ВЕТРОГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к ветроэнергетическим устройствам, работающим на основе использования встречного потока воздуха для выработки электроэнергии и может быть использована для автономного и бесперебойного питания электромобиля, в частности для подзарядки аккумуляторных батарей.
Известно техническое решение по патенту RU 2375212 C1 B60K 16/00 F03D 3/00, опубл. 10.12.2009 г., АВТОМОБИЛЬНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР, который содержит вал, генератор, установленный на опоре с обмотками на валу, многогранную призму с насадкой лопастей с присоединением конусной части. Перед конусной частью установлен козырек, расположенный под углом и закрепленный за кабину. Лопасти закреплены сваркой или болтами под углом к граням призмы с возможностью их поворота на 90 градусов с прижатием лопастей штормовым ветром плотно к поверхности граней призмы. Лопасти имеют пружины, один конец которых соединен с лопастью, а второй - с гранью призмы. Причем пружины подобраны таким образом, что обеспечивают при штормовом ветре поворот лопастей до положения, при котором их поверхности плотно прижимаются к поверхности граней. Изобретение обеспечивает использование двух видов ветровых потоков, а именно искусственного ветра при движении автомобиля и естественного ветра при стоянках. При использовании ветровых потоков устройство работает как самоуправляемое. Недостатки: сложность конструкции, недостаточная эффективность использования воздушных потоков, что ведет к низкой производительности генератора.
Известно техническое решение по заявке на патент RU 2005127106 А В60К 1/00, опубл. 10.03.2007 г., по которому ВЕТРОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ, содержащий по меньшей мере один модуль ветрогенератора и выпрямитель, в котором модуль ветрогенератора установлен на электромобиле, дополнительно содержащий плоский кожух, множество воздушных каналов и множество небольшие ветряных энергоблоков, установленных в воздушных каналах, воздуховпускные отверстия в указанном множестве воздушных каналов, направленные вперед по направлению движения электромобиля, воздуховыпускные отверстия во множестве воздушных каналов, направленные в сторону задней части электромобиля, при движении электромобиля воздух входит в указанные воздуховпускные отверстия воздушных каналов и приводит в движение множество ветряных энергоблоков, чтобы выработать электроэнергию, и вырабатываемая электроэнергия подается через выпрямитель на тяговый электродвигатель электромобиля. Между выпрямителем и тяговым электродвигателем установлено электронное реле, причем электрическая цепь электронного реле соединена с комплектом аккумуляторных батарей электромобиля, следовательно, когда электроэнергия, вырабатываемая модулем ветрогенератора недостаточна для движения электромобиля, комплект аккумуляторных батарей служит для компенсации недостаточной мощности, когда модуль ветрогенератора вырабатывает избыточную электроэнергию, дополнительная электроэнергия может быть использована для подзаряда аккумуляторной батареи. Недостатки: сложная конструкция, сложная система расположения воздушных каналов не обеспечивает поток, необходимый для выработки электроэнергии, соответственно, низкая производительность известной конструкции ветрогенератора.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по патенту 115019 U1 F03D 3/00, опубл. 20.04.2012 г., ВЕТРОГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ, который содержит ветроприемник, выполненный в виде конфузора, цилиндрическую камеру, в которой размещены ветровые колеса, сборный воздушный канал и электрогенераторы, размещенные вне цилиндрической камеры, причем он снабжен системой воздушного охлаждения, ветроприемник имеет верхнюю и нижнюю камеры, выполненные в виде конфузоров с тангенциальным подходом искусственного воздушного потока к ветровым колесам, которые установлены в цилиндрической камере, причем верхнее ветровое колесо соединено с внутренним валом, а нижнее ветровое колесо соединено с внешним валом, а за пределами цилиндрической камеры к этим коаксиально установленным валам прикреплены роторы в виде дисков с П-образным поперечным сечением, к внутренним стенкам которых прикреплены постоянные магниты, причем внутренний вал вращается по часовой стрелки, а внешний вал вращается против часовой стрелки вокруг статоров - магнитопроводов с рабочими обмотками, которые имеют узлы для крепления к внешним конструкциям, а сборный воздушный канал непосредственно сообщается с атмосферой в кормовой зоне электромобиля. Система воздушного охлаждения выполнена в виде вытяжного короба соединенного с трубой, выходное отверстие которой размешено в днище нижней камеры. Ветровые колеса имеют одинаковый диаметр, выполнены из прочного синтетического материала и имеют форму цилиндра с внешними прямоугольными вырезами в виде полусегмента, лежащего между двумя смежными радиусами и занимает площадь между перпендикуляром, опущенным из конца радиуса на другой радиус, и дугой, заключенной между этими радиусами. Коаксиально установленные валы выполнены из стали повышенной прочности. Постоянные магниты имеют форму кругового кольца с прямоугольным поперечным сечением и выполнены из редкоземельных элементов (самарий Sa, кобальт Со). Магнитопровод имеет двадцать четыре Т-образных секторных консолей, на которых размещены рабочие обмотки, причем каждые восемь рабочих обмоток подключены последовательно через две и образуют круговую рабочую обмотку, таких обмоток три. Станина магнитопровода выполнена из немагнитного материала.
