一種新型汽車尾流發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，包括機架、風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)、齒輪傳動與變速機構(gòu)、單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)以及低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)。風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)的雙S形垂直軸葉輪安裝于葉輪軸上，單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)分別安裝于高速軸上，而齒輪傳動與變速機構(gòu)則直接固定在機架上。將導(dǎo)風(fēng)板與雙S型葉輪有機地結(jié)合起來，可以有效地提高風(fēng)能的收集率；采用齒輪和超越離合器傳遞運動，實運動的單向平穩(wěn)傳遞，當(dāng)?shù)退佥S轉(zhuǎn)速降低時，高速軸在超越離合器的作用下受其影響減弱，從而使能量損失減小到最低；采用向心擺球的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)動、勢能的相互轉(zhuǎn)化，開始轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)矩較小，增加發(fā)電機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，適用于尾流為間歇性的高速公路，延長了發(fā)電機的使用壽命，使風(fēng)力發(fā)電更加平穩(wěn)。
【專利說明】一種新型汽車尾流發(fā)電裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電裝置，特別是涉及一種利用汽車尾流的風(fēng)力發(fā)電裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]高速公路目前作為各國交通運輸?shù)闹饕緩?，發(fā)展迅速。針對其將附帶產(chǎn)生的巨大潛在能源，國內(nèi)外已投入大量資金進行研究，此類系統(tǒng)研究在一定程度上取得了成功。對高速行駛車輛引起的非自然風(fēng)能的開發(fā)利用，歐美一些國家已開展相關(guān)研究，例如德國專利DE4232186公開了一種安裝在公路或鐵路旁的水平軸式風(fēng)力發(fā)電機，但會引起“對風(fēng)損失”，并且存在安全隱患，故不易推廣。
[0003]目前國內(nèi)外對汽車尾流發(fā)電的相關(guān)研究較為少見，并且大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機都不存在用于穩(wěn)速的機構(gòu)，這不論是對發(fā)電機的使用壽命還是對發(fā)電的不均勻性都會產(chǎn)生很大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能高效利用高速公路上的風(fēng)能并進行穩(wěn)定發(fā)電的汽車尾流發(fā)電裝置。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]包括機架、風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)、齒輪傳動與變速機構(gòu)、單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)以及低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)；風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)的雙S形葉輪安裝于葉輪軸上，單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)分別安裝于高速軸上，而齒輪傳動與變速機構(gòu)則直接固定在機架上。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)包括短導(dǎo)風(fēng)板和長導(dǎo)風(fēng)板、雙S形垂直軸葉輪、葉輪軸、固定銷、低速軸、軸承與低速級主動輪。短導(dǎo)風(fēng)板和長導(dǎo)風(fēng)板固定在地面上，雙S形垂直軸葉輪通過螺栓聯(lián)接固定在葉輪軸上，葉輪軸通過銷孔與銷和低速軸連接，低速級主動輪與低速軸通過鍵聯(lián)接，低速軸兩端通過圓錐滾子軸承、深溝球軸承、推力球軸承分別固定在機架的低速軸上軸承座和低速軸下軸承座內(nèi)。低速軸通過銷與葉輪軸連接。