專利名稱：風洞氣流發(fā)動機、風洞氣流發(fā)電機及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用風洞內氣流為動力產(chǎn)生機械能的風洞氣流發(fā)動機，和 以此風洞氣流發(fā)動機為原動力的風洞氣流發(fā)電機及其應用。
技術背景利用氣體流動產(chǎn)生的正氣壓將風能轉換為機械能和電能的技術己廣為應 用，如風車、自然風力發(fā)電機。但是，傳統(tǒng)的風能利用技術中存在以下缺陷 ①只利用了自然氣流形成的正壓力產(chǎn)生的能量，而氣流在某種特定條件下可以 產(chǎn)生對物質形成拉力的負氣壓所具有的能量沒有被充分利用和轉換；②在目前 的風能利用中，人們主要利用的是自然氣流流速產(chǎn)生的能量，收獲和轉換能量 的多少完全取決于大氣的自然風速，對大氣能量的利用還處于被動狀態(tài)，與原 始農業(yè)一樣，有點"望天收"，能量轉換率低，能量轉換不穩(wěn)定，不能按人的意 志來決定氣流能量的做功功率，這些缺陷極大地限制了風能利用的領域和方法。氣體流動所具有的能量(E)是由氣壓(P)與氣體流量(L)的乘積所決定 的，即E=PL。又因為氣壓(P)是由氣體密度(p)和氣流速度(v)決定的， 即P= (1/2) pv2;而氣體流量(L)是由氣體流過的截面面積(A)和氣流速度 (v)決定的，即L-Av。因此，我們可以知道氣體流動所具有的能量(E)本質 上是由氣體密度(p)、氣體流過的截面面積(A)、氣流速度(v)決定的，即E=(l/2) pAv3。其中，氣流速度v是對能量E大小影響最大、最敏感、最有決定性的要 素。風洞是人們常用的研究物體的空氣動力特性的實驗設備，實驗時把模型或 實物置于風洞中，利用人造氣流，測定并研究空氣在物體周圍流動時所產(chǎn)生的 作用。.風洞還有一個特點就是風洞外部氣流可以在風洞出氣口形成負氣壓，對 風洞內的空氣產(chǎn)生拉力，使風洞內的空氣同時收到進氣口正氣壓推力和出氣口 負氣壓拉力的同向共同作用，致使風洞內空氣的流速高于風洞外的氣流，因此 風洞內相同時間內氣流能量也遠高于風洞外同截面氣流的能量，即風洞內氣流 做功功率高于風洞外氣流做功功率。風洞的這一特點目前并沒有被人們在能源 開發(fā)領域充分利用。從運動的相對性可以知道，當物體運動時，其周圍環(huán)境空氣也相對于物體 做反向運動，因此要在風能利用中獲得穩(wěn)定的高能量氣流、可以采用讓能量收集與轉換裝置做高速運動，以獲得相對運動的高速、高能量氣流的方式來實現(xiàn)。 但是，相對于物體做高速運動的氣流對物體產(chǎn)生的是阻力，氣流的高能量是物 體運動需要克服的阻力能量，它將極大地消耗掉支持物體運動的動能，因此以 傳統(tǒng)的方式讓風力發(fā)電裝置做高速運動，所獲得和轉換的電能根本不足以彌補 其維持運動所消耗的能量，這也是利用相對運動產(chǎn)生高能量氣流的方法不能被 應用于實踐的原因。 發(fā)明內容為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用風洞可以在進、 出氣口產(chǎn)生正、負氣壓而導致風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做功功率特 點，并以此設計的一種可以利用風洞氣流做功產(chǎn)生機械能的風洞氣流發(fā)動機和 以此風洞氣流發(fā)動機為原動力的風洞氣流發(fā)電機及其應用，從而實現(xiàn)比葉輪在 自然環(huán)境中利用自然風力發(fā)電功率更高。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術方案來實現(xiàn)的 一種風洞氣流發(fā)動機，其特征在于由用于加速氣流的風洞1和將風能轉換 為機械能的氣流發(fā)動裝置構成，氣流發(fā)動裝置通過軸承4安裝在風洞1內；所 述的風洞1的殼體為剛性通道，通道由一個進氣口 6和分別位于兩側和尾部的 出氣口 7構成，位于風洞兩側的出氣口呈飛機翼狀從通道殼體兩側向外延展；所述的氣流發(fā)動裝置在風洞l內的安裝位置1位于風洞進氣口 6與出氣口 7之間的空間內。