集风式风力发电机在汽车上的应用研究

第20期2015年7月No.20July ，2015

集风式风力发电机在汽车上的应用研究

英杰东1，英益英2，英寒松3

（1.南京市琅琊路小学，江苏南京210008；2.华东交通大学，江西南昌330013；

3.南京市秦淮区政府办公室，江苏南京210000）

摘要：燃油汽车的节能问题，都是各个汽车厂家攻坚克难的研究方向。电动汽车上的供电问题一直是困扰

这一行业的艰难课题。笔者经过多年的研究和实验，发明了一种集风式风力发电机，能为燃油汽车和电动

汽车供电，解决了这一行业的世界性难题。文章就这一研究项目进行了详细阐述。

关键词：燃油汽车；电动汽车；集风式风力发电机；行驶里程；续航时间

作者简介：英杰东（2004-），男，江苏南京。

江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information 1汽车的发展在国民经济中所占的地位和作用随着当代工业的不断发展、壮大，汽车工业在世界经济发展中的地位和作用越来越突出，逐渐成为主要汽车生产国的支柱产业，并对世界经济的发展和社会的进步产生了巨大的作用和深远的影响。现在交通结构由飞机、轮船、火车、汽车等现代交通工具组成，它们各自在交通产业结构中发挥着重要的作用，其中汽车所具有的普遍性和灵活性是其他现代交通工具所无法比拟的，它既适用于作为运输的公共交通工具，又适用于作为家庭和个人的代步工具，既适用于大批量客货运输，也适用于小批量客货运输。汽车属于地面上的交通工具，只要有道路的地方就能行驶，它既可通向城市又可通往广大的农村，实现“门到门”的服务，使交通结构实现了公共交通与个人或家庭相结合，大批量客货运输与小批量客货运输相结合，以汽车为终端的运输工具，才能实现现代化运输的全过程，从而使现代交通结构得以优化。目前汽车运输的周转量在全社会运输周转总量中，所占的比重越来越大，已占主导地位，汽车既是高价值的产品又是批量的产品，因而能够创造巨大的价值，它在国民经济发展中占据了不可代替的地位。汽车的发展与应用，在工业、电子、物流、资金流中为经济增长起到了举足轻重的作用，其收益在GDP 中占有相当大的比例。我国从1956年7月生产了第一辆时速60公里、载重4吨的“解放”牌汽车，到目前发展成整车生产厂150多家，改装厂500多家，年产汽车2000多万辆，成为世界生产汽车的大国。特别是进入20世纪90年代以来，轿车开始进入我们的生活，买私家车就像70年代的“四大件”、80年代的家用电器一样，成为众多家庭追求的目标，而这在20年前是无法想象的，这说明我国的经济实力在不断加强，人民生活水平得到了

大幅度地提高。

全球汽车的保有量每年都在高速度地增长，但是，事物的发展都是一分为二的，在一些发达国家和大城市，汽车的尾气排放已成为城市污染的主要源头。随着人们环保意识的不断增强，以及人们需要良好空气质量的强烈愿望和要求，减少汽车排放污染已成为政府和社会的一项极为迫切的任务。此外随着国际局势的变化，能源危机，油价上涨，按目前的汽车增长速度发展下去，所造成的能源匮乏将会制约全球经济的发展。因此，从环保和节能的角度看，发展清洁无污染的电动汽车，将是汽车工业的一个突破口，电动汽车具有传统燃油汽车无可比拟的优点，所以电动汽车将成为21世纪最有潜力的交通工具。

2新能源在汽车领域的推广与发展前景

随着社会的发展，汽车已经走进千家万户，汽车在推动当今社会的发展中，起着越来越重要的作用，但是任何事物都是一分为二的，汽车也给能源、空气、道路、停车空间带来了很大的压力，给社会的发展带来了新情况、新问题，比如空气的污染就是目前摆在我们面前的重大问题，它会直接影响到人的生命。随着全球人口的增多，工业化程度越来越高，气候的变化，空气污染的加重，能源的欠缺，各国把新能源的发

展摆在了战略位置，全球各经济体对新能源的推广力度在不断加大，使得近年来新能源汽车的发展开始提上了各个国家的议事议程。

20世纪70年代，全球第三次石油危机爆发后，各国汽车公司先后开始研发各种类型的电动汽车，我国也在前几个五年计划中，在研发电动汽车的专项上投入了大量的人力、物力和财力，并取得了一系列的

科研成果，但迄今为止，这些科研成果真正能转化为产品并实现产业化生产的项目并不多，国外也是如此。随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭，以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业都普遍认识到，节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这两个技术难题的最佳途径。