Недостатком прототипа является сложная конструкция, включающая воздуховод с нормальным, малоэффективным натеканием искусственного воздушного потока на ветровое колесо и сборный воздушный канал с боковыми рукавами, которые усложняют конструкцию сборного воздушного канала и создают незначительный аэродинамический эффект. Генераторы установлены вертикально, что затрудняет вращение оси, снижает производительность. Работает только одна половина оси генераторов - производительность очень низкая. Система воздушных камер усложняет, утяжеляет конструкцию, не достигая своей цели - скорость воздушного потока не увеличивается.
Указанные недостатки решает заявляемая полезная модель.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в устранении недостатков прототипа путем упрощения конструкции, отказа от неэффективного расположения генераторов, от конфузора, от воздушных камер, и повышении эффективности, производительности, снижении себестоимости изготовления.
Для решения технической задачи предлагается конструкция ветрогенератора электромобиля с горизонтальной установкой генераторов, при этом роль воздухоприемника выполняет шкив с лопастями. При движении электромобиля создается мощный поток встречного воздуха, который можно использовать для зарядки аккумуляторных батарей. Для этого используют обычные автомобильные генераторы.
Для того, чтобы использовать встречный поток воздуха, на вал генератора одевают шкив с лопастями, изготовленными из пластмассы, алюминия, титана и т.д. Для увеличения производительности и скорости вращения в заводских условиях удлиняют вал генератора, на вал генератора надевают второй шкив с лопастями (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4). Модернизированные генераторы устанавливают перпендикулярно потоку воздуха, как на электромобилях, так и на ветрогенераторах стационарных (ветряках). Крепежная рейка жестко (например, болтами) крепится к корпусу электромобиля ниже уровня крыши корпуса электромобиля, при этом крыша корпуса электромобиля имеет прорези в виде прямоугольных отверстий для свободного выхода лопастей. Для увеличения мощности на одной крепежной рейке могут быть установлены несколько генераторов, каждый жестко (например, болтами) монтируется к крепежной рейке, при этом каждый генератор содержит удлиненный вал, на каждом из которых с двух сторон от генератора установлен шкив с лопастями. Количество прорезей в виде прямоугольных отверстий в крыше корпуса электромобиля соответствует количеству шкивов, установленных на валу ротора, количество шкивов соответствует как минимум два на каждый генератор, количество генераторов зависит от требуемой мощности, каждый генератор установлен перпендикулярно потоку воздуха.
Как частный случай, при требуемой более высокой мощности зарядки аккумуляторов, возможна установка дополнительной крепежной рейки во второй ряд, при этом генераторы устанавливаются таким образом, чтобы шкивы с лопастями второго ряда не совпадали с расположением шкивов второго ряда при проекции вид спереди (вид сзади), прорези в корпусе крыши выполнены в шахматном порядке и позволяют использовать воздушный поток, не заслоняемый лопастями шкивов первого ряда.