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的齒輪傳動與變速機構(gòu)包括相互嚙合的低速級主動齒輪和低速級從動齒輪、增速箱以及相互嚙合的高速級從動齒輪和高速級主動齒輪。低速級主動齒輪通過鍵聯(lián)接固定在低速軸上，增速箱通過螺栓聯(lián)接豎直固定在增速箱底板上，而增速箱底板與機架上分別設(shè)有相互垂直的槽，增速箱底板通過螺栓與機架固定。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述的單向超越離合機構(gòu)包括高速級從動齒輪、超越離合器以及高速軸；高速級從動齒輪內(nèi)孔通過過盈配合與超越離合器外圈連接，超越離合器內(nèi)圈通過過盈配合與高速軸連接。高速軸的上端固定于高速軸上軸承座內(nèi)，高速軸的下端通過深溝球軸承、推力球軸承固定于高速軸下軸承座內(nèi)。深溝球軸承過盈配合于高速軸下軸承座的上部，推力球軸承間隙配合于高速軸下軸承座的下部。[0010]上述技術(shù)方案中，所述的向心擺球機構(gòu)包括高速軸、四根彈簧、兩個擺球以及上下固定架，每個擺球直接鉤在上下兩根彈簧上，通過彈簧的預(yù)拉力懸在空中，彈簧兩端分別鉤住上固定架和下固定架，上固定架和下固定架通過螺栓聯(lián)接在高速軸上。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)包括高速軸、相互嚙合的錐齒輪與低速風(fēng)力發(fā)電機。其中，錐齒輪主動輪和錐齒輪從動輪分別通過鍵聯(lián)接固定在高速軸和低速風(fēng)力發(fā)電機軸上，低速風(fēng)力發(fā)電機通過螺栓聯(lián)接固定在機架底板上。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述的低速風(fēng)力發(fā)電機為永磁直驅(qū)同步發(fā)電機。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述的機架由標(biāo)準(zhǔn)方鋼焊接而成。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0015](I)本實用新型將導(dǎo)風(fēng)板與雙S型葉輪有機地結(jié)合起來，這樣可以有效地提高風(fēng)能的收集率。
[0016](2)本實用新型采用齒輪和超越離合器傳遞運動，實現(xiàn)了子運動的單向平穩(wěn)傳遞，當(dāng)?shù)退佥S轉(zhuǎn)速降低時，高速軸在超越離合器的作用下受其影響減弱，從而使能量損失減小到最低。
[0017](3)本實用新型采用向心擺球的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)動、勢能的相互轉(zhuǎn)化，開始轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)矩較小，增加發(fā)電機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，適用于尾流為間歇性的高速公路，延長了發(fā)電機的使用壽命，使風(fēng)力發(fā)電更加平穩(wěn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型的俯視圖。
[0020]圖3為本實用新型單向超越離合機構(gòu)與向心擺球機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本實用新型軸承座的內(nèi)部剖視圖。
[0022]圖中:1.雙S形垂直軸葉輪，2.葉輪軸，3.低速軸上軸承座，4.低速級主動輪，
5.低速級從動輪，6.高速軸上軸承座，7.機架，8.增速箱，9.增速箱底板，10.高速級從動輪，11.高速級主動輪，12.高速軸，13.錐齒輪主動輪，14.錐齒輪從動輪，15.高速軸下軸承座，16.低速風(fēng)力發(fā)電機，17.低速軸下軸承座，18.低速軸，19.短導(dǎo)風(fēng)板，20.長導(dǎo)風(fēng)板，21.上固定架，22.超越離合器，23.彈簧，24.擺球，25.下固定架，26.深溝球軸承，27.推力球軸承。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳述，但不限于本實施例所敘述的具體結(jié)構(gòu)。
[0024]如圖1所示，包括機架7、風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)、齒輪傳動與變速機構(gòu)、單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)以及低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)。風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)的雙S形垂直軸葉輪I通過螺栓聯(lián)接固定在葉輪軸2上，單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)分別安裝于高速軸12上，而齒輪傳動與變速機構(gòu)則直接固定在機架7上。該機架7由標(biāo)準(zhǔn)方鋼焊接而成。
