ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, РАЗМЕЩЕННАЯ НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 2019 года по МПК F03D9/12 F16H33/02 F03G7/08 H01F7/02 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение относится к транспортному средству, в частности, относится к ветроэнергетической установке, размещенной на транспортном средстве.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Для обеспечения потребности в электричестве некоторые транспортные средства оснащают стандартными энергогенерирующими устройствами, такими, как панели солнечной батареи или ветроэнергетическими устройствами, установленными на них. Панели солнечной батареи на транспортных средствах не могут вырабатывать электричество в облачные или дождливые дни. Аналогично этому, если происходит остановка транспортного средства, оснащенного стандартной ветроэнергетической установкой, соответственно происходит остановка лопасти вентилятора ветроэнергетической установки, и не может происходить выработка электричества в связи с отсутствием ветровой нагрузки.

[0003] Однако, существует потребность в электричестве даже когда происходит остановка транспортных средств на какой-то момент, например, для ожидания на красном свете. Другими словами, стандартная ветроэнергетическая установка не подходит для условий практического применения транспортного средства. Таким образом, возникает необходимость в создании ветроэнергетической установки, подходящей для транспортных средств.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Таким образом, целью настоящего изобретения является создание ветроэнергетической установки, размещенной на транспортном средстве, которая обладает способностью поддерживать выработку электричества в течение периода времени, даже при низкой скорости ветра или при отсутствии ветра, т.е. движения воздуха вследствие остановки транспортного средства.

[0005] Для решения вышеупомянутой проблемы согласно настоящему изобретению предлагается ветроэнергетическая установка, размещенная на транспортном средстве, и которая содержит лопасть вентилятора, совершающую вращение при воздействии на нее силы ветра; вращающееся устройство, содержащее вращающийся диск, множество магнитных элементов, множество камер для шара, и множество шаров, при этом вращающийся диск имеет соединительную часть вала, при этом соединительная часть вала является коаксиальной с вращающимся диском, причем вращающийся диск кинетически соединен с лопастью вентилятора посредством соединительной части вала для обеспечения возможности вращения вращающегося диска коаксиально с лопастью вентилятора, множество магнитных элементов кольцеобразно расположены по периферийной области вращающегося диска соответственно, каждый магнитный элемент размещен по направлению магнитного момента, который совершает сдвиг с углом отклонения от радиального направления вращающегося диска, множество камер для шара кольцеобразно расположены вокруг соединительной части вала, каждая камера для шара простирается наружу от внешней стенки соединительной части вала, каждая камера для шара образована двумя боковыми стенками, каждая боковая стенка размещена со сдвигом с углом отклонения стенки от радиального направления вращающегося диска, и каждая камера для шара снабжена по меньшей мере одним шаром; стопорное кольцо прилегает и окружает вращающийся диск, стопорное кольцо содержит множество соответствующих магнитных элементов, причем каждый соответствующий магнитный элемент выполнен как кольцеобразно установленный во внутренней периферии стопорного кольца и обращен к вращающемуся диску таким образом, чтобы соответствующий магнитный элемент находился в магнитном отталкивании по отношению к магнитному элементу так, чтобы происходило образование магнитной силы отталкивания между магнитными элементами и соответствующими магнитными элементами; а также энергогенерирующее устройство, имеющее входной вал силового привода, при этом входной вал силового привода кинетически соединен с соединительной частью вала для того, чтобы осуществлять вращение вместе с вращающимся диском.

[0006] В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждая камера для шара снабжена одним шаром.

[0007] В одном варианте осуществления настоящего изобретения угол отклонения составляет 45 градусов.

[0008] В одном варианте осуществления настоящего изобретения угол смещения стенки составляет 45 градусов.

[0009] В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждый магнитный элемент и каждый соответствующий магнитный элемент обращены друг к другу с одинаковой магнитной полярностью.

