逆時針旋轉、後風輪[4-1]順時針旋轉:如圖9所示，轎車頭部設置有百葉窗式進風口 [14-1]，尾部設置有百葉窗式出風口 [15]，一所述的百葉窗式進風口 [14-1]的葉片呈前下後上約14度傾斜，百葉窗式出風口 [15]的葉片呈前上後下約14度傾斜，以增加氣流[13]衝擊風輪[4]的力度和風輪迎風受力面。在前艙內最接近地面的車架上設置一組逆時針旋轉的翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10];在轎車尾部(後備箱底下)最接近地面的車架上設置一組順時針旋轉的水平軸翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10]。如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，所述的翼型風輪[4-1]，其葉片[4_1_1]頭部有進氣道口 [4-1-2]，中間有進氣通道，腹、背翼面有噴氣孔[4-1-3]，翼型葉片[4-1-1]通過連臂[4-1-4]與外轉子[2]圓形外殼外側連接。如圖1、圖2所示，所述的相向雙轉發電機[10]，其內轉子[I]水平兩端與外圓為齒輪狀的軸承齒輪[5]連接，軸承齒輪[5]固定在從內轉子[I]內中心圓空管中穿過的固定軸[3]上。外轉子[2]中間的兩端裝有軸承[7]，軸承[7]固定在固定軸[3]上；外轉子圓形外殼外側通過連臂[4-1-4]與翼型風輪葉片[4-1-1]連接；外轉子[2]圓形外殼內側水平兩端是內空的內向圓齒輪[8];在內向圓齒輪[2]和軸承齒輪[5]之間，裝有軸承惰輪[6];軸承惰輪[6]與支撐臂[9]直角彎頭連接；支撐臂垂直連接於固定軸[3]不動。這樣，軸承惰輪[6]外側與外轉子[2]的內向圓齒輪[8]齒合，內側與內轉子的軸承齒輪[5]齒合；由於相向雙轉發電機[10]的外轉子[2]圓形外殼是通過連臂[4-1-4]與翼型風輪葉片[4-1-1]連成一體的，風力作用於翼型風輪[4-1]旋轉，外轉子也旋轉；旋轉的外轉子[2]的內向圓齒輪[8]帶動具有改變傳動方向功能的軸承惰輪和內轉子[I]的軸承齒輪[5]旋轉，內轉子[I]因此也同時向外轉子[2]旋轉的相反的方向旋轉，從而實現了內轉子[2]、外轉子[2]同時相向雙轉的技術效果。電動機中置或後置作為原動力驅動後輪，車載動力蓄電池可以布置在車的四周，也可以集中布置在車的底盤下面。行駛的轎車是在連續不斷地衝破空氣阻力中前進的。迎面而來的氣流[13]，被動態的轎車分離成五部分。其中:三部分分別從轎車的左右兩邊和頂部流過；第四部分從百葉窗式進風口 [14-1]進入前艙，遇到前艙頂蓋和翼型風輪[4-1]以及前艙下斜面後壁阻擋順勢往下，形成了一個約180度的上半圓形氣流管道——在這個管道中，空氣的吸力和升力作用於翼型風輪葉片[4-1-1]，使翼型風輪[4-1]逆時針旋轉起來，從而帶動相向雙轉發電機[10]發電；第五部分則從風輪[4-1]下半圓至地面的氣流管道往後流動——在這個管道中，流過翼型風輪葉片[4-1-1]的氣流，與從腹背翼面噴氣孔[4-1-3]噴射出的氣流發生對衝，助推翼型風輪葉片[4-1-1]逆時針旋轉。這樣，第四部分、第五部分氣流[13]形成的合力，加大了翼型風輪[4-1]逆時針旋轉的扭矩力，進而增加相向雙轉發電機[10]的發電量。第四部分、第五部分氣流[13]在作用於翼型風輪[4-1]後，隨即匯合，一起在車底和地面夾擊的管道中繼續往後流動:其中一部分又向後上方經百葉窗式出風口 [15]流出——利用空氣的吸力和升力作用於轎車尾部翼型風輪[4-1]順時針旋轉(同時也降低了車尾氣流的升力，提高了車輛行駛中的穩定性)，帶動相向雙轉發電機[10]發電；另一部分則沿地面流出車尾。