[0025]如圖1、圖2所示，風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)包括短導(dǎo)風(fēng)板19和長導(dǎo)風(fēng)板20、雙S形垂直軸葉輪1、葉輪軸2、固定銷、低速軸18、軸承與低速級主動輪4。短導(dǎo)風(fēng)板19和長導(dǎo)風(fēng)板20固定在地面上，葉輪軸2通過銷孔與銷和低速軸18連接，低速級主動齒輪4與低速軸18通過鍵聯(lián)接來實現(xiàn)扭矩的傳遞，低速軸18兩端通過圓錐滾子軸承、深溝球軸承、推力球軸承分別固定在機架7的低速軸上軸承座3和低速軸下軸承座17內(nèi)。低速軸18由無縫鋼與焊接在兩端的實心部分經(jīng)過車削加工制成。葉輪軸2和低速軸18通過銷連接。
[0026]齒輪傳動與變速機構(gòu)包括相互嚙合的低速級主動齒輪4和低速級從動齒輪5、增速箱8以及相互嚙合的高速級從動齒輪10和高速級主動齒輪11。低速級主動齒輪4通過鍵聯(lián)接固定在低速軸18上，增速箱8通過螺栓聯(lián)接豎直固定在其增速箱底板9上，而增速箱底板9與機架上分別設(shè)有相互垂直的槽，增速箱底板9通過螺栓與機架7固定。
[0027]如圖3所示，單向超越離合機構(gòu)包括高速級從動齒輪10、超越離合器22和高速軸12，其中高速級從動齒輪10內(nèi)孔通過過盈配合與超越離合器22外圈連接，超越離合器22內(nèi)圈通過過盈配合與高速軸12連接。高速軸12的上端固定于高速軸上軸承座6內(nèi)，高速軸12的下端通過深溝球軸承26、推力球軸承27固定于高速軸下軸承座15內(nèi)。深溝球軸承26過盈配合于軸承座15的上部，主要承受高速軸12的徑向力；推力球軸承27間隙配合于軸承座15的下部，主要承受高速軸12的軸向力。
[0028]如圖3和圖4所示，向心擺球機構(gòu)包括四根彈簧23、兩個擺球24以及上固定架21和下固定架25。兩個擺球24直接鉤在上下兩根彈簧23上，通過彈簧23的預(yù)拉力懸在空中，彈簧23兩端分別鉤住上固定架21和下固定架25，上固定架21和下固定架25通過螺栓聯(lián)接在高速軸12上。低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)包括相互嚙合的錐齒輪主動輪13和錐齒輪從動輪14、低速風(fēng)力發(fā)電機16。錐齒輪主動輪13和錐齒輪從動輪14分別通過鍵聯(lián)接固定在高速軸12和低速風(fēng)力發(fā)電機16的轉(zhuǎn)軸上，低速風(fēng)力發(fā)電機16通過螺栓聯(lián)接固定在機架7底板上。根據(jù)高速公路發(fā)電的特點，低速風(fēng)力發(fā)電機16采用永磁直驅(qū)同步發(fā)電機效果較好，其運行效率高，對電網(wǎng)波動的適應(yīng)性好。
[0029]本實用新型的工作過程如下:
[0030]本實用新型安裝于高速公路中間隔離帶上。當(dāng)高速行駛的車輛在行駛過程中所產(chǎn)生的尾流吹動雙S型葉輪I旋轉(zhuǎn)，動力經(jīng)過與低速軸18相連的低速級主動輪4傳遞到低速級從動輪5，經(jīng)由增速箱8增速后，由高速級主動齒輪11傳遞到高速級從動齒輪10。在高速級從動齒輪10內(nèi)固定有超越離合器22，若高速級從動齒輪10的角速度大于高速軸12，則越離合器22內(nèi)外圈將同向轉(zhuǎn)動，進而高速軸12將受到動力矩；否則，超越離合器22內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動將不受外圈影響，實現(xiàn)了高速軸的單向增速。擺球24與高速軸12的距離隨著高速軸12轉(zhuǎn)速的增大而增大，其轉(zhuǎn)動慣量由小增大，因而，高速軸12的啟動慣量較小，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，并可將部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為擺球24的動能和勢能儲存。當(dāng)高速軸12減速時，旋轉(zhuǎn)的擺球24在低速風(fēng)力發(fā)電機16阻力矩作用下將暫時儲存的動能和勢能釋放，轉(zhuǎn)化為低速風(fēng)力發(fā)電機16的電能輸出。所以，此向心擺球24具有暫時儲能與自適應(yīng)穩(wěn)速的功能，對于汽車尾流產(chǎn)生的非自然風(fēng)的間斷性，用該裝置可維持發(fā)電機的持續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0031]高速級從動齒輪10通過高速軸12將動力傳遞到錐齒輪主動輪13，動力又通過錐齒輪主動輪13傳遞到錐齒輪從動輪14，最終帶動低速風(fēng)力發(fā)電機16工作。