前述的風洞氣流發(fā)動機，其特征在于所述的氣流發(fā)動裝置包括葉片3、葉輪 軸9、傳動齒輪組5與傳動軸2;葉片3通過葉輪軸9與傳動齒輪組5連接；傳動齒輪組5與傳動軸2連接；傳動軸2 —端伸出風洞1殼體的外面；氣流發(fā)動裝置通過傳動軸2與軸承4與風洞1連接；葉片3迎面朝向進氣口 6。前述的風洞氣流發(fā)動機，其特征在于所述的風洞1的殼體除進氣口 6、出氣 口7開放外，其余各部分均密閉。一種利用前述的風洞氣流發(fā)動機作為源動力的風洞氣流發(fā)電機，包括有發(fā)電機8，其特征在于所述的發(fā)電機8的轉子通過傳動軸2與風洞氣流發(fā)動機連接， 將發(fā)電機8與風洞氣流發(fā)動機結合成為一個整體。一種利用前述的風洞氣流發(fā)電機作為電動運輸機械動力能源的應用方法，其特征在于包括以下應用條件(1)將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動運輸機械上，風洞氣流發(fā)電機風洞的進氣口位于電動運輸機械的頭部，出氣口位于電動運輸機械的體身兩側和尾部；(2) 將安裝于電動運輸機械的風洞氣流發(fā)電機通過電控單元電氣接入電動 運輸機械的電氣控制總線，成為電動運輸機械多能源總成管理系統(tǒng)的一個子系 統(tǒng)，所發(fā)電能輸送路徑由電動運輸機械的能源管理系統(tǒng)發(fā)出指令調度；(3) 安裝于電動運輸機械的風洞氣流發(fā)電機所發(fā)電能供應給電動運輸機械 的電動機消耗，在風洞氣流發(fā)電機發(fā)電功率高于電動機電能消耗功率時，根據(jù) 多能源總成管理系統(tǒng)的調度指令將富余電能提供給電動運輸機械的蓄電池充 電。一種利用前述的風洞氣流發(fā)電機作為公共電網(wǎng)發(fā)電設備的應用方法，其特 征在于包括以下應用條件(1) 將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動車上，風洞氣流發(fā)電機風洞的進氣口位于 電動車的頭部，出氣口位于電動車的體身兩側和尾部(2) 所述的電動車設置為具有圓形固定運動軌道的、在固定軌道上作周而 復始圓周運動的機械；(3) 將安裝于電動車的風洞氣流發(fā)電機通過發(fā)電機能源管理系統(tǒng)分別接入 公共電網(wǎng)輸電線路和電動車的電氣控制總線；(4) 將風洞氣流發(fā)電機和發(fā)電機能源管理系統(tǒng)組成的系統(tǒng)設置為電動車多 能源總成管理系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，所發(fā)電能輸送路徑由電動車的多能源總成管 理系統(tǒng)發(fā)出指令調度；(5) 安裝于電動車的風洞氣流發(fā)電機所發(fā)電能輸送給公共電網(wǎng)，在風洞氣 流發(fā)電機發(fā)電功率高于對公共電網(wǎng)電能輸出設計功率時，根據(jù)多能源總成管理 系統(tǒng)的的調度指令將富余電能輸送給電動車的電動機消耗。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用風洞可以在進、出氣口產(chǎn)生正、負氣壓而導致風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做功功率的特點，將發(fā)電機的氣流 發(fā)動裝置安裝在風洞內，使得本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機發(fā)電功率高于氣流發(fā)動 裝置在自然環(huán)境的風力發(fā)電機，從而提高了能量轉換率。


