风力发电装置、车辆的发电系统以及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电领域，尤其是涉及一种风力发电装置、一种车辆的发电系统以及一种车辆。


背景技术：

2.相关技术中，风力发电装置是一种将自然风的风能转化为电能的装置，在通常情况下，自然风的流动方向为近似水平方向，现有风力发电装置的风轮的中心轴线均水平设置，仅当吹风方向与风轮的中心轴线方向近似平行、且自然风从风轮前方朝向风轮吹风时，自然风作用在风叶上的驱动力大小才足够驱动风轮转动。当吹风方向与风轮的中心轴线方向近似垂直、或者自然风从风轮后方朝向风轮吹风时，自然风作用在风叶上的驱动力不足以驱动风轮转动，会造成风力发电装置发电中断，从而造成风力发电装置发电不稳定，容易影响用电器的使用寿命，进而会降低风力发电装置的使用体验。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种风力发电装置，该风力发电装置不容易出现发电中断的问题，从而可以提高风力发电装置的发电稳定性，也可以提高用电器的使用寿命，进而可以提升风力发电装置的使用体验。
4.本实用新型进一步地提出了一种车辆的发电系统。
5.本实用新型进一步地提出了一种车辆。
6.根据本实用新型的风力发电装置包括：发电机；风轮，所述风轮与所述发电机的转子轴连接，所述发电机用于将所述风轮的转动能量转换成电能，其中，所述风轮包括多个风叶，多个所述风叶沿所述风轮的周向依次间隔开，多个所述风叶均在所述风轮的轴向延伸且构造为弧形。
7.根据本实用新型的风力发电装置，通过将风轮竖直放置，并且使风叶在风轮的轴向延伸且构造为弧形，与现有技术相比，从不同方向吹向风轮的自然风均可以驱动风叶带动风轮转动，可以避免风力发电装置发电中断，从而可以提高风力发电装置的发电稳定性，也可以提高用电器的使用寿命，进而可以提升风力发电装置的使用体验。
8.在本实用新型的一些示例中，所述风轮包括：风轮本体，所述风轮本体安装于所述转子轴，所述风轮本体与每个所述风叶间均连接有连接杆。
9.在本实用新型的一些示例中，所述的风力发电装置还包括：保护网，所述保护网套设于所述发电机和所述风轮外部。
10.在本实用新型的一些示例中，所述的风力发电装置还包括：安装座，所述发电机安装于所述安装座。
11.在本实用新型的一些示例中，在所述风力发电装置的径向方向，所述风力发电装置的直径为d，满足关系式：d≤10cm。
12.在本实用新型的一些示例中，在所述风力发电装置的高度方向，所述风力发电装置的高度尺寸为h，10cm≤h≤15cm。
13.根据本实用新型的车辆的发电系统包括：风力发电装置，所述风力发电装置为上述的风力发电装置；插座，所述插座安装于所述车辆内部，所述风力发电装置的所述发电机与所述插座连接。
14.根据本实用新型的车辆的发电系统，通过将风力发电装置产生的电流输送至插座，用户可以在车辆上通过发电系统为用电器供电，与现有技术相比，发电系统不与电池包连接，简化了发电系统的线路，有利于发电系统安装在车辆上。
15.在本实用新型的一些示例中，所述的车辆的发电系统还包括：逆变器和稳压器，所述发电机的整流器、所述逆变器、所述稳压器和所述插座依次串联。
16.根据本实用新型的车辆包括；车身，所述车身的顶棚外部设有安装梁；发电系统，所述发电系统为上述的发电系统，其中，所述风力发电装置安装于所述安装梁且位于所述安装梁的下方。
17.根据本实用新型的车辆，通过将风力发电装置安装于安装梁的下方，与现有技术相比，可以降低风力发电装置受到刮擦损坏的概率，同时可以降低风力发电装置在恶劣天气下损坏的概率，从而可以有效地提高发电系统的使用寿命，进而可以提高车辆的产品品质。
18.在本实用新型的一些示例中，所述风力发电装置倒装于所述安装梁。
19.在本实用新型的一些示例中，所述逆变器和所述稳压器均安装于所述安装梁内。
