技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
风力发电装置,尤其涉及一种车用风力发电装置,还涉及一种具有该风力发电装置的车辆。
背景技术
[0002] 传统
汽车的供电是由
发动机带动发
电机发电,对整车进行供电的。现在的新
能源汽车具有动力
电池,动力电池一方面能够作为动力源,另一方面也可以给汽车的其他用电设备供电;在动力电池电量不足的情况下,再由发动机带动发电机给整车供电。但是,不管是何种形式的车辆,其可供电电量都会随着汽车的行驶而减少,其续航能力差且油耗大。通过多增加电池,虽然能解决其续航的问题,但是这也无形增加了车辆的重量、成本等。
[0003] 现有的一些设计方案中,给出了在车辆上增加风力发电机的解决办法。在车辆的行驶过程或在有风的地方,风力发电机能够将
风能转变为
电能,对汽车进行充电。虽然在一定程度上解决了汽车在行驶过程中的充电问题,能够提高车辆的续航能力。但是,其中也带来了很多问题,比如,现有风力发电机的
能量转化率不高,紧靠单个风力发电机并不能实现其效果,只会增加车辆的重量;另外,将风力发电机放置于
车身外部,对车辆的造型美观等又造成了影响。
发明内容
[0004] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种车用风力发电装置,所述风力发电装置嵌设于车身内的迎风处,用于向车辆的动力电池充电;所述风力发电装置包括壳体、扇叶、
转轴和发电机,
[0005] 所述发电机的
转子通过所述转轴与所述扇叶连接,所述扇叶设置于所述壳体内;
[0006] 所述壳体设有进风口和出风口,所述出风口的面积不小于所述进风口的面积;所述进风口处的
流体流向与所述转轴的轴线方向垂直,以使得流体沿径向推动所述扇叶。
[0007] 进一步的,所述扇叶包括多个
叶片,所述叶片在第一参考面上的投影面积大于在第二参考面上的投影面积;
[0008] 所述第一参考面与所述流体的流动方向垂直,所述第二参考面与所述流体的流动方向平行。
[0009] 进一步的,所述扇叶还包括固定套筒,所述固定套筒套设于所述转轴上,所述叶片螺旋分布于所述固定套筒的外
侧壁上。
[0010] 进一步的,所述壳体为筒状结构,所述进风口和所述出风口相对设置于所述壳体的侧壁上;
[0011] 所述壳体包括迎风侧壁和背风侧壁,所述进风口设置于所述迎风侧壁的上半部,所述出风口设置于所述背风侧壁的上半部和/或下半部。
[0012] 进一步的,所述进风口的大小沿着所述流体的流动方向逐渐减小。
[0013] 进一步的,所述进风口内设有至少一
块集流板,所述集流板与
水平方向具有第一预设夹
角。
[0014] 进一步的,所述发电机为磁悬浮发电机,所述磁悬浮发电机包括转子、
定子和多个磁
钢,所述定子内设有空腔,多个所述磁钢相对贴合于所述空腔的侧壁上;所述转子套设于所述转轴上,且所述转子位于所述磁钢之间。
[0015] 进一步的,所述风力发电装置还包括第一
支架和第二支架,所述第一支架和所述第二支架分别设置于所述壳体的两侧,用于固定所述风力发电装置。
[0016] 进一步的,所述风力发电装置设置于前
保险杠处的格栅内和/或车身内的
散热器出风的一侧。
[0017] 相应地,本发明还提供了一种车辆,所述车辆包括上述风力发电装置。
[0018] 实施本发明
实施例,具有如下有益效果:
[0019] (1)本发明所述的风力发电装置,尺寸较小能够灵活布置在车辆的各个空间内,能够实现积少成多形成具有一定量级的电量;而且其能够适应不同类型的车辆,具有很好的通用性;
[0020] (2)本发明所述的风力发电装置,其结构本身能够将风能最大化地用于推动扇叶,并且磁悬浮发电机的启动风速小,又进一步提高了风能的转化率;
[0021] (3)并且,所述风力发电装置在进风口处设置了集流板,能够将风迅速聚集流向扇叶;出风口的面积大于进风口的面积,又能够避免在壳体内产生
涡流。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案和优点,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
[0023] 图1是本发明所述风力发电装置的结构示意图;
[0024] 图2是本发明所述风力发电装置的组成结构示意图;
[0025] 图3是本发明所述风力发电装置的结构示意图;
[0026] 图4是本发明所述风力发电装置的结构示意图;