圖1是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)動機的立面圖；圖2是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)動機的俯視圖；圖3是本發(fā)明的圖1中的風洞氣流發(fā)動機的A-A向剖面圖；圖4是本發(fā)明的圖2中的風洞氣流發(fā)動機的B-B向剖面圖；圖5是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機俯視圖；圖6是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機立面圖；圖7是本發(fā)明的圖6中的風洞氣流發(fā)電機的C-C向剖面圖； 圖8是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機應用于電動運輸機械的能源管理系統(tǒng)關系 示意圖；圖9是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機應用于公共電網(wǎng)發(fā)電設備的能源管理系統(tǒng) 關系示意圖。
具體實施方式
圖1是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)動機的立面圖；圖2是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)動 機的俯視圖；圖3是本發(fā)明的圖1中的風洞氣流發(fā)動機的A-A向部面圖；圖4 是本發(fā)明的圖2中的風洞氣流發(fā)動機的B-B向剖面圖.；圖5是本發(fā)明的風洞氣 流發(fā)電機俯視圖；圖6是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機立面圖；圖7是本發(fā)明的圖6 中的風洞氣流發(fā)電機的C-C向剖面圖。其中圖中1、風洞，2、傳動軸，3、葉片，4、軸承，5、傳動齒輪組，6、 風洞進氣口， 7、風洞出氣口， 8、發(fā)電機，9、葉輪軸。本發(fā)明的風洞氣流發(fā)動機由用于加速氣流的風洞1和將風能轉換為機械能 的氣流發(fā)動裝置構成，氣流發(fā)動裝置的葉片3通過葉輪軸9連接傳動齒輪組5， 并且通過傳動齒輪組5與傳動軸2連接成為一個整體裝置；風洞1是一個擁有 進氣口 6和出氣口 7的剛性殼體，除進氣口 6和出氣口 7開放外，風洞殼體為 封閉體，出氣口 7分別位于風洞的兩側和尾部，兩側出氣口呈飛機翼狀向外延 展；由葉片3、葉輪軸9、傳動齒輪組5、傳動軸2組成的氣流發(fā)動裝置安裝于 風洞1殼體內，置于進氣口與出氣口之間的空間，葉片3迎面朝向進氣口6，傳 動軸2伸出風洞1的殼體，傳動軸2通過軸承4與風洞殼體連接成為整體，使 氣流發(fā)動裝置與風洞1結合成為一個整體裝置。當環(huán)境空氣流過本發(fā)明的風洞氣 流發(fā)動機時，位于進氣口6截面的氣流對風洞內的空氣形成正氣壓，產(chǎn)生推力； 經(jīng)過出氣口 7的氣流對風洞內的氣流形成負氣壓，產(chǎn)生拉力。風洞1內的空氣 在正、負氣壓的共同作用下，在風洞內加速流動。風洞外的空氣從進氣口 6進 入風洞，推動葉片3轉動后，從出氣口 7流出風洞；葉片3的轉動通過葉輪軸9、 傳動齒輪組5傳遞給傳動軸2，帶動傳動軸2轉動，從而將風能轉換為機械能。 本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機由風洞氣流發(fā)動機和發(fā)電機8構成。風洞氣流發(fā)動 機的傳動軸2伸出風洞殼體的一端連接發(fā)電機8的轉子，將風洞氣流發(fā)動機與 發(fā)電機結合成一個整體，讓風洞氣流發(fā)動成為發(fā)電機的原動力。當風洞外氣流 進入風洞時，氣流從進氣口 6推動葉片3轉動，從出氣口 7流出，將風能轉換 為機械能，機械能通過傳動齒輪組5傳遞給傳動軸2，傳動軸2再將機械能傳遞給發(fā)電機，帶動發(fā)電機轉子轉動，產(chǎn)生電能。