20.在本实用新型的一些示例中，所述安装梁安装有多个所述风力发电装置，多个所述风力发电装置在所述安装梁的长度方向间隔开。
21.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是根据本实用新型实施例所述的风力发电装置的示意图；
24.图2是根据本实用新型实施例所述的车辆的部分结构示意图。
25.附图标记：
26.风力发电装置100；发电系统200；车辆300；
27.发电机10；转子轴11；
28.风轮20；风叶21；风轮本体22；连接杆23；
29.保护网30；安装座40；逆变器50；稳压器60；安装梁70；整流器80。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的
限制。
31.下面参考图1
‑
图2描述根据本实用新型实施例的风力发电装置100。
32.如图1所示，根据本实用新型实施例所述的风力发电装置100包括：发电机10和风轮20。其中，发电机10包括转子和定子，转子可以设置有转子轴11，转子可以在风力发电装置100的轴向方向延伸，定子可以套设在转子的外侧，转子可以相对定子可以转动，并且转子可以绕着风力发电装置100的中心轴线转动。进一步地，定子上可以设置有磁铁，转子上可以缠绕有线圈，当转子相对定子转动时，线圈可以切割定子的磁感线，在磁电效应的作用下，线圈内可以产生电流。进一步地，转子轴11上还可以设置有炭刷，线圈中产生的电流可以通过炭刷输出到发电机10外，发电机10可以输出10v
‑
20v的交流电。
33.风轮20与发电机10的转子轴11连接，发电机10用于将风轮20的转动能量转换成电能，其中，风轮20包括多个风叶21，多个风叶21在风轮20的周向依次间隔开，多个风叶21均沿风轮20的轴向延伸且构造为弧形。风轮20可以与发电机10的转子轴11连接，风轮20可以带动转子轴11转动，以使转子切割定子的磁感线产生电流。风力发电装置100可以竖直安装在平面或者曲面上，也就是说风轮20的中心轴线可以与竖直方向平行，即风轮20可以以图1中的方向安装在平面或者曲面上。风轮20的周向设置有多个风叶21，风叶21的数量可以根据实际需要进行设置，在本实用新型的一个具体的实施例中，如图1所示，风叶21在每个风轮20上可以设置有四个，四个风叶21可以在风轮20的周向方向均匀的间隔开设置。当风在水平面内从不同方向吹向风轮20时，风力可以作用在风轮20的至少一个风叶21上，风作用在风叶21上的作用力可以形成风轮20的转动力矩，转动力矩可以驱动风轮20转动，进而风轮20可以带动转子转动，由此，风力发电装置100可以利用不同吹风方向的风，风力发电装置100可以将风能转化为电能，以供用电器使用。
34.同时，通过使风叶21在风轮20的轴向延伸，可以增大风叶21与风的接触面积，也可以使风力发电装置100有效地利用竖直方向的空间，从而可以保证风以不同吹风方向吹向风轮20时均可以推动风轮20转动，进而提高风力发电装置100的发电量，还可以提高风力发电装置100的发电稳定性，能够降低风力发电装置100中断发电的概率。进一步地，通过将风叶21构造为弧形，风叶21不容易发生刮擦损坏，并且将风叶21构造为弧形可以使风轮20整体构造为球形，有利于风轮20收集空间中不同方向的风，从而可以降低风力发电装置100对吹风方向的要求，进而可以避免风力发电装置100发电中断，可以提高风力发电装置100的发电稳定性。
35.由此，通过将风轮20竖直放置，并且使风叶21在风轮20的轴向延伸且构造为弧形，与现有技术相比，从不同方向吹向风轮20的自然风均可以驱动风叶21带动风轮20转动，可以避免风力发电装置100发电中断，从而可以提高风力发电装置100的发电稳定性，也可以提高用电器的使用寿命，进而可以提升风力发电装置100的使用体验。