[0010] В одном варианте осуществления настоящего изобретения лопасть вентилятора содержит центральный вал и множество лопастей. Центральный вал содержит тело вала и конусную часть, простирающуюся вперед и сужающуюся от тела вала. Множество лопастей размещены так, что они окружают тело вала, и угол при вершине конусной части составляет менее 30 градусов.

[0011] В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждая лопасть содержит переднюю грань, заднюю грань и внутреннюю грань. Внутренняя грань подсоединена между передней гранью и задней гранью. Передний конец внутренней грани подсоединен к передней части тела вала, а задний конец внутренней грани подсоединен к задней части тела вала. Средний конец является средней частью внутренней грани, расположенной между передним концом и задним концом. Средний конец имеет U-образную форму и простирается наружу вдоль радиального направления тела вала, так чтобы было образовано отверстие для направления ветра между внутренней гранью и телом вала таким образом, чтобы лопасть была выполнена в виде трехмерной U-образной формы с изгибанием от передней стороны к задней стороне.

[0012] В одном варианте осуществления настоящего изобретения каждая лопасть содержит переднюю грань и заднюю грань. Часть внешней грани передней грани и часть внешней грани задней грани имеют криволинейную форму.

[0013] В одном варианте осуществления настоящего изобретения степень искривления каждой криволинейной задней грани больше, чем степень искривления каждой криволинейной передней грани.

[0014] С помощью технических средств, принятых для применения в ветроэнергетической установке согласно настоящему изобретению, энергогенерирующее устройство приводят в действие посредством сочетания лопасти вентилятора и вращающегося диска, снабженного магнитами и шарами. Когда транспортное средство совершает движение вперед, вращающийся диск осуществляет вращение под действием движущей силы лопасти вентилятора для того, чтобы энергогенерирующее устройство могло вырабатывать электричество. Вспомогательное кинетическое устройство, образуемое вращающимся устройством и стопорным кольцом, позволяет достичь цели, заключающейся в более плавном вращающемся движении для входного вала силового привода энергогенерирующего устройства таким образом, чтобы ветроэнергетическое устройство могло поддерживать в течение периода времени выработку электричества, даже при низкой скорости ветра или вообще при отсутствии ветра во время остановки транспортного средства, и вследствие этого повышается также практическое требование осуществить установку ветроэнергетической установки, устанавливаемой на транспортном средстве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015]

Фиг. 1 представляет собой перспективное изображение ветроэнергетической установки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой перспективное изображение лопасти вентилятора ветроэнергетической установки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой вид сверху вентилятора ветроэнергетической установки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой вид сбоку вращающегося диска и стопорного кольца ветроэнергетической установки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Ниже подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на Фиг. 1-4. Описание предназначено только для разъяснения вариантов осуществления настоящего изобретения, но не для ограничения объема формулы изобретения.

[0017] Как показано на Фиг. 1-4, в одном варианте осуществления настоящего изобретения ветроэнергетическая установка 100, содержит: лопасть вентилятора 1, которая осуществляет вращение при воздействии на нее силы ветра, вращающееся устройство 2, включая вращающийся диск 20, множество магнитных элементов 21, множество камер 22 для шаров и множество шаров 23, при этом вращающийся диск 20 имеет соединительную часть вала 201, причем соединительная часть вала 201 является коаксиальной с вращающемся диском 20, а вращающийся диск 20 кинетически соединен с лопастью вентилятора 1 посредством соединительной части вала 201 для того, чтобы вращающийся диск 20 мог осуществлять вращение коаксиально с лопастью вентилятора 1, множество магнитных элементов 21, кольцеобразно расположенных по периферийной области вращающегося диска 20 соответственно, при этом каждый магнитный элемент 21 размещен в направлении магнитного момента, который осуществляет сдвиг с углом отклонения от радиального направления вращающегося диска 20, множество камер 22 для шаров, кольцеобразно размещенных так, что они окружают соединительную часть вала 201, причем каждая камера 22 для шара простирается наружу от внешней стенки 202 соединительной части вала 201, при этом каждая камера 22 для шара образована двумя боковыми стенками 221, причем каждая боковая стенка 221 расположена с отклонением стенки с углом отклонения от радиального направления вращающегося диска 20, и при этом каждая камера 22 для шара снабжена по меньшей мере одним шаром; стопорное кольцо 3 прилегает к вращающемуся диску 20 и окружает его, при этом стопорное кольцо 3 содержит множество соответствующих магнитных элементов 31, и каждый соответствующий магнитный элемент 31 выполнен как кольцеобразно установленный во внутренней периферии стопорного кольца 3 и обращен к вращающемуся диску 20 таким образом, чтобы соответствующий магнитный элемент 31 с магнитным отталкиванием к магнитному элементу 21 так, чтобы была создана магнитная отталкивающая сила между магнитными элементами 21 и соответствующими магнитными элементами 31; и энергогенерирующее устройство 4, имеющее входной вал силового привода 41, при этом входной вал силового привода 41 кинетически подсоединен к соединительной части вала 201 так, чтобы происходило вращение вместе с вращающимся диском 20.