如圖11所示，雙組翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10]轎車串聯式動力由風輪、發電機[10]和電動機[16]三部分動力總成組成，它們之間用串聯的方式組成動力單元系統:氣流[13]作用於風輪[4]帶動發電機[10]發電，電能通過電子控制器[17]輸送到蓄電池[19]或電動機[16]，由電動機[16]通過機械傳動裝置[18](固定速比變速器和差速器)驅動轎車。當電動車處於啟動、低速、倒車、怠速的工況時，則由蓄電池[21]驅動電動機[16];當車輛正常行駛、特別是快速行駛時，相向雙轉發電機[10]和蓄電池[21]共同向電動機[16]提供電能；當蓄電池[21]缺電時則由相向雙轉發電機[10]向蓄電池[21]充電。電動機中置或後置作為主動力源驅動後輪，翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10]作為輔助動力源，蓄電池[21]可以布置在車的四周，也可以集中布置在車底盤下面。根據理論測算，電動轎車40公裡/小時勻速，百公裡耗電12kw左右，行駛百公裡需2.5小時，此時的兩組翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10]每小時至少可發電1.5kw,
2.5小時可發電3.75kw，相當於給蓄電池[21]擴容了 31.3%，有效地延長了電動轎車的續航裡程，而且車輛速度越快發電量越大。實施方式2——雙組翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10]轎車的前風輪[4-1]順時針旋轉:如圖10所示，轎車頭部設置有百葉窗式進風口 [14-1]。所述的百葉窗式進風口[14-1]的葉片呈前上後下約14度傾斜，以增加氣流[13]衝擊風輪[4]的力度和風輪[4]迎風受力面。在前艙內最接近地面的車架上設置一組順時針旋轉的翼型風輪[4-1]相向雙轉發電機[10](即把翼型風輪[4-1]葉片[4-1-1]的頭、尾掉個朝向)；迎面而來的氣流[13]，被動態的轎車分離成五部分。其中:三部分氣流[13]分別從轎車的左右兩邊和頂部流過；第四部分氣流[13]進百葉窗進風口 [14-1]以相對於地面20度左右的斜角向後下流動，作用於翼型風輪葉片[4-1-1]順時針旋轉後，與經風輪底下至地面的第五部分氣流合為一體繼續往後。在進入百葉窗進風口 [14-1]的第四部分氣流[13]中，有一小部分遇到前艙頂蓋和前艙下斜面後壁阻擋順勢往下，與從翼型風輪葉片[4-1-1]腹背翼面噴氣孔[4-1-3]噴射出的氣流發生對衝，助推翼型風輪[4-1]順時針旋轉。除上述內容外，實施方式2的其他內容與實施方式I的相關內容完全一致。實施方式3—雙組月牙型風輪[4-2]相向雙轉發電機[10]轎車:如圖7、圖8所示，所述的月牙型風輪[4-2]，其結構為滾筒體，筒體外表有兩道緊箍[4-2-2]，月牙弧形葉片[4-2-1] (3至8片)。月牙弧形葉片[4_2_1]固定在從相向雙轉發電機[10]兩端外殼水平中間向外延伸的空心轉軸[11]和發電機外轉子[4-2]殼體上，空心轉軸[11]兩端是軸承[7]，軸承[7]安裝在風輪固定軸[3]上。如圖9、圖10所示，雙組月牙型風輪[4-2]相向雙轉發電機[10]轎車的月牙型風輪[4-2]，可以前風輪[4-2]順時針旋轉、後風輪[4-2]逆時針旋轉安裝，也可以前風輪[4-2]逆時針旋轉、後風輪[4-2]逆時針旋轉安裝。