36.在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，风轮20可以包括：风轮本体22，风轮本体22可以安装于转子轴11，风轮本体22与每个风叶21间均可以连接有连接杆23。其中，连接杆23可以在风轮本体22的径向方向延伸设置，连接杆23靠近风轮本体22的一端可以与风轮本体22固定连接，连接杆23的远离风轮本体22的一端可以与风叶21连接，风叶21可以通过连接杆23连接在风轮本体22上，即风叶21可以远离风轮本体22的中心轴线设置。风叶21可以设置有受风面，自然风的吹风方向可以与受风面近似垂直，当风力作用在风叶21的表面
上时，风叶21上可以产生驱动风轮本体22转动的转动力矩，转动力矩可以驱动风轮本体22转动。
37.进一步地，风轮本体22可以在风力发电装置100的轴向方向延伸设置，转子轴11可以安装于风轮本体22的一端，风轮本体22可以与转子轴11同轴设置，也就是说，风轮本体22的中心轴线与转子轴11的中心轴线可以处于同一直线上，当风轮本体22转动时，风轮本体22可以带动转子轴11转动。在本实用新型的一个具体的实施例中，风轮本体22和转子轴11之间可以一体成型，也就是说，风轮本体22与转子轴11可以为一体成型件，如此设置可以提高风轮本体22与转子轴11的连接处的结构强度。
38.但是本实用新型不限于此，例如：风轮本体22和转子轴11中的一个可以设置有花键，风轮本体22和转子轴11中的另一个可以设置有键槽，花键可以与键槽连接。也就是说，风轮本体22可以设置有花键、且转子轴11可以设置有键槽，或者风轮本体22可以设置有键槽、且转子轴11可以设置有花键，优选地，风轮本体22可以设置有键槽、且转子轴11可以设置有花键，如此设计可以降低风力发电装置100的加工难度，进而可以提高风力发电装置100的生产效率。通过花键与键槽配合，风轮本体22可以将转动力矩传动至转子轴11以驱动转子轴11相对定子转动，进而可以使风力发电装置100发电。应当理解的是，风轮本体22与转子轴11之间不仅限于上述两种连接方式，风轮本体22与转子轴11之间也可以其他的连接方式，例如：焊接、螺接等，只要能够使风轮本体22与转子轴11连接在一起，且可以使风轮本体22与转子轴11之间传递转动力矩，均可以看作风轮本体22安装于转子轴11。
39.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，风力发电装置100还可以包括：保护网30，保护网30可以套设于发电机10和风轮20外部。其中，保护网30上具有多个细密的网孔，网孔可以允许空气（风）从保护网30外侧进入保护网30内侧，需要说明的是，保护网30靠近发电机10和风轮20的一侧可以设置为保护网30的内侧，风从保护网30外侧进入保护网30内侧，进入保护网30内侧的风可以驱动风轮20转动，进而可以使发电机10产生电流。
40.并且，网孔可以阻挡空气（风）中的杂物（例如：沙石、树叶、塑料袋等）从保护网30外侧进入保护网30内侧，可以避免杂物与风轮20接触，从而可以防止风轮20出现搅轮问题，可以降低风力发电装置100故障损坏的概率，进而可以进一步地提高风力发电装置100的使用寿命，还可以使风力发电装置100表面易于清理，降低了风力发电装置100的清洁难度。
41.在本实用新型的一些实施例中，如图1和图2所示，风力发电装置100还可以包括：安装座40，发电机10安装于安装座40。其中，发电机10可以安装于安装座40的上表面，发电机10可以与安装座40焊接连接，或者发电机10与安装座40可以构造为一体成型件。安装座40远离发电机10的一端可以设置有安装面，安装面可以与平面或者曲面适配，安装面可以与平面或者曲面粘接连接，当然安装面可以与平面或者曲面卡接、焊接等。通过在风力发电装置100上设置安装座40，安装座40可以将风力发电装置100固定在平面或者曲面上，可以避免风力发电装置100发生倾翻。