[0018] Как показано на Фиг. 1, ветроэнергетическая установка 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения выполнена таким образом, чтобы лопасти вентилятора 1, вращающееся устройство 2 и входной вал силового привода 41 энергогенерирующего устройства 4 имели общий трансмиссионный вал для вращения. В других вариантах осуществления настоящего изобретения трансмиссионный элемент, такой как редукторный привод или муфта, применяют для передачи кинетической энергии между лопастью вентилятора 1 и соединительной частью вала 201, и/или между соединительной частью вала 201 и входным валом силового привода 41 энергогенерирующего устройства 4.

[0019] Как показано на Фиг. 2, в одном варианте осуществления настоящего изобретения ветроэнергетическая установка 100 снабжена лопастью вентилятора 1, включая средний вал 11 и множество лопастей 12. Средний вал 11 содержит тело вала 111 и конусную часть 112, простирающуюся вперед и сужающуюся от тела вала 111. Множество лопастей 12 расположены вокруг тела вала 111. Угол при вершине конусной части 112 составляет менее 30 градусов. Посредством малого сопротивления, обеспечиваемой обтекаемым контуром конусной части 112, кинетическая энергия ветра может быть лучшим образом передана к лопастям 12 для уменьшения потери энергии.

[0020] Как показано на Фиг. 2 и Фиг. 3, каждая лопасть 12 содержит переднюю грань 121, заднюю грань 122 и внутреннюю грань 123. Внутренняя грань 123 подсоединена между передней гранью 121 и задней гранью 122. Часть внешней грани передней грани 121 и часть внешней грани задней грани 122 имеют форму кривой. Степень искривления каждой задней грани 122 больше, чем степень искривления каждой передней грани 121. Передняя грань 123а внутренней грани 123 подсоединена к передней части тела вала 111, а задний конец 123b внутренней грани 123 подсоединен к задней части тела вала 111. Средний конец 123 с является средней частью внутренней грани 123, расположенной между передним концом 123а и задним концом 123b. Средний конец 123с имеет U-образную форму и простирается наружу вдоль радиального направления тела вала 111 так, чтобы было образовано отверстие для направления ветра h между внутренней гранью 123 и телом вала 111 таким образом, чтобы лопасть 12 имела трехмерную U-образную форму, изгибающуюся от передней стороны к задней стороне. Трехмерная конфигурация отверстия для направления ветра h и лопасти 12 позволяют лопасти вентилятора 1 иметь хорошую допустимую ветровую нагрузку.