本發(fā)明的風洞氣流發(fā)動機由于將使風能轉換為機械能的氣流發(fā)動裝置(葉 片、傳動軸、傳動齒輪組)安裝在風洞內，而風洞內氣流由于受進、出氣口正、 負氣壓的共同作用致使做功功率高于風洞外氣流，因此風洞內的氣流發(fā)動裝置 將風能轉換為機械能的做功功率也比其在風洞外高，從而使得可以在同等環(huán)境 下，轉換更多的機械能。同樣，以此風洞氣流發(fā)動機為原動力的風洞氣流發(fā)電 機，也因為轉子的動力源部分置于風洞內，可以比動力源(轉子葉輪)在風洞 外發(fā)電功率更高。此外，由于人造風洞是一個可移動裝置，并且人造風洞的內 部能量轉換功率比風洞外部高，因此可以實現(xiàn)通過人造風洞相對于環(huán)境空氣做 高速運動來捕獲更多的風能并轉換更多的電能，從而提高能量轉換功率，進而 將風能利用的領域和方法擴展至更多方面。本發(fā)明利用風洞氣流發(fā)電機風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做功功率 的特點，將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動運輸機械，成為電動運輸機械的動力能 源和為蓄電池充電的電力能源。其應用方法如下1、 將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動運輸機械上，風洞進氣口設置于運輸機械 正面(迎風面，如車頭)出氣口位于運輸機械兩側和尾部。2、 將風洞氣流發(fā)電機通過發(fā)電機ECU (電控單元Engine Controlunit)接入 電動運輸機械的CAN (Controller Area Network)總線，所發(fā)電能由多能源總成 管理系統(tǒng)協(xié)調控制。3、 風洞氣流發(fā)電機所發(fā)電能在多能源總成管理系統(tǒng)的調度下首先提供給電 動機使用，在風洞氣流發(fā)電機發(fā)電功率高于電動機電能消耗功率時，根據(jù)多能 源總成管理系統(tǒng)的調度指令多余電能再提供給蓄電池充電。具體如下(1) 當發(fā)電機發(fā)電功率小于電動機電能消耗功率時，多能源總成管理系統(tǒng) 發(fā)出指令給電池子系統(tǒng)，由電池子系統(tǒng)向電動機輸出差額電能；隨著發(fā)電機發(fā) 電功率的逐漸提升，多能源總成管理系統(tǒng)指令電池子系統(tǒng)逐步減少對電動機的 供電。(2) 當發(fā)電機發(fā)電功率等于電動機電能消耗功率時，多能源總成管理系統(tǒng) 發(fā)出指令給電池子系統(tǒng)，停止電池子系統(tǒng)向電動機供電。(3) 當發(fā)電機發(fā)電功率大于電動機電能消耗功率時，多能源總成管理系統(tǒng) 給風洞氣流發(fā)電機子系統(tǒng)發(fā)出指令，將超出電動機電能消耗功率部分的富余電能分配給電池子系統(tǒng)，為蓄電池充電。圖8是本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機應用于電動運輸機械的能源管理系統(tǒng)關系 示意圖電動運輸機械中所有子系統(tǒng)通過CAN (Controller Area Network)總線向多能源總成管理系統(tǒng)發(fā)送子系統(tǒng)運行信息，同時接受多能源總成管理系統(tǒng)的控制命 令。 '風洞氣流發(fā)電機安裝于電動運輸機械，成為其能源系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。風 洞氣流發(fā)電機子系統(tǒng)由風洞氣流發(fā)電機和發(fā)電機ECU (電控單元Engine Control Unit組成。