Для примера возьмем вариант установки генератора на крышу электромобиля (фиг.5, фиг.6, фиг.7). для зарядки можно использовать один, два или несколько генераторов в зависимости от мощности аккумуляторных батарей. В качестве генератора используют автомобилильный генератор. Крепежную рейку (фиг.5) изготавливают из металлопроката (например, шинки металлической, уголка и т.д.) Встречным потоком воздуха за счет движения лопастей ротор генератора начнет вращаться и вырабатывать электрический ток. При этом лопасти должны выходить за корпус электромобиля примерно на одну треть, а две трети должны быть закрыты (фиг.7). Чем больше высота и ширина лопастей, тем легче вращение лопастей генераторов. Рекомендуемые формы лопастей - фиг.8, фиг.9, фиг.10, фиг.11.
На электромобилях с установкой второй, сквозной крыши, которая защитит от атмосферных осадков, можно создать эффект турбины. Поток воздуха начнет прижимать лопасти, что позволит увеличить поток воздуха на каждый генератор. Этот принцип, который описан для электромобилей, можно использовать и на стационарных ветрогенераторах (ветряках) для выработки электрической энергии (фиг.12, фиг.13). Ветряк работает по принципу флюгера. Лопасти ветряка прямые и должны быть закрыты защитой примерно на две трети (фиг.12, фиг.13).
Заявляемая полезная модель позволит электромобилям двигаться без дополнительной подзарядки аккумуляторных батарей, позволит снизить затраты на изготовление, повысить производительность ветрогенератора.
Технический результат - упрощение конструкции ветрогенератора, с одновременным повышением его производительности и снижением себестоимости его изготовления.
Технический результат достигается за счет конструкции ветрогенератора, который содержит, как минимум один генератор, как минимум один вал ротора, как минимум один шкив, лопасти, отличающийся выполнением вала ротора удлиненным, выступающим с двух сторон генератора, горизонтальным расположением вала к вертикальной оси электромобиля, перпендикулярным вектору движения электромобиля; наличием крепежной рейки; каждый генератор жестко установлен на крепежную рейку; как минимум два шкива с лопастями установлены на вал ротора по одному с каждой стороны генератора; крепежная рейка жестко крепится к корпусу электромобиля ниже уровня крыши корпуса, при этом крыша корпуса электромобиля имеет прорези в виде прямоугольных отверстий для свободного выхода лопастей, количество и расположение прорезей соответствует количеству и расположению шкивов, установленных на валу ротора, количество шкивов соответствует как минимум двум на каждый генератор, количество генераторов зависит от требуемой мощности подзарядки аккумуляторов, при этом каждый генератор установлен перпендикулярно потоку воздуха. Как частный случай, ветрогенератор содержит дополнительную крепежную рейку во второй ряд, при этом генераторы на второй дополнительной крепежной рейке устанавливаются таким образом, чтобы шкивы с лопастями второго ряда не совпадали с расположением шкивов первого ряда, прорези в корпусе под лопасти выполнены в шахматном порядке и позволяют использовать воздушный поток, не заслоненный лопастями первого ряда. Другой частный случай, при котором крепежная рейка изготовлена из металлического проката. Еще частный случай, при котором в качестве генератора используется автомобильный генератор.
Сущность технического решения поясняют графические изображения на фиг.1-13..
Фиг.1 - генератор до изменения,
где 1 - вал ротора генератора;
2 - генератор.
Фиг.2 - генератор после изменения, где
1 - вал ротора генератора;
2 - генератор.
Фиг.3 - генератор с одетыми шкивами и лопастями (вид спереди), где
1 - вал ротора генератора;
2 - генератор;
3 - шкив;
4 - лопасти.
Фиг.4 - генератор с одетыми шкивами и лопастями (вид сбоку), где
1 - вал ротора генератора;
3 - шкив;
4 - лопасти.
Фиг.5 - установка генераторов на электромобиль (вид спереди), где
1 - валы ротора генераторов;
2 - генераторы;
3 - шкивы;
4 - лопасти;
5 - крепежная рейка.
Фиг.6 - установка генераторов на электромобиль (вид сверху), где
6 - крыша корпуса электромобиля;
7 - прорези для лопастей.
Фиг.7 - расположение лопастей на крыше электромобиля (вид спереди), где
6 - крыша корпуса электромобиля;
4 - лопасти.