[0021] Окружность вращающегося диска 20 снабжена множеством пазов, при этом каждый паз расположен на равном расстоянии для размещения магнитных элементов 21. Внутренняя грань стопорного кольца 3 также снабжена множеством пазов, расположенных на равном расстоянии для размещения соответствующих магнитных элементов 31. Магнитные элементы 21 и соответствующие магнитные элементы 31 являются постоянными электромагнитами. Каждый магнитный элемент 21 размещен в направлении магнитного момента, которое смещается в том же направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки с углом отклонения от радиального направления вращающегося диска 20. В варианте осуществления настоящего изобретения угол отклонения составляет 45 градусов. Само собой разумеется, что градус угла отклонения может быть также другим, кроме нулевого и вертикального.

[0022] Как показано на Фиг. 4, в варианте осуществления настоящего изобретения каждый магнитный элемент 21 расположен в направлении магнитного момента параллельно продольному направлению каждого магнитного элемента 21. При этом внешняя сторона каждого магнитного элемента 21 является южным магнитным полюсом. Каждый соответствующий магнитный элемент 31 расположен в направлении магнитного момента параллельно продольному направлению каждого соответствующего магнитного элемента 31. Причем внутренняя сторона каждого соответствующего магнитного элемента является южным магнитным полюсом. Соответственно каждый магнитный элемент 21 и каждый соответствующий магнитный элемент 31 обращены друг к другу с той же полярностью. Магнитная сила, создаваемая между каждым магнитным элементом 21 и каждым соответствующим магнитным элементом 31, создает крутящий момент. В других вариантах осуществления настоящего изобретения каждый магнитный элемент 21 и каждый соответствующий магнитный элемент 31 обращены друг к другу противоположными сторонами полярности, так чтобы магнитная сила, создаваемая между каждым магнитным элементом 21 и каждым соответствующим магнитным элементом 31, создавала обратный крутящий момент.

[0023] Как показано на Фиг. 4, боковая стенка 221 каждой камеры 22 для шара является плоской поверхностью, которая осуществляет сдвиг в том же направлении по часовой стрелке или в том же направлении против часовой стрелки с углом отклонения от радиального направления вращающегося диска 20. В варианте осуществлении настоящего изобретения угол отклонения стенки составляет 45 градусов. Само собой разумеется, что градус угла отклонения стенки может быть также другим, кроме нулевого и вертикального.

[0024] В варианте осуществления настоящего изобретения каждая камера 22 для шара снабжена одним круглым шаром 23. В том случае, когда вращающийся диск 20 осуществляет вращение, повторяющееся смещение каждого шара 23 в камере 22 для шара создает время от времени переменный крутящий момент.

[0025] Как показано на Фиг. 1, энергогенерирующее устройство 4 является отдельным устройством, которое работает независимо и приводит в действие катушки энергогенерирующего устройства 4 для выработки электричества посредством вращения вала силового привода 41. В других вариантах осуществления настоящего изобретения энергогенерирующее устройство 4 может также представлять собой набор генераторов, содержащих множество генераторов, которые применяют параллельно.

[0026] В соответствии с вышеупомянутой конструкцией, кинетическое вспомогательное устройство, образуемое вращающимся устройством 2 и стопорным кольцом 3, позволяет достичь цели, заключающейся в более плавном вращающемся движении для вала силового привода 41 энергогенерирующего устройства 4 так, чтобы ветроэнергетическая установка 100 могла поддерживать выработку электричества в течение периода времени, даже при низкой скорости ветра или при отсутствии ветра вследствие остановки транспортного средства, и вследствие этого повышается также практическое требование осуществить установку ветроэнергетической установки, устанавливаемой на транспортном средстве.

[0027] Вышеуказанное описание следует рассматривать только как разъяснение предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения. Лицо, обладающее обычными познаниями в данной области техники, может осуществить различные варианты настоящего изобретения на основании объема притязаний формулы изобретения и вышеуказанного описания. Однако данные варианты должны быть в пределах объема настоящего изобретения.