風洞氣流發(fā)電機通過發(fā)電機ECU接入CAN總線，在向電動機輸送 電能的同時，向多能源總成管理系統(tǒng)發(fā)送發(fā)電功率信息；多能源總成管理系統(tǒng) 根據(jù)發(fā)電功率信息、電動機電能消耗功率信息、行駛狀況信息等，按預定算法 推理、計算，向電池子系統(tǒng)發(fā)出對電動機供電的命令、調整供電功率的命令或 停止供電的命令，或向風洞氣流發(fā)電機子系統(tǒng)發(fā)出將電動機消耗不了的富余電 能輸送給電池子系統(tǒng)，為蓄電池充電的命令。將本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機應用于電動運輸機械，作為其動力能源具有以 下優(yōu)點(以汽車為模型表述)'1、 節(jié)能、開源、環(huán)保。(1) 汽車能量消耗中約有70%的能量是用于克服空氣阻力的，即對抗阻力空 氣的做功。安裝了風洞氣流發(fā)電機的汽車，迎面的阻力氣流由于在進氣口部分 是穿過風洞的，對汽車運行的阻力因此而減小，汽車也因減少了需要克服的阻 力而降低了對能量的消耗。(2) 由于將原本是阻礙汽車運動的氣流轉化為推動葉片轉動的動能，進而 發(fā)電作為汽車運動的動能，因此減少了對外界能源輸入的需求和消耗，充分開 發(fā)利用了自然可再生能源一風能，進一步實現(xiàn)了新能源的開發(fā)和利用。由于風 能的利用是完全無污染的，因此是環(huán)保的。2、 利用運動相對性原理，實現(xiàn)在汽車運動中以自發(fā)電為運動提供電能，降 低對電池性能的要求，降低整車制造成本。風洞氣流發(fā)電機安裝在汽車上，汽車運動時，環(huán)境空氣相對于汽車做反向 運動，即相對于風洞氣流發(fā)電機做反向運動，形成氣流，空氣流動的速度與汽 車運動的速度正相關，由于風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流，并且氣流能 量的提升是以速度(v)的立方倍數(shù)增長的，因此存在一個發(fā)電機發(fā)電功率等于電 動機電能消耗功率的車速臨界值(Vk)，當汽車速度V<Vk時，發(fā)電機發(fā)電功率<電動機電能消耗功率；而V〉Vk時，發(fā)電機發(fā)電功率〉電動機電能消耗功率，這時就可以產(chǎn)生富余電能為蓄電池充電。因此應用了本發(fā)明方法的電動汽 車，可以在利用阻力氣流發(fā)電實現(xiàn)電能的自給自足的同時，實現(xiàn)能源供應的部 分自我循環(huán)。傳統(tǒng)的電動汽車要求電池具有高容量、高能量、高功率，但應用本發(fā)明方 法的電動汽車在汽車行駛的過程中，發(fā)電機會有一段時間為蓄電池充電，補充 電能，因此對電池容量、能量、功率等方面要求不高。傳統(tǒng)的電動汽車高性能 電池在整車成本中占了較大的比重，如果應用了本發(fā)明的方法就可以降低對電 池性能的依賴和要求，就會降低電動汽車的整車制造成本。3、降低電動汽車使用成本，提高電動汽車普及能力。電動汽車普及難度大，特別是純電動汽車普及難度更大的原因，除了前面 所說的電池性能、電池及整車成本問題外，能源補充困難也是一個重要原因。一般標準蓄電池標準充電時間為1.4小時，高速充電時間為3小時，最近的技術 開發(fā)成果可將電池充電的時間縮短到1小時，但即使是1小時，對用車者來說 也是難以承受的能源補充時間。而使用本發(fā)明的方法制造的電動汽車，由于在車速超過臨界車速Vk值時， 可以邊行使邊為蓄電池充電，因此幾乎可以在蓄電池初次充電后不用再在使用 過程外另外充電，消除了使用者補充能源困難和補充能源等待時間過長的問題。 同時由于利用風能發(fā)電沒有成本，而蓄電池在汽車投入使用后以風力發(fā)電補充 能源，不用再向公共電網(wǎng)買電，因此對應用了本發(fā)明方法的汽車使用者來說沒 有汽車使用成本，這進一步可以提高電動汽車的現(xiàn)實普及性。'另外，本發(fā)明利用風洞氣流發(fā)電機風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做 功功率的特點，讓風洞氣流發(fā)電機既能為自己運動提供部分電能，又能向公共 電網(wǎng)輸出電能。