[0027] 图5是本发明所述风力发电装置的部分截面示意图;
[0028] 图6是本发明所述磁悬浮发电机的结构示意图;
[0029] 图7是本发明多个所述风力发电装置的组装结构示意图;
[0031] 图9是本发明所述风力发电装置设置于格栅内时的示意图;
[0032] 图10是本发明所述风力发电装置设置于
散热器横梁上时的示意图。
[0033] 其中,图中附图对应标记为:1-壳体;101-进风口;1011-第一进风口;1012-第二进风口;1013-集流板;102-出风口;1021-第一出风口;1022-第二出风口;1023-第三出风口;1024-第四出风口;103-迎风侧壁;1031-第一侧壁;1032-第二侧壁;104-背风侧壁;1041-第三侧壁;1042-第四侧壁;2-扇叶;201-叶片;202-固定套筒;3-转轴;4-发电机;401-转子;
402-定子;4021-第一定子;4022-第二定子;4023-第一凹槽;4024-第二凹槽;403-磁钢;
404-
轴承;5-格栅;6-第一支架;7-第二支架;8-散热器横梁;9-第一风力发电装置;10-第二风力发电装置;11-第三风力发电装置;12-第四风力发电装置;13-底板;1301-排风口。
具体实施方式
[0034] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0035] 此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且,术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0036] 另外,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037] 实施例:
[0038] 本发明实施例提供了一种车用风力发电装置,所述风力发电装置嵌设于车身内的迎风处,用于向车辆的动力电池充电;所述风力发电装置包括壳体、扇叶、转轴和发电机,[0039] 所述发电机的转子通过所述转轴与所述扇叶连接,所述扇叶设置于所述壳体内;
[0040] 所述壳体设有进风口和出风口,所述出风口的面积不小于所述进风口的面积;所述进风口处的流体流向与所述转轴的轴线方向垂直,以使得流体沿径向推动所述扇叶。
[0041] 可以理解的是,如图3和图4所示,所述出风口102的面积不小于所述进风口101的面积,能够使得风从进风口101进入推动扇叶2转动后迅速排出,避免造成风在壳体1中回旋,产生阻力降低效率。以及,所述进风口101处的流体流向与所述转轴3的轴线方向垂直,能够使风垂直吹向扇叶2上,增大风与扇叶2的
接触面积,从而增大风推动风力发电装置扇叶2的力矩,降低了启动风速。能够达到如下的效果:在相同大小的扇叶2中,受到的力更大;在受力相同的情况下,能够使扇叶2尺寸减少。
[0042] 在一些实施例中,如图1-4所示,所述壳体1为筒状结构,所述进风口101和所述出风口102相对设置于所述壳体1的侧壁上。
[0043] 所述壳体1包括迎风侧壁103和背风侧壁104,所述进风口101设置于所述迎风侧壁103的上半部,所述出风口102设置于所述背风侧壁104的上半部和/或下半部。
[0044] 进一步的,如图5所示,所述壳体1为两端设有开口的筒状结构,所述壳体1由第一侧壁1031、第二侧壁1032、第三侧壁1041和第四侧壁1042合围而成,所述第一侧壁1031和所述第二侧壁1032构成所述迎风侧壁103,所述第三侧壁1041和所述第四侧壁1042构成所述背风侧壁104。
[0045] 进一步的,所述第一侧壁1031位于所述迎风侧壁103的上半部分,所述第二侧壁1032位于所述迎风侧壁103的下半部分;所述第三侧壁1041位于所述背风侧壁104的下半部分,所述第四侧壁1042位于所述背风侧壁104的上半部分。
[0046] 进一步的,如图3和图4所示,所述进风口101包括第一进风口1011和第二进风口1012,所述出风口102包括第一出风口1021、第二出风口1022、第三出风口1023和第四出风口1024;所述出风口102的总面积是所述进风口101的总面积的两倍。
[0047] 进一步的,所述第一进风口1011和所述第二进风口1012设置于所述第一侧壁1031上;所述第一出风口1021和所述第二出风口1022设置于所述第四侧壁1042上,所述第三出风口1023和所述第四出风口1024设置于所述第三侧壁1041上。