Ветроэнергетическая установка содержит лопасть вентилятора, вращающееся устройство, которое кинетически соединено с лопастью вентилятора с возможностью осуществлять вращение вместе с лопастью вентилятора, стопорное кольцо, выполненное для обхватывания вращающегося устройства, и энергогенерирующее устройство с валом силового привода, кинетически подсоединенным к вращающемуся устройству. С помощью кинетического вспомогательного устройства, образуемого вращающимся устройством и стопорным кольцом, ветроэнергетическая установка может поддерживать выработку электричества определенный период времени даже при низкой скорости ветра или при кратковременном отсутствии ветра вследствие более плавного вращения вала силового привода за счет момента инерции. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ветроэнергетическая установка, размещенная на транспортном средстве, содержащая лопасть вентилятора, совершающую вращение при воздействии на нее силы ветра, вращающееся устройство, содержащее вращающийся диск, множество магнитных элементов, множество камер для шара и множество шаров, при этом вращающийся диск имеет соединительную часть вала, коаксиальную с вращающимся диском, причем вращающийся диск кинетически соединен с лопастью вентилятора посредством соединительной части вала для обеспечения возможности вращения вращающегося диска коаксиально с лопастью вентилятора, множество магнитных элементов, кольцеобразно расположенных по периферийной области вращающегося диска соответственно, причем каждый магнитный элемент размещен по направлению магнитного момента, который совершает сдвиг с углом отклонения от радиального направления вращающегося диска, множество камер для шара, кольцеобразно расположенных вокруг соединительной части вала, при этом каждая камера для шара простирается наружу от внешней стенки соединительной части вала и образована двумя боковыми стенками, каждая боковая стенка размещена со сдвигом с углом отклонения стенки от радиального направления вращающегося диска, и каждая камера для шара снабжена по меньшей мере одним шаром,

стопорное кольцо прилегает и окружает вращающийся диск, стопорное кольцо содержит множество соответствующих магнитных элементов, причем каждый соответствующий магнитный элемент выполнен как кольцеобразно установленный во внутренней периферии стопорного кольца и обращен к вращающемуся диску таким образом, чтобы соответствующий магнитный элемент находился в магнитном отталкивании по отношению к магнитному элементу так, чтобы происходило образование магнитной силы отталкивания между магнитными элементами и соответствующими магнитными элементами; и

энергогенерирующее устройство, имеющее входной вал силового привода, при этом входной вал силового привода кинетически соединен с соединительной частью вала для того, чтобы осуществлять вращение вместе с вращающимся диском.

2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой каждая камера для шара снабжена одним шаром.

3. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой угол отклонения магнитных элементов составляет 45°.

4. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой угол отклонения стенки боковой стенки камеры для шара составляет 45°.

5. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой каждый магнитный элемент и каждый соответствующий магнитный элемент обращены друг к другу с одинаковой магнитной полярностью.

6. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой лопасть вентилятора содержит средний вал и множество лопастей, причем средний вал содержит тело вала и конусную часть, при этом конусная часть простирается вперед и сужается от тела вала, а также множество лопастей, расположенных в окружении тела вала, и угол при вершине конусной части составляет менее 30°.

7. Ветроэнергетическая установка по п. 6, в которой каждая лопасть содержит переднюю грань, заднюю грань и внутреннюю грань, при этом внутренняя грань подсоединена между передней гранью и задней гранью, а передний конец внутренней грани подсоединен к передней части тела вала, а задний конец внутренней грани подсоединен к задней части тела вала, при этом средний конец является средней частью внутренней грани, расположенной между передним концом и задним концом, причем средний конец имеет U-образную форму и простирается наружу вдоль радиального направления тела вала так, чтобы отверстие для направления ветра было образовано между внутренней гранью и телом вала таким образом, чтобы лопасть была выполнена в виде трехмерной U-образной формы с изгибанием от передней стороны к задней стороне.

8. Ветроэнергетическая установка по п. 6, в которой часть внешней грани передней грани и часть внешней грани задней грани имеют криволинейную форму.

9. Ветроэнергетическая установка по п. 8, в которой степень искривления каждой криволинейной задней грани больше, чем степень искривления каждой криволинейной передней грани.