其應用方法如下1、 將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動車上，成為其能源系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)；同 時連接公共電網(wǎng)，成為公共電網(wǎng)的發(fā)電設備。風洞氣流發(fā)電機子系統(tǒng)由風洞氣 流發(fā)電機和發(fā)電機能源管理系統(tǒng)組成。風洞進氣口設置于車頭正面(迎風面)、 出氣口設置于車尾和車體兩側。2、 將電動車設置為以圓形軌跡做周而復始環(huán)形運動的運動機械。3、 將風洞氣流發(fā)電機的電氣線路通過發(fā)電機能源管理系統(tǒng)分別接入電動車 的CAN (Controller Area Network)總線和公共電網(wǎng)輸電線，所發(fā)電能的輸送調度由電動車的多能源總成管理系統(tǒng)協(xié)調控制。4、發(fā)電機能源管理系統(tǒng)在向公共電網(wǎng)輸送電能的同時，向多能源總成管理 系統(tǒng)發(fā)送發(fā)電功率信息；多能源總成管理系統(tǒng)根據(jù)發(fā)電功率信息、電動機電能消耗功率信息、行駛狀況信息等，按預定算法推理、計算，向電池子系統(tǒng)發(fā)出 對電動車的電動機供電的命令、調整供電功率的命令或停止供電的命令，并在 風洞氣流發(fā)電機發(fā)電功率超出對公共電網(wǎng)電能輸送設計功率時，發(fā)出指令給發(fā) 電機能源管理系統(tǒng)，將超出設計輸出功率的富余電能輸送給電動車的電動機。具體電能調度方法如下(1) 當風洞氣流發(fā)電機的發(fā)電功率小于向公共電網(wǎng)輸送電能設計功率時，多 能源總成管理系統(tǒng)分別向發(fā)電機子系統(tǒng)和電池子系統(tǒng)發(fā)出指令指令發(fā)電機子 系統(tǒng)將發(fā)出的電能全部輸送給公共電網(wǎng)；指令電池子系統(tǒng)向電動車的電動機輸 送電能。(2) 多能源總成管理系統(tǒng)對發(fā)電機的發(fā)電功率、電動機電能消耗功率、電動 機功率需求信息實施動態(tài)監(jiān)控當風洞氣流發(fā)電機的發(fā)電功率大于對公共電網(wǎng) 電能輸送設計功率時，多能源總成管理系統(tǒng)向發(fā)電機能源管理系統(tǒng)發(fā)出指令， 命令發(fā)電機能源管理系統(tǒng)將超出對公共電網(wǎng)電能輸送設計功率的富余電能向電 動車的電動機輸送，并指令電池子系統(tǒng)隨著發(fā)電機向電動機輸送功率的逐漸提 升，逐步減少對電動機的供電；當發(fā)電機向電動機輸送的電能等于電動機電能 消耗功率時，指令電池子系統(tǒng)停止向電動機供電。圖9是風洞氣流發(fā)電機應用于公共電網(wǎng)發(fā)電設備的能源管理系統(tǒng)關系示意圖電動車中所有子系統(tǒng)通過CAN (Controller Area Network)總線向多能源總 成管理系統(tǒng)發(fā)送子系統(tǒng)運行信息，同時接受多能源總成管理系統(tǒng)的控制命令。采用本發(fā)明的應用方法，可以解決以下問題和達到以下有益效果 1、消除風能開發(fā)利用中，對自然風速、風向的依賴，穩(wěn)定地實現(xiàn)按人的需 要決定風能發(fā)電的功率。在傳統(tǒng)風能開發(fā)利用中，所有風力發(fā)電機均利用大氣自然運動產(chǎn)生的能量 轉換為電能。由于風能做功功率的大小是由風速、空氣密度等因素決定的，其 中風速是決定性的最敏感因素，而大氣運動的風速是人力所不能控制的，所以現(xiàn)實中大氣109億千瓦的能量真正能夠被利用的不多。根據(jù)運動相對性的原理，獲得做功功率高的高速運動氣流除了自然氣流外，還可以讓發(fā)電機相對于空氣 作高速運動，形成空氣對發(fā)電機的反向高速流動，從而大大提升空氣做功的功率。