电动车自20世纪现身至今，油电混合动力、蓄电池动力、太阳能动力等新能源汽车不断出现，但这些技术都受到各种因素的约束，像太阳能汽车就受结构性约束，汽车是一种流动性很强的产品，太阳能放在汽车上就受到多方面的技术限制，而发展蓄电池动力的汽车将是解决这些技术难题的一条有效途径。电动汽车已经成为当前应用前景最广、应用价值最大、开发效率最高的一种交通工具，受全球各经济体中能源、环境污染等客观现实情况的影响，环保型、节能汽车必然会受到越来越多的关注和喜爱，但电动车的续航能力（电池的容量）一直是阻碍这一领域发展的主要原因。电动汽车集合了多种高科技，是一种综合性的技术产品，不仅电池设计与生产需要依靠先进的科学技术，且车体本身同样包含着许多技术，如车身选用质量较轻的铝、镁合金及其他复合材料，车身形状追求流线型来降低空气的阻力。在轮胎方面选用高气压式子午线轮胎，有效地降低轮胎的滚动阻力，安装风力发电机减少传统的发电机对驱动机带来的功率消耗等等，以各种方式来优化汽车的结构。为了更好地提升其运行效率，目前许多汽车生产企业在电动汽车上选择了高能蓄电池及其他的节能措施。蓄电池作动力在国内外航空和航海领域已经得到了广泛的应用，用在电动汽车上已成为优先的选择，但用蓄电池作动力的电动工具，目前有一个瓶颈，就是不能自行充电，受续航里程和续航时间的制约。虽然各地都在研究高能电池，但是再好的蓄电池容量也是有限制的，充电总有用完的时候。

1893年麦克·米伦发明了蹬踏式脚蹬驱动自行车，它灵巧方便。经过多年的不断改进，其独特不可替代的优势，依然被人们沿用至今。多年前，笔者一直研究把自行车上装上电动机，用电动机带动车辆行驶，当时华东地区生产的12V直流电动机，技术性能不高，转速慢，不能长时间工作且笨重，只能生产一些功率小、旋转速度慢、用在汽车刮水器等部件上的电机，想改造却一直找不到合适的电动机。偶然的机会，在飞机制造厂工作的朋友，带回一个飞机上用的电动机，它的设计先进、轻便、合理，且转速高（即目前市面上常用的电动自行车上的电动机样子），笔者把它装在自行车上，造出了第一辆电动自行车。后来由于工作的关系，没有再把这个事业发展下去，当时更没有申请专利这种保护意识。后来这个发明创造经传播，慢慢地出现了一些比本人改造的稍微先进一点的电动自行车，直至发展到今天市场上品种繁多、造型漂亮的产品。但都没装上给蓄电池充电的装置，这也是全球许多人都在研究的技术难题，自从英国人发明了蒸汽机后，就有人在寻找发明永动机，如果能在电动车上装上笔者发明的集风式风力发电机并获得成功，电动车就变成了一台准永动机了。

笔者经过多年的研究，目前发明了一种装在各种汽车上给蓄电池充电的集风式风力发电机，给燃油汽车提高工作效率，经试验节能在5%~10%左右，增加了电动汽车的行驶里程和续航时间，行驶时无特殊情况，不需要再给蓄电池另外充电，就能保持永久的续航能力。

3集风式风力发电机在汽车上的应用与技术背景目前使用的燃油汽车，都是用发动机带动发电机进行发电供给用电电路，发电机的线圈在磁场中做切割磁力线的运动，消耗了一部分发动机的动力，增加了燃料的消耗。现在发展的电动汽车包括电动自行车，都受到行驶里程和续航时间的限制，没有安装给蓄电池充电的装置，容量再大的蓄电池电量也有用完的时候，笔者经过多年的潜心研究，发明了一种装在各种汽车上使用的集风式风力发电机，解决了这一行业的世界性难题，经过试验有很高的实用价值,具体方法是：

第一，做一个长方形的喇叭状集风通道，把两组叶轮风扇带动的发电机放在里面，装在汽车前端的鬼脸处与地面形成25°～45°的夹角，起到集风的作用，并能在高速运转时，利用做过功的风力吹击地面成反向，对汽车形成一种推力，在风力的作用下对汽车产生一种向上的推力，减轻汽车的自重，提高汽车的灵敏度，以此减少能源的消耗。

第二，做一个穿心轴的12V汽车用发电机，发电机的两头装上叶轮风扇，叶轮风扇为同轴分布的两组，此设计比用一个叶轮风扇增加了一倍的招风量，提高了转速，降低了发电机对风速的要求，相对于单组叶轮风扇，因为产生了平衡作用，减少了机械的磨损，降低了单组叶轮风扇对发电机轴承等部件的磨损。

第三，根据风筝的原理，把叶轮的各个叶片倾斜18°～20°，形成一定的招风角度（这个叶轮风扇已有专利，专利号为：ZL2013304072876），根据车辆的用途调整风叶的大小，如目前城市用的公交车，因为行车速度慢，频繁停车，频繁启动用电量大，比常规行驶的汽车上发电机的皮带轮就要加大，否则发电量就不够，不能满足用电设备的需要。本产品也是根据汽车的用途，决定风扇叶轮的大小，把发电机装在喇叭口的通道中起到了集风的作用，同时也降低了发电机的工作