风电汽车动力装置专利申请书.doc

风电汽车动力装置专利申请书本实用新型属汽车动力专业和风力发电技术领域。具体涉及到用垂直轴风力发电机同蓄电池相配合以替代目前正在使用的汽车内燃发动机技术。目前世界上的汽车发动机主要是以一次性能源消耗为动力的技术，尽管在内燃机之外还开发了混合动力，但其耗用一次性能源的方法并未改变。最近几年由于能源紧张，各类纯电动汽车也相继问世，但其单次充电后行驶里程短、造价高，尤其是在大型车上难以投入实用等，并未使汽车在对能源消耗、环境污染的状况得以根本改变。（见电动汽车最新技术日本电气学会，电动汽车学会编，康龙云译一书，机械工业出版社2008年版）。由于能源紧缺所致，近年来风力发电技术发展极其迅速。但大都局限于水平轴，大动率的研究，提高和实用。对于垂直轴风力发电机则投入研究很少，忽视了其造价低、风轮半径小、风能利用率高等优点（见国家发改委重大装备协调办公室重大技术装备简报）。而对汽车行驶时产生的巨大风力资源，更无人研究利用。发明内容本发明所要解决的技术问题以及解决该技术问题的方案是:取消现有汽车的内燃发动机、水箱、离合器、变速箱、传动轴、燃油箱等动力系统。在车体中底部安装动力蓄电池组并将其串联，保留现有的12伏（24伏）蓄电池供仪表、灯光等使用，小型车一般配置应用直流电动机驱动的电压要达到100-120伏，应用交流电动机驱动的要达到280伏以上，大型车均用交流电动机驱动，电压要达到300-500伏。蓄电池组配置的电力要保证一次充电后能使该型车连续行驶50公里以上（高级车可设定为80公里）。在现装置汽车发动机的位置安装一台6叶片的垂直轴风力发电机，在汽车顶部大型客、货车的两侧部均安装10-18叶片的垂直轴风力发电机，发电机均采用多级同步永磁发电机型，该机型具有在风速升高时发电量也随着增加的优点。当汽车依靠动力蓄电池组的驱动向前行驶产生迎面风力（这个风向始终是稳定的），其风力的高低见本申请书附表汽车行驶时速及每秒风速实测记录表。风力经进风口推动风轮机上的叶片旋转，经风轮机主轴带动主变向增速齿轮，发电机齿轮驱动发电机转动发电，产生的电力经整流、变压等方式不断向蓄电池充电。汽车行驶越快，产生的风速愈高，驱动风力发电机发出的电量愈大。根据测算当汽车行驶时速在20-30公里时产生的风机即可驱使风力发电机投入运转。而汽车除非是在极其特殊的条件下，没有以时速30公里以下的速度连续行驶50公里以上距离的情况发生。这样，汽车在行驶过程中将形成：启动（放电）、正常行驶（放充电同时进行）、停驶（充放电结束）的循环往复过程。当然，风力机的发电量不可能完全满足汽车永不停驶的要求，在设计配置时，将其设计成单次充电后能达到连续行驶400-500公里的标准即可，当连续行驶结束后，可根据蓄电池的剩余电量用固定电源补充充电。利用汽车向前行驶时产生的风力发电，具有风向始终固定，风速极易测量控制，降低了汽车噪音，清洁环保，能极大的降低运输成本等优点。在取消传动轴后，可把驱动电机轴前端装上主动锥形齿轮直接联通汽车驱动桥。改变汽车速度方式全由电力加速踏板控制，倒车用改变电动机旋转方向的办法控制。本发明保留了现有汽车的12伏（24伏）蓄电池系统，用以驱动汽车的雨刷、照明、仪表以及其他需低电压带动的装置。其他如刹车助力，方向助力，压缩空气泵等设备均列入电动系统。本发明的有益之处在于：它将改变现有汽车依靠燃油驱动的现状，极大地降低了运输成本。由于去掉了发动机和燃油箱，安全性能进一步提高。解决了电动汽车单次充电后连续行驶里程短，难以在大型车上实用的缺陷。降低了汽车噪音，最重要的是节约了能源，没有了污染。附图说明1、风轮机构造示意图；2、风轮机上置、侧置、前置安装示意图；具体实施方式：下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不仅限于这些实施例实施例1：图1页是风轮机构造示意图，1是风轮机支架箱体，用来固定风轮机轴5上下用轴承7和轴相连和在汽车上固定风轮机，2是四边带有10度斜坡漏斗状的进风口，3是一正圆环用来连接叶片4和风轮机连杆4及风轮机轴5相连。6是风轮机转速测量器。8为风轮机叶片4上的不规则圆洞。有洞叶片和无洞叶片是隔片安装，洞口面积不超过叶片面积的30%，目的是为了风轮机启动平稳，叶片4上的半圆为10度，目的是为了集中风力承受点。9为多级同步永磁风力发电机及被动齿轮，10为风轮机轴增速变相齿轮及箱体。图11箭头所指为前置风轮机的排风道，用此风量可为动力蓄电池组降温。图12为汽车大梁，图13为动力蓄电池组，图15为驱动电机，图16为手制动盘，图17为驱动桥，图18为大型车车体，图19为风速检测仪。在一定的前提条件下，风轮机输出功率的增加只能通过加大叶片4的扫风面积和提高风速来解决。因而在配置时，在车型允许的情况下，应尽量放大风轮机直径。6叶片的风轮机为基本型，一般用于前置，它在低风速区域内功率代换系数较高。在每秒风速达到13米以上时，多叶片风轮机的功率系数要高出6叶片。所以在风轮机上置、侧置时除应尽量放大直径外，还应调整叶片数到1020片。有洞的和无洞的叶片也相隔安装以保证风轮平稳运转。整个风轮机为一箱体，上下左右为全封闭式，前端进风口为风轮机半径的二分之一。后端全部敞开以利排风。大型客车上置、侧置时最好设在车体尾部，大型货车上置、侧置时最好设在驾驶室偏后部位。风速设定为低速车每秒35米，高速车设定为每秒45米。在进风口设一活动门，当风速仪监测到风速超出设定时，活动门在伺服电机的驱动下自动关闭。风轮机停止运转，风速降至设定风速时自动打开，风轮机开始运转。实施例2（以小型车为例）现我国最新电动汽车标准要求：最高车速不低于75公里，一次充电后能连续行驶160公里以上，每百公里能耗低于16千瓦/时。（见电动车门户网中国汽车协会电动汽车分会2009年9月1日网讯）。现以小型车（图2上半部）为例，按总电力动力蓄电池组30千瓦，交流电压288伏设置。以前置风轮机直径1.6米，高50厘米，配6叶片、3千瓦发电机；上置风轮机直径2米，高50厘米，配以12叶片的风轮机和5千瓦多级同步永磁风力发电机为例，该发电机在2-25米/秒风速内属额定风速，在超出额定风速后，自动调节增加发电量。根据现有公式和实例计算。这两台发电机在并联后，当汽车以30-100公里时速行驶时产生的风力可发出8-12千瓦时的发电量。而汽车在正常状态下，85%-90%的时段均在