[发明专利]一种新颖的用于交通工具的风力发电机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机装置，尤其涉及一种用于交通工具的风力发电机装置。 

背景技术

风能新能源汽车现状一般采用车外涡轮、风筝和在车体等部位安装多个微型水平风能发电机等类型。而车体等部位安装风能设备产生的有效正能量相当有限，故至今仍处于概念状态。 

首先回顾一下风力发电机的原理和使用状况：根据风力发电机旋转轴的区别可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。1)水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机；2)垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机。此两类100Kw以下的风力发电机的各部位及整体的设计比较成熟。其中，水平轴风力发电机根据其功率增大，风叶相对的长度伴随增长。比如：5Kw风力发电机的风轮直径至少在5.5米以上而产生单叶片长度至少2.5米以上；而垂直轴风力发电机根据其功率增大，风轮的直径或风轮的高度随之增大，而风轮的直径和风轮的高度有极强的关联作用。在风轮的直径等条件不变的情况下，风叶形状和长度决定了单位时间发电量。但是，将目前水平和垂直风力发电机直接移至汽车上，不可能达到最佳的匹配。 

发明内容

一种新颖的用于交通工具的风力发电机装置采用空气动力学、涡轮原理、风能发电机工作原理和再生能源利用技术结合汽车本身特点等因素而产生的。本发 明核心(1)风力发电机、风轮、传动轴和太阳能电池板等重新组合；(2)将单一风轮变成多形式风轮组合。目的是：在汽车行驶过程中，以最小代价换取最优化的风能和机械能，使交通工具得到更多的续能。由此产生了“一种新颖的用于交通工具的风力发电机装置”。 

一、将一种新颖的风力发电机旋转轴原理设计为“旋转轴与叶片水平；旋转轴与地面趋于平行”。此设计创新点，拓宽了传统的水平或垂直风轮与发电机组合使用范围。使风能发电机在车辆上普及，增加了一个新的解决方法。 

本风力发电机装置的单风轮轮廓设计采用垂直风力发电机的风轮设计理念，其外型类似(图1)，由扭曲整片或二片以上扭曲风轮片组成。第一种(图2)为二片以上的扭曲风轮片示意图：一边与水平旋转轴连接，另一边自然弧形的两个端点联线与水平旋转轴形成夹角，其夹角范围为0度至45度；其(图3)风轮扭曲片整体弧形从0度至小于181度。第二种由浇注等工艺制成的扭曲整片而形成的风轮，取其风叶旋转状态下，其圆心为中心轴(如图1)，就此进行水平安装，其重心接近原车辆重心，这样极大改善了由于垂直风轮的高度而引起车辆重心的大幅上移。 

二、由于车辆使用的环境和气候等因素，决定了车用风轮应有其特别的应对措施。 

1、风轮的长度小于300％车宽。由于风流动具有一定的方向性同时又能产生一定向上的牵引力，风轮的长度过长将使驾驶员增加了操作难度，甚至产生抓地不牢等现象导致严重的安全隐患。所以在一般情况下，风轮的长度比车宽要短。 

2、风轮的直径根据各种车型、规格、净重和自然条件等综合条件而设定。此对车辆影响非常大。例如宇通客车ZK6899HA型(9945*2480*3330)，整车重量9300Kg，无风状态，车辆速度90Km/h，风轮直径2米，长度3.33米。那么，一 个风轮将受风压在70N/m2以上，安置6个风轮，来自正面行驶风阻合计可达420N/m2.如果加上三级以上的自然风往正对车头吹来，对车辆原功能带来很大的挑战。因此，对风轮直径的选择和安装进行如下具体设计： 

A、风轮的直径必须控制在2米以内并且在车顶、靠近车头处和第一个风轮前方安装自动迎风护板(图4)，迎风护板以太阳能电池制成为最佳。在车辆匀速和加速的情况下，与风轮上方太阳板闭合形成风流线型，大幅降低车辆在行驶中，来自前方的风阻；车辆减速或自由滑行时，自动迎风护板打开。增大风轮受风力面积，增加风能发电。 

B、风向由车尾至车头方向流动，由于风轮而增加了受力面，可减少车辆行驶耗能同时增加了风能发电。 

C、车辆停止时，打开自动迎风护板(如图4)，只要有微风，风能发电机自动发电，增加储备能量。 

D、由于各地气候条件不同，特别是冰雪等因素，在风轮上方加层太阳能电池板，不但能保证在恶劣的天气条件下，风轮的作用发挥趋于正常，同时与自动迎风护板形成风流线型，以大幅减少风阻，又可增加另一种能源的利用增加车辆的储能。 

三、采用一定数量的单风轮进行组合，解决单风轮产生的机械能不足的问题。 

1、将多套“单一风轮发电机系统”进行单独为蓄电设备储能。