[0048] 可以理解的是,风从所述第一进风口1011和所述第二进风口1012进入壳体1内,推动所述扇叶2旋转后向所述第一出风口1021、第二出风口1022、第三出风口1023和第四出风口1024流出。出风口102的总面积大于进风口101的总面积,能够减少风存在壳体1中造成涡流阻力;也有利于风从后方排出,不会影响车辆内部原本结构的布置方式,减小改造成本。
[0049] 进一步的,各个进风口101和各个出风口102的形状可以为方形、圆形或椭圆形;优选为正方形。
[0050] 在一些实施例中,所述进风口101的大小沿着所述流体的流动方向逐渐减小。
[0051] 在一些实施例中,如图5所示,所述进风口101内设有至少一块集流板1013,所述集流板1013与水平方向具有第一预设夹角。
[0052] 进一步的,如图4所示,所述第一进风口1011为方形,其上端和两侧边向
外延伸形成窗口,其下端向内延伸形成所述集流板1013。
[0053] 进一步的,如图5所示,所述集流板1013与水平面具有第一预设夹角α。
[0054] 优选的,所述第一预设夹角α为30°。
[0055] 可以理解的是,所述第一进风口1011的上端可以沿水平方向向外延伸,也可以与水平方向呈一定夹角向外延伸;所述第一进风口1011的两侧边可以沿垂直方向向外延伸,也可以与垂直方向呈一定夹角向外延伸;以使所述第一进风口1011成窗口状或具有外向逐渐扩大的趋势。不论所述第一进风口1011为何形状,都是为了更好地收集汽车前方或者其他地方的风,将风能集中经过进风口101,推动风力发电装置扇叶2旋转。同理,所述第二进风口1012与所述第一进风口1011具有相类似的结构。
[0056] 在一些实施例中,所述扇叶2包括多个叶片201,所述叶片201在第一参考面上的投影面积大于在第二参考面上的投影面积;
[0057] 其中,所述第一参考面与所述流体的流动方向垂直,所述第二参考面与所述流体的流动方向平行。
[0058] 进一步的,如图5所示,所述扇叶2包括固定套筒202和若干叶片201,所述叶片201沿着所述固定套筒202的外侧壁周向分布
[0059] 优选的,如图2所示,所述叶片201呈螺旋状分布于所述固定套筒202的外侧壁上。该螺旋状的叶片201结构,其在所述第一参考面上的投影面积大于其在所述第二参考面上的投影面积;其中,第一参考面与所述流体的流动方向垂直,此处,也可以指所述固定套筒
202的轴线所在的平面;第二参考面与所述流体的流动方向平行,此处,也可以指与所述固定套筒202的轴线垂直的平面。因此,该结构将传统的风力发电装置从轴向进出风的形式变为从径向进出风,并且该结构能够尽量减小扇叶2的径向尺寸,从而现实整体尺寸的减小,便于在车身内的小空间内布置。
[0060] 在以上的描述中,给出了一种壳体1的实施方式,以及能够与该壳体1配合使用的扇叶2的实施方式。该壳体1和该扇叶2配合使用时,风从所述第一进风口1011和所述第二进风口1012流入壳体1内,从而沿着所述扇叶2的径向推动所述扇叶2转动,并且风垂直吹向所述叶片201,增大了风与叶片201的接触面积。另外,该扇叶2的叶片201在径向上的面积大于轴向上的面积,增大其受到风推力的有效面积;整体上增大风推动风力发电装置扇叶2的力矩,降低了启动风速;还有利于缩小该扇叶2的尺寸,便于风力发电装置在车辆内的布置,当然也能够在车辆内布置多个风力发电装置,由此虽然单个风力发电装置的发电电量不大,但是将多个风力发电装置的发电电量汇集,则实现给整车供电。风推动所述扇叶2转动后,从所述第一出风口1021、第二出风口1022、第三出风口1023和所述第四出风口1024排出,出风面积大于进风面积能够避免涡流的产生。而且该出风口102的面积接近于背风侧壁104的整个面积,安装于车辆内后,其排出的风也能够在一定程度上为后侧的器件进行散热。
[0061] 在一些实施例中,在不造成涡流的前提下,所述出风口102还可以设置于所述背风侧壁104的中下侧,以使风能够从中下侧排出。当其装配于车身内时,比如装配于车辆前保险杠的格栅5下侧时,进风口101与格栅5连通,出风口102能够与底盘连通,使风能够从车辆的下侧排出。
[0062] 在一些实施例中,所述发电机4为磁悬浮发电机4,如图6所示,所述磁悬浮发电机4包括转子401、定子402和多个磁钢403,所述定子402内设有空腔,多个所述磁钢403相对贴合于所述空腔的侧壁上;所述转子401套设于所述转轴3上,且所述转子401位于所述磁钢403之间。
