风力机5包括中心轴506，所述中心轴506穿出所述风能浓缩装置4两边的通孔；所述发电机2包括发电机轴201，所述发电机轴201 —端与第一轴承I连接，另一端与所述中心轴506通过第二轴承3连接，所述中心轴506末端与第三轴承6连接。
[0036]所述第二轴承3为永磁轴承，具有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。
[0037]所述第一轴承I和第三轴承6为滚动轴承，在所述风力机5和所述发电机2各一端安装滚动轴承可以约束整个系统轴向位置。
[0038]通过这种一个磁力轴承、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。
[0039]如图2所示，所述风力机5为H型垂直轴风力机。 如图3所示，所述风力机5包括4片位置关系两两对称的所述升力型叶片501，所述升力型叶片501为NACA0018型叶片；所述风力机5还包括2片位置关系相互对称的阻力型叶片502，所述阻力型叶片502为C型叶片。
[0040]如图4所示，所述风力机5还包括上盖板503和下盖板504 ;所述中心轴506贯穿所述上盖板503和下盖板504 ;所述升力型叶片501 —端通过连接板505与所述上盖板503固定连接，另一端通过所述连接板505与所述下盖板504固定连接。
[0041]所述风力机5还包括阻力型叶片502，所述阻力型叶片502固定在所述中心轴506上，所述阻力型叶片502的一端与所述上盖板503固定连接，另一端与所述下盖板504固定连接。
[0042]所述升力型叶片501和所述阻力型叶片502的设计是将升阻力互补原理来提高垂直轴风力机启动性和实际运行性能；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，但并不限于此。
[0043]如图5和6所示，所述连接板505设有滑槽5052，所述滑槽5052内安装有滑块5051和弹簧5053，所述弹簧5053 —端与所述滑槽5052固定连接，另一端与所述滑块5051固定连接。所述弹簧5053限制所述滑块5051在所述滑槽5052内的滑动。
[0044]所述连接板505有8个，在每个连接板505上设计一个所述滑块5051，所述滑块5051会随着所述风力机5的转速提高逐渐由中心向外滑移，增加了风力机输出力矩。可提高同等转速下风力机的输出力矩。
[0045]所述风力机5为碳纤维制成的风力机，具有轻质及出众的抗疲劳优点。
[0046]所述发电机2为小型永磁交流发电机，具有性能稳定、成本低、转速匹配好、出功效率优良等特点。
[0047]如图7所示，所述风能浓缩装置4为入口 401和出口 402宽，中间窄的管道，安装在汽车前舱8内，所述入口 401位于汽车进气格栅7的后方，所述出口 402位于汽车前舱底部801。所述风能浓缩装置4将进入所述汽车前舱8内的气流导出，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开口宽中间窄的结构，起到整流和增速作用，对流场进行优化，提尚风能回收效率。
[0048]本发明的工作方法如下:
电动汽车行驶时，气流从所述汽车进气格栅7进入所述汽车前舱8时，首先经过所述入口 401被引入到所述风能浓缩装置4中，利用所述风能浓缩装置4的整流和增速作用，对流场进行优化；经过优化的气流流至所述升力型叶片501和两片阻力型叶片502，带动所述风力机5旋转，所述发电机2在所述风力机5的带动下开始工作，实现风能向电能的转化；随着所述风力机5转速的变化，所述滑块5051在所述弹簧5053的约束下在所述滑槽5052内滑动，提高了相同转速下风力机的输出力矩；气流流过所述风力机5后，通过所述出口 402流出所述汽车前舱底部801。
[0049]本发明从降低汽车风阻入手，对气流能量进行回收转化为电能，制造成本低、结构紧凑，同时重量轻，将风能回收后有有效的提高了电动汽车续航里程。
[0050]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，包括发电机(2)、风能浓缩装置(4)和风力机(5)；所述风能浓缩装置(4)为入口(401)和出口(402)宽，中间窄的管道，安装在汽车前舱(8)内，所述入口(401)位于汽车进气格栅(7)的后方，所述出口(402)位于汽车前舱底部(801)； 所述风力机(5 )安装在所述风能浓缩装置(4 )中间，所述风力机(5 )包括中心轴(506 )，所述中心轴(506)穿出所述风能浓缩装置(4)两边的通孔；所述发电机(2)包括发电机轴(201)，所述发电机轴(201) —端与第一轴承(I)连接，另一端与所述中心轴(506 )通过第二轴承(3 )连接，所述中心轴(506 )末端与第三轴承(6 )连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述风力机(5)为H型垂直轴风力机，包括升力型叶片(501)、上盖板(503)和下盖板(504)； 所述中心轴(506)贯穿所述上盖板(503)和下盖板(504)； 所述升力型叶片(501) —端通过连接板(505)与所述上盖板(503)固定连接，另一端通过所述连接板(505)与所述下盖板(504)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述连接板(505)设有滑槽(5052)，所述滑槽(5052)内安装有滑块(5051)和弹簧(5053)，所述弹簧(5053) —端与所述滑槽(5052)固定连接，另一端与所述滑块(5051)固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述风力机(5 )还包括阻力型叶片(502 )，所述阻力型叶片(502 )固定在所述中心轴(506 )上，所述阻力型叶片(502)的一端与所述上盖板(503)固定连接，另一端与所述下盖板(504)固定连接。
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述升力型叶片(501)的数量为4片，位置关系两两对称；所述阻力型叶片(502)的数量为2片，位置关系相互对称。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述风力机(5)为碳纤维制成的风力机。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述第二轴承(3)为永磁轴承。
8.根据权利要求1所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述第一轴承(I)和第三轴承(6)为滚动轴承。
9.根据权利要求1所述的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，其特征在于，所述发电机(2)为永磁交流发电机。
【专利摘要】本发明属于风能利用领域的一种电动汽车迎面气流能量回收装置，发电机、风能浓缩装置和风力机；风能浓缩装置为两端入口和出口宽、中间窄的管道，安置在汽车前舱内，入口位于汽车进气格栅后方，出口设置在汽车前舱底部；风力机安装在风能浓缩装置中，发电机和风力机通过永磁轴承连接，风力机和发电机的末端分别与滚动轴承连接；风力机为升力型叶片和阻力型叶片相结合，提高风力机启动性能和实际运行性能；电动汽车行驶时，从进气格栅进入汽车前舱的气流首先被引入到风能浓缩装置中，通过浓缩装置的整流和增速作用进行流场优化；经过优化过的气流流至风力机叶片，带动风力机旋转，发电机在风力机的带动下开始工作，实现风能向电能的转化。
【IPC分类】B60L8-00, F03D11-00, F03D3-04, F03D3-06, F03D9-00
【公开号】CN104653405
【申请号】CN201510072127
【发明人】江浩斌, 李傲雪, 马世典
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月12日