但在傳統(tǒng)技術中，由于發(fā)電機轉換風能的葉片在自然環(huán)境中，風能對發(fā)電 機葉片的做功功率與阻止發(fā)電機運動的風能做功功率是一樣的，加之發(fā)電機內 部損耗的存在，實際可以轉換的電能將低于阻力風能做功的能量，因此，發(fā)電 機維持運動所消耗的能量高于其所發(fā)電的電能，通過運動的相對性來開發(fā)風能 是不經(jīng)濟的，也是不現(xiàn)實的。將本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機按本發(fā)明的方法應用于公共電網(wǎng)則可以消除上 述的問題由于空氣氣流在風洞進、出氣口形成正、負氣壓，對風洞內的空氣 產(chǎn)生同向合力，因此風洞內的空氣流速高于風洞外的空氣氣流，所以風洞內的 空氣氣流做功功率也高于風洞外的空氣氣流。由于氣流做功功率的提升是以速 度(V)的立方倍數(shù)增長的，因此存在一個發(fā)電機發(fā)電功率等于載負電動車電動 機電能消耗功率的車速臨界值(Vk)，當電動車速度V〈Vk時，發(fā)電機發(fā)電功 率<電動機電能消耗功率；而V〉Vk時，發(fā)電機發(fā)電功率〉電動機電能消耗功 率，這時就會產(chǎn)生富余電能向公共電網(wǎng)供電。車速越高，自身消耗能量少時富 余電能越高。2、 使用本發(fā)明的方法為公共電網(wǎng)供電，可以實現(xiàn)零污染、低成本。 世界上電力供應以火力發(fā)電為主，需要消耗大量的礦物燃料(如煤、天然氣等)，不但消耗了大量的不可再生能源，形成高發(fā)電成本，而且造成了極大的污染。據(jù)統(tǒng)計，世界205^的CO2排放是發(fā)電廠所為。以本發(fā)明的方法發(fā)電， 一方面，風能是絕對清潔的綠色能源，利用與轉換過程沒有任何污染；另一方面，風能是可再生能源，取之不盡，用之不竭，不 會形成對人類生存與發(fā)展產(chǎn)生破壞性影響。3、 本發(fā)明的方法將風力發(fā)電技術的應用領域擴展到了更廣的范圍。 風力發(fā)電由于是利用自然氣流，因此對自然條件要求高，不但要地里開闊，而且要求常年有高風力。據(jù)報道，美國為了獲得116KM/h的穩(wěn)定氣流，計劃在 4800米高空建立發(fā)電站。因此，用傳統(tǒng)的方法，風力發(fā)電技術的應用受到了自 然環(huán)境的限制。應用本發(fā)明的方法發(fā)電，由于是利用運動相對性的原理制造高速氣流來發(fā) 電，因此沒有環(huán)境的限制，在任何地方都可以建立以本發(fā)明的方法發(fā)電的發(fā)電 站、甚至室內也可以。上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式 所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1、風洞氣流發(fā)動機，其特征在于由用于加速氣流的風洞(1)和將風能轉換為機械能的氣流發(fā)動裝置構成，氣流發(fā)動裝置通過軸承(4)安裝在風洞(1)內；所述的風洞(1)的殼體為剛性通道，通道由一個進氣口(6)和分別位于兩側和尾部的出氣口(7)構成，位于風洞兩側的出氣口呈飛機翼狀從通道殼體兩側向外延展；所述的氣流發(fā)動裝置在風洞(1)內的安裝位置(1)位于風洞進氣口(6)與出氣口(7)之間的空間內。
2、 根據(jù)權利要求l所述的風洞氣流發(fā)動機，其特征在于所述的氣流發(fā)動裝 置包括葉片(3)、葉輪軸(9)、傳動齒輪組(5)與傳動軸(2);葉片(3)通 過葉輪軸(9)與傳動齒輪組(5)連接；傳動齒輪組(5)與傳動軸(2)連接； 傳動軸(2) —端伸出風洞(1)殼體的外面；氣流發(fā)動裝置通過傳動軸(2)與 軸承(4)與風洞(l)連接；葉片(3)迎面朝向進氣口 (6)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的風洞氣流發(fā)動機，其特征在于所述的風洞(1) 的殼體除進氣口(6)、出氣口 (7)開放外，其余各部分均密閉。