除上述內容外，實施方式3的其他內容與實施方式1、實施方式I的相關內容完全—致。實施方式4——雙組翼型風輪[4-1]或月牙型風輪[4-2]單轉發電機[20]轎車:如圖12、圖13所示，所述的單風輪單轉發電機[20]風輪[4]中間，其結構為:內定子[I]依附於中心的固定軸[3]不動，外轉子[2]依附於其圓形外殼——單轉翼型風輪發電機[20]的外轉子[2]圓形外殼外側通過連臂[4-1-4]與翼型風輪葉片[4-1-1]連接；單轉月牙型風輪發電機[20]的外轉子[2]圓形外殼水平兩頭垂直與空心軸[11]連接，空心軸[11]水平兩端是軸承[7]，軸承[7]固定在固定軸[3]上，牙型風輪葉片[4-2-1]直接安裝在外轉子[3]圓形外殼外側和空心軸[11]上。這樣，由於翼型風輪[4-1]或者月牙型風輪[4-2]都是間接或直接和發電機的外轉子[2]圓形外殼連成一體，風力作用於風輪[4]旋轉，風輪[4]帶動外殼和外轉子[20]旋轉；外轉子[2]作用於固定不動的內轉子[I]而發電。除上述內容外，實施方式4的其他內容與實施方式1、實施方式2、實施方式3的相
關內容完全一致。
權利要求
1.雙組風輪發電機轎車，其特徵是:在轎車頭部設置葉片呈前下後上或前上後下14度傾斜的百葉窗進風口、尾部設置葉片呈前下後上14度傾斜的百葉窗出風口，在轎車前機艙內和後備箱底下最接近地面的車架上，分別安裝一組發電機置入風輪中間的、水平軸的、單風輪相向雙轉發電機或單風輪單轉發電機，電動機中置或後置作為主動力源驅動後輪，雙組風輪發電機作為輔助動力源，為蓄電池組充電或為電動機供電。
2.根據權利要求1所述的雙組風輪發電機轎車，其特徵是:所述的相向雙轉發電機，其內轉子水平兩端與外為圓齒輪、內為軸承的軸承齒輪連接，軸承齒輪固定在從內轉子內中心圓空管中穿過的固定軸上；外轉子依附於圓形外殼之上，中間兩端裝有軸承，軸承固定在從內轉子內中心圓空管中穿過的固定軸上；外轉子圓形外殼外側通過連臂與翼型風輪葉片連接，月牙型風輪葉片則直接安裝在外轉子圓形外殼外側和空心軸上；外轉子外殼內側是內向圓齒輪；在外轉子內向圓齒輪和內轉子軸承齒輪之間，裝有外為惰輪齒輪、內為軸承的軸承惰輪；軸承惰輪與固定不動的支撐臂直角彎頭連接，支撐臂垂直連接於固定軸不動。
3.根據權利要求1所述的雙組風輪發電機轎車，其特徵是:所述的單轉發電機，其結構為:內定子依附於中心的固定軸不動，外轉子依附於其圓形外殼——單轉翼型風輪發電機的外轉子圓形外殼外側通過連臂與翼型風輪葉片連接；單轉月牙型風輪發電機的外轉子圓形外殼水平兩頭垂直與空心軸連接，空心軸水平兩端是軸承，軸承固定在固定軸上，葉片直接安裝在外轉子圓形外殼外側和空心軸上。
4.根據權利要求1所述的雙組風輪發電機轎車，其特徵是:所述的雙組風輪發電機，可以是雙組相向雙轉發電機，也可以是雙組單轉發電機，或者是前一組相向雙轉發電機搭配後一組單轉發電機。
5.根據權利要求1所述的雙組風輪發電機轎車，其特徵是:所述的雙組風輪發電機的風輪，可以是雙組翼型風輪；也可以是雙組月牙型風輪；或者是前一組翼型風輪搭配後一組月牙型風輪，或者是前一組月牙型風輪搭配後一組翼型風輪。
全文摘要
本發明公開了一種雙組風輪發電機轎車。它是在轎車頭部設置百葉窗進風口、尾部設置百葉窗出風口，在轎車前機艙內和後備箱底下最接近地面的車架上，分別安裝一組翼型或月牙型風輪相向雙轉或單轉發電機，電動機中置或後置作為主動力源驅動後輪。雙組風輪發電機利用轎車在行駛中產生的風能發電，持續不斷地為蓄電池組充電或為電動機供電，延長續航裡程。
文檔編號B60L8/00GK103101444SQ20121041004
公開日2013年5月15日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者李勝利 申請人:李勝利