Фиг.8, фиг.9, фиг.10, фиг.11 - рекомендуемые формы лопастей.
Фиг.12 - установка генератора на стационарном ветрогенераторе (ветряке) (вид спереди),
где 1 - вал генератора;
2 - генератор;
4 - лопасти;
8 - стойка ветряка;
9 - подшипник;
10 - защита;
11 - пластина (принцип флюгера);
12 - плита для крепежа генератора и защиты.
Фиг.13 - установка генератора на стационарном ветрогенераторе (ветряке) (вид сбоку), где 3 - шкив;
4 - лопасти;
8 - стойка ветряка;
10 - защита;
11 - пластина (принцип флюгера).
Пример осуществления.
Чтобы использовать встречный поток воздуха, на вал генератора одевают шкив с лопастями, изготовленными из пластмассы, алюминия, титана и т.д. Для увеличения производительности и скорости вращения в заводских условиях удлиняют вал генератора, на вал генератора надевают второй шкив с лопастями (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4). Модернизированные генераторы устанавливают перпендикулярно потоку воздуха, как на электромобилях, так и на стационарных ветрогенераторах (ветряках). Крепежная рейка жестко (например, болтами) крепится к корпусу электромобиля ниже уровня крыши корпуса электромобиля, при этом крыша корпуса электромобиля имеет прорези в виде прямоугольных отверстий для свободного выхода лопастей (фиг.6). Для увеличения мощности на одной крепежной рейке могут быть установлены несколько генераторов, каждый жестко (например, болтами) монтируется к крепежной рейке, при этом каждый генератор содержит удлиненный вал, на каждом из которых с двух сторон от генератора установлен шкив с лопастями. Количество прорезей в виде прямоугольных отверстий в крыше корпуса электромобиля соответствует количеству шкивов, установленных на валу ротора, количество шкивов соответствует как минимум два на каждый генератор, количество генераторов зависит от требуемой мощности, каждый генератор установлен перпендикулярно потоку воздуха. При необходимости более высокой мощности зарядки аккумуляторов, возможна установка дополнительной крепежной рейки во второй ряд, при этом генераторы устанавливаются таким образом, чтобы шкивы с лопастями второго ряда не совпадали с расположением шкивов второго ряда при фронтальной проекции (вид спереди, вид сзади), прорези в корпусе крыши выполнены в шахматном порядке и позволяют использовать воздушный поток, не заслоняемый лопастями шкивов первого ряда.
Для примера возьмем вариант установки генератора на крышу электромобиля (фиг.5, фиг.6, фиг.7). для зарядки можно использовать один, два или несколько генераторов в зависимости от мощности аккумуляторных батарей. Крепежную рейку (фиг.5) изготавливают из металлопроката (например, шинки металлической, уголка и т.д.)
Встречным потоком воздуха за счет движения лопастей ротор генератора начнет вращаться и вырабатывать электрический ток. При этом лопасти должны выходить за корпус электромобиля примерно на одну треть, а две трети должны быть закрыты (фиг.7). Чем больше высота и ширина лопастей, тем легче вращение лопастей генераторов. Рекомендуемые формы лопастей - фиг.8, фиг.9, фиг.10, фиг.11.
Заявляемую полезную модель можно осуществить с изменением конструкции генератора (фиг.1, фиг.2), изготовления шкивов с прямыми лопастями (фиг.3, фиг.4, фиг.8, фиг.9, фиг.10, фиг.11), изготовления крепежной рейки для электромобиля и установкой генераторов с лопастными шкивами на электромобиле. Для изготовления ветрогенератора (фиг.12, фиг.13) сложностей нет.
Заявляемая полезная модель позволяет существенно упростить конструкцию ветрогенератора электромобиля и повысить производительность использования встречного потока воздуха и силы ветра для подзарядки аккумуляторных батарей на электромобилях и выработки электроэнергии на ветрогенераторах, при помощи лопастных генераторов, устанавливаемых перпендикулярно потоку воздуха с прямыми лопастями, путем изменения конструкции генератора и горизонтального расположения вала генератора.