【權(quán)利要求】
1.一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:包括機架(7)、風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)、齒輪傳動與變速機構(gòu)、單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)以及低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)；風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)的雙S形垂直軸葉輪(I)通過螺栓聯(lián)接固定在葉輪軸(2)上，單向超越離合機構(gòu)、向心擺球機構(gòu)分別安裝于高速軸(12)上，而齒輪傳動與變速機構(gòu)則直接固定在機架(7 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的風(fēng)能收集與輸入機構(gòu)包括短導(dǎo)風(fēng)板(19)和長導(dǎo)風(fēng)板(20)、雙S形垂直軸葉輪(I)、葉輪軸(2)、固定銷、低速軸(18)、軸承與低速級主動輪(4);短導(dǎo)風(fēng)板(19)和長導(dǎo)風(fēng)板(20)固定在地面上，葉輪軸(2)通過銷孔、銷與低速軸(18)連接，低速級主動輪(4)與低速軸(18)通過鍵聯(lián)接，低速軸(18)兩端通過圓錐滾子軸承、深溝球軸承、推力球軸承分別固定在機架(7)的低速軸上軸承座(3)和低速軸下軸承座(17)內(nèi)；低速軸(18)通過銷與葉輪軸(2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的齒輪傳動與變速機構(gòu)包括相互嚙合的低速級主動輪(4)和低速級從動輪(5)、增速箱(8)以及相互嚙合的高速級從動輪(10)和高速級主動輪(11);低速級主動輪(4)通過鍵聯(lián)接固定在低速軸(18 )上，增速箱(8 )通過螺栓聯(lián)接豎直固定在增速箱底板(9 )上，而增速箱底板(9 )與機架上分別設(shè)有相互垂直的槽，增速箱底板(9)通過螺栓與機架(7)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的單向超越離合機構(gòu)包括高速級從動齒輪(10)、超越離合器(22)和高速軸(12);高速級從動齒輪(10)內(nèi)孔通過過盈配合與超越離合器(22)外圈連接，超越離合器(22)內(nèi)圈通過過盈配合與高速軸(12 )連接；高速軸(12 )的上端固定于高速軸上軸承座(6 )內(nèi)，高速軸(12 )的下端通過深溝球軸承(26)、推力球軸承(27)固定于高速軸下軸承座(15)內(nèi)；深溝球軸承(26)過盈配合于高速軸下軸承座(15)的上部，推力球軸承(27)間隙配合于高速軸下軸承座(15)的下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的向心擺球機構(gòu)包括四根彈簧(23)、兩個擺球(24)以及上固定架(21)和下固定架(25);兩個擺球(24)直接鉤在上下兩根彈簧(23)上，通過彈簧(23)的預(yù)拉力懸在空中，彈簧(23)兩端分別鉤住上固定架(21)和下固定架(25)，上固定架(21)和下固定架(25)通過螺栓聯(lián)接在高速軸(12)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的低速風(fēng)力發(fā)電機構(gòu)包括相互嚙合的錐齒輪主動輪(13)和錐齒輪從動輪(14)、低速風(fēng)力發(fā)電機(16)；錐齒輪主動輪(13)和錐齒輪從動輪(14)分別通過鍵聯(lián)接固定在高速軸(12)和低速風(fēng)力發(fā)電機(16)的轉(zhuǎn)軸上，低速風(fēng)力發(fā)電機(16)通過螺栓聯(lián)接固定在機架(7)底板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的低速風(fēng)力發(fā)電機(16)為永磁直驅(qū)同步發(fā)電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型汽車尾流發(fā)電裝置，其特征在于:所述的機架(7)由標(biāo)準(zhǔn)方鋼焊接而成。
【文檔編號】F03D9/00GK203685477SQ201320562024
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】陳定方, 孫科, 沈小華, 李宇庭, 周帥, 陸體文, 馬登云, 胡蘭雄, 劉曼 申請人:武漢理工大學(xué)