[发明专利]一种电动汽车迎面气流能量回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及风能利用领域，特别涉及一种电动汽车迎面气流能量回收装置。

背景技术

面对日益严峻的环境与能源危机，世界各国大都将汽车工业未来发展转向了节能环保为特色的新能源汽车。我国政府也在进入21世纪后，十分重视发展新能源汽车，国家政策明显开始向纯电动汽车倾斜。

电动汽车受到重点扶持的发展方向是明确的，但电动汽车发展面临的现实性问题很多，比如续航里程不足、缺少足够的充电站等等。对于中国的消费者而言，在购买电动汽车时续航里程是一个重要的考虑因素。阻碍续航里程增加的一个重要原因是成本，另外一个阻碍续航里程增加的因素是电池的能量密度。

针对目前电动汽车续航里程短的问题，申请号为201010219612.1的专利提出一种车载式涵道风力发电机，申请号为201010187957.3的专利提出一种“C”字形阻力型桨叶车载风力发电机。然而，在电动汽车上进行风能向电能转化的过程中首先要解决的问题是能否进行转化，若为了收集风能而大幅增加汽车的气动阻力，这样的风能回收是不可行的。

电动汽车行驶时，从进气格栅进入前舱的气流被称为内流阻力。研究表明，内流阻力约占汽车总气动阻力的10%-18%，主要是由于气流通过车辆的冷却系统引起的。由于电动汽车的特殊构造，若改善电动汽车前舱内部流场结构不仅可以减少内流阻力，同时可以将气流能量回收利用以增加电动汽车续航里程。

同时，风力发电由于其技术发展比较成熟，近些年在中国发展迅速。小型风力发电机具有运行维护成本低、结构选择灵活、使用及维护简便和适用范围广等特点，在电动汽车气流能量回收方面有较大的运用空间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车迎面气流能量回收装置，从降低汽车风阻入手，对气流能量进行回收转化为电能，以提高电动汽车续航里程。

本发明通过以下技术方案实现：一种电动汽车迎面气流能量回收装置，包括发电机风能浓缩装置和风力机；

所述风能浓缩装置为入口和出口宽，中间窄的管道，安装在汽车前舱内，所述入口位于汽车进气格栅的后方，所述出口位于汽车前舱底部；所述风能浓缩装置起到气流的局部加速和整流过滤作用，提高风能回收效率；

所述风力机安装在所述风能浓缩装置中间，所述风力机包括中心轴，所述中心轴穿出所述风能浓缩装置两边的通孔；

所述发电机包括发电机轴，所述发电机轴一端与第一轴承连接，另一端与所述中心轴通过第二轴承连接，所述中心轴末端与第三轴承连接。

上述方案中，所述风力机为H型垂直轴风力机，包括升力型叶片、上盖板和下盖板；所述中心轴贯穿所述上盖板和下盖板；所述升力型叶片一端通过连接板与所述上盖板固定连接，另一端通过所述连接板与所述下盖板固定连接。

进一步的，所述连接板设有滑槽，所述滑槽内安装有滑块和弹簧，所述弹簧一端与所述滑槽固定连接，另一端与所述滑块固定连接，所述滑块在所述风力机旋转时在所述滑槽内滑动。

进一步的，所述风力机还包括阻力型叶片，所述阻力型叶片固定在所述中心轴上，所述阻力型叶片的一端与所述上盖板固定连接，另一端与所述下盖板固定连接。

进一步的，所述风力机包括4片位置关系两两对称的所述升力型叶片，所述升力型叶片为NACA0018型叶片；所述风力机包括2片位置关系相互对称的所述阻力型叶片，所述阻力型叶片为C型叶片。

上述方案中，所述风力机为碳纤维制成的风力机。

上述方案中，所述第二轴承为永磁轴承。

上述方案中，所述第一轴承和第三轴承为滚动轴承。

上述方案中，所述发电机为永磁交流发电机。

本发明的有益效果是：

本发明通过所述风能浓缩装置将进入电动汽车前舱内的气流导出前舱，降低了电动汽车行驶时的风阻；所述风能浓缩装置设计成两端宽中间窄的结构，起到整流和增速作用，对流场进行优化，不使用其它动力源就可提高风能回收效率。

本发明通过所述升力型叶片和所述阻力型叶片的设计，将升阻结合的原理应用于垂直轴风力机，可提高风力机启动性能和实际运行性能；4片升力型叶片和两片阻力型叶片相互配合起到降低启动力矩和提高风能转化效率的效果最优；在所述连接板上添加滑块，可提高同等转速下风力机的输出力矩；

本发明通过一个磁力轴承、两个机械轴承的支承方式，减小了风力机的启动风速和启动力矩；所述永磁轴承利用磁悬浮轴承的无摩擦、无磨损的优点达到降低发电机的启动阻力矩和启动风速的目的；在所述风力机和所述发电机各一端安装滚动轴承可以约束整个系统轴向位置。