[0063] 进一步的,如图6所示,所述定子402包括第一定子4021和第二定子4022,所述第一定子4021内设有第一凹槽4023,所述第二定子4022内设有第二凹槽4024,所述第一凹槽4023和所述第二凹槽4024构成所述空腔。
[0064] 进一步的,所述第一凹槽4023的内表面贴合有磁钢403,所述第二凹槽4024的内表面有磁钢403;所述第一定子4021和所述第二定子4022连接后,所述第一凹槽4023内的磁钢403和所述第二凹槽4024内的磁钢403相对分布。
[0065] 进一步的,所述转子401套设于所述转轴3的一端,所述转轴3的另一端与所述扇叶2连接。
[0066] 进一步的,所述转轴3与所述定子402之间设有轴承404。
[0067] 上述磁悬浮发电机4采用双层上下转子401盘
永磁体磁极布置方式,在满足功率要求的情况下,最大限度减少了径向尺寸,进一步减小风力发电装置的整体尺寸。并且其磁阻小,降低了启动阻力对启动风速的影响,相应的,需要的启动风速小,同等风力下,转子401切割
磁场更快,产生的电能更多。
[0068] 将磁悬浮发电机4与上述壳体1和上述扇叶2结合使用,能够将风力发电装置的整体尺寸设计在长度范围为200~210mm,宽度范围为150~160mm,高度范围为120~130mm内;其增大了进风流速以及增大了风推动风力发电装置扇叶2的力矩,降低了启动风速,风力变大克服了磁悬浮发电机4的磁阻和转子401
摩擦力,使风力发电机4扇叶2转速更高,转子401切割磁场更快,产生电能更多。
[0069] 在一些实施例中,所述风力发电装置还包括第一支架6和第二支架7,所述第一支架6和所述第二支架7分别设置于所述壳体1的两侧,用于固定所述风力发电装置。
[0070] 进一步的,如图1所示,装配好的所述风力发电装置从一端至另一端,依次为第一支架6、壳体1、磁悬浮发电机4和第二支架7,其中,扇叶2设置于壳体1内。
[0071] 进一步的,该风力发电装置的整体布置方式还可以为,将所述扇叶2和所述磁悬浮发电机4设置于壳体1内,所述第一支架6和所述第二支架7分别设置于所述壳体1的两侧。
[0072] 进一步的,为了便于安装和
定位,所述壳体1的外侧壁上还设有若干安装孔。
[0073] 进一步的,如图1-4所示,所述壳体1的顶部、顶部和中下部设有安装孔,所述安装孔从外侧壁的一端贯穿至另一端。
[0074] 在一些实施例中,如图9所示,所述风力发电装置设置于前保险杠处的格栅5内。
[0075] 在一些实施例中,如图10所示,所述风力发电装置设置于车身内的散热器出风的一侧,与散热器横梁8连接。
[0076] 在一些实施例中,所述风力发电装置设置于前保险杠处的格栅5内和车身内的散热器出风的一侧。
[0077] 进一步的,如图7所示,所述风力发电装置有四个,分别为第一风力发电装置9、第二风力发电装置10、第三风力发电装置11和第四风力发电装置12;
[0078] 所述第一风力发电装置9、所述第二风力发电装置10、所述第三风力发电装置11和所述第四风力发电装置12并列设置于车辆前保险杠处的格栅5内;
[0079] 所述第一风力发电装置9、所述第二风力发电装置10、所述第三风力发电装置11和所述第四风力发电装置12分别与所述动力电池连接,且为并联。
[0080] 所述第一风力发电装置9、所述第二风力发电装置10、所述第三风力发电装置11和所述第四风力发电装置12能够将风能转化为电能存储在动力电池中;并且上述四个风力发电装置采用并联的方式与所述动力电池连接,如若单个风力发电装置出现问题,其他风力发电装置也能够正常工作,对动力电池进行充电,维持整个系统的正常工作。
[0081] 进一步的,所述第一风力发电装置9、所述第二风力发电装置10、所述第三风力发电装置11和所述第四风力发电装置12都固定于底板上,所述底板13上设有四个排风口1301,各个风力发电装置与相应的排风口相对。
[0082] 进一步的,所述底板13由一平板弯折成“Z”形结构。
[0083] 进一步的,所述底板13包括第一安装面和第二安装面,所述排风口有多个;多个所述排风口均匀设置于所述第一安装面上,所述第二安装面与车辆的散热器下横梁8连接。
[0084] 相应地,本发明还提供了一种车辆,所述车辆包括上述的风力发电装置。
[0085] 进一步的,根据相应的设计需求,所述风力发电装置还可以具体为励磁涡流风力发电机4、励磁轴流风力发电机4和磁悬浮轴流风力发电机4。
[0086] 以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。