4、 利用權利要求1所述的風洞氣流發(fā)動機作為源動力的風洞氣流發(fā)電機， 包括有發(fā)電機(8)，其特征在于所述的發(fā)電機(8)的轉子通過傳動軸(2)與 風洞氣流發(fā)動機連接，將發(fā)電機(8)與風洞氣流發(fā)動機結合成為一個整體。
5、 利用權利要求4所述的風洞氣流發(fā)電機作為電動運輸機械動力能源的應 用方法，其特征在于包括以下應用條件(1) 將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動運輸機械上，風洞氣流發(fā)電機風洞的進 氣口位于電動運輸機械的頭部，出氣口位于電動運輸機械的體身兩側和尾部；(2) 將安裝于電動運輸機械的風洞氣流發(fā)電機通過電控單元電氣接入電動 運輸機械的電氣控制總線，成為電動運輸機械多能源總成管理系統(tǒng)的一個子系 統(tǒng)，所發(fā)電能輸送路徑由電動運輸機械的能源管理系統(tǒng)發(fā)出指令調度；(3) 安裝于電動運輸機械的風洞氣流發(fā)電機所發(fā)電能供應給電動運輸機械 的電動機消耗，在風洞氣流發(fā)電機發(fā)電功率高于電動機電能消耗功率時，根據(jù) 多能源總成管理系統(tǒng)的調度指令將富余電能提供給電動運輸機械的蓄電池充 電。
6、利用權利要求4所述的風洞氣流發(fā)電機作為公共電網(wǎng)發(fā)電設備的應用方 法，其特征在于包括以下應用條件(1) 將風洞氣流發(fā)電機安裝于電動車上，風洞氣流發(fā)電機風洞的進氣口位于 電動車的頭部，出氣口位于電動車的體身兩側和尾部(2) 所述的電動車設置為具有圓形固定運動軌道的、在固定軌道上作周而 復始圓周運動的機械；(3) 將安裝于電動車的風洞氣流發(fā)電機通過發(fā)電機能源管理系統(tǒng)分別接入公共電網(wǎng)輸電線路和電動車的電氣控制總線；(4) 將風洞氣流發(fā)電機和發(fā)電機能源管理系統(tǒng)組成的系統(tǒng)設置為電動車多 能源總成管理系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，所發(fā)電能輸送路徑由電動車的多能源總成管 理系統(tǒng)發(fā)出指令調度；(5) 安裝于電動車的風洞氣流發(fā)電機所發(fā)電能輸送給公共電網(wǎng)，在風洞氣 流發(fā)電機發(fā)電功率高于對公共電網(wǎng)電能輸出設計功率時，根據(jù)多能源總成管理 系統(tǒng)的的調度指令將富余電能輸送給電動車的電動機消耗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風洞氣流發(fā)動機、風洞氣流發(fā)電機及其應用，風洞氣流發(fā)動機由風洞和氣流發(fā)動裝置構成，氣流發(fā)動裝置通過軸承安裝在風洞內；風洞的殼體為剛性通道，通道由一個進氣口和分別位于兩側和尾部的出氣口構成，位于風洞兩側的出氣口呈飛機翼狀從通道殼體兩側向外延展；氣流發(fā)動裝置在風洞內位于風洞進氣口與出氣口之間的空間內。本發(fā)明利用風洞可以在進、出氣口產(chǎn)生正、負氣壓而導致風洞內氣流做功功率高于風洞外氣流做功功率的特點，將發(fā)電機的氣流發(fā)動裝置安裝在風洞內，使得本發(fā)明的風洞氣流發(fā)電機發(fā)電功率高于氣流發(fā)動裝置在自然環(huán)境的風力發(fā)電機，從而提高了能量轉換率，使氣流發(fā)電不再受自然風力、風向變化的影響，應用范圍較廣。
文檔編號F03D9/00GK101255845SQ200810023929
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權日2008年4月22日
發(fā)明者吳勉之 申請人:吳勉之