42.在本实用新型的一些实施例中，在风力发电装置100的径向方向，风力发电装置100的直径为d，满足关系式：d≤10cm。其中，通过使风力发电装置100的直径不大于10cm，在保证风力发电装置100的发电量满足用户使用需求的同时，可以尽可能的缩小风力发电装置100的径向尺寸，从而可以减少风力发电装置100占用的空间，进而可以使风力发电装置100更容易布置在车辆300等物品上。
43.在本实用新型的一些实施例中，在风力发电装置100的高度方向，风力发电装置100的高度尺寸为h，10cm≤h≤15cm，其中，风力发电装置100的高度方向可以指图1中的上下方向，也就是说，风力发电装置100的高度方向即为风力发电装置100的轴向方向。通过使风力发电装置100的高度不小于10cm，可以使风叶21在风力发电装置100的高度方向具有向下延伸的空间，从而可以提高风叶21在风轮20的轴向方向的尺寸，进而可以提高风力发电装置100的发电量。并且使风力发电装置100的高度不小于10cm还可以避免风叶21与安装有风力发电装置100的平面或者风力发电装置100的曲面接触，可以避免风叶21刮擦损坏，从而可以进一步地提高风力发电装置100的使用寿命。
44.同时，通过使风力发电装置100的高度不大于15cm，在保证风力发电装置100的发电量满足用户使用需求的同时，可以尽可能的缩小风力发电装置100的高度尺寸，从而可以减少风力发电装置100占用的空间，进而可以使风力发电装置100更容易布置在车辆300等物品上。
45.如图2所示，根据本实用新型实施例所述的车辆300的发电系统200包括：风力发电装置100和插座，风力发电装置100为上述的风力发电装置100，插座安装于车辆300内部，例如：插座可以安装在车辆300的内饰上，风力发电装置100的发电机10与插座连接。其中，插座上可以设置有多组插孔，每个用电器上可以设置有一组插头，一组插头可以与一组插孔插接配合，风力发电装置100的发电机10产生的电流可以供给插座，用电器可以通过插座获取电流。
46.并且，与现有技术相比，风力发电装置100直接将电流供给插座，电流不经过车辆300的电池包，也就是说，发电系统200不需要为车辆300的电池包充电，可以降低发电系统200的发电量要求，从而可以使风力发电装置100的体积更小，进而可以使发电系统200在车辆300上易于布置，也可以避免风力发电装置100在车辆300上占用空间过大影响车辆300的外观设计。
47.同时，由于风力发电装置100不与电池包连接，可以简化发电系统200在车辆300中的线路布置，进而可以降低发电系统200在车辆300上的装配难度。进一步地，由于插座不与电池包连接，发电系统200向插座供电时不受车辆300点火状态的影响，即车辆300处于点火状态或者熄火状态时，发电系统200均能够向车内的用电器供电，从而可以提高发电系统200的使用便利性。
48.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，发电系统200还可以包括：逆变器50和稳压器60，发电机10的整流器80、逆变器50、稳压器60和插座依次串联。其中，整流器80可以设置在发电机10的外壳上，整流器80可以将交流电整流为直流电，整流器80可以对发电机10产生的电流进行整流，由于风力的大小不稳定，会造成发电机10产生的电流有较大的波动，通过整流器80对发电机10产生的电流进行整流，可以使发电系统200的线路中具有稳定的直流电流。
49.并且，用电器均使用交流电，逆变器50可以将直流电逆变形成交流电，由整流器80整流形成的直流电可以在逆变器50中变为交流电，可以使发电系统200向用电器提供交流电，从而可以保证用电器正常使用。
50.同时，稳压器60能够稳定电路中电流的电压，通过将逆变器50逆变形成的交流电进行稳压，可以使发电系统200向用电器提供具有稳定电压的交流电，从而可以使用电器在
额定的工作电压下工作。通过整流器80、逆变器50、稳压器60配合，发电系统200可以保证用电器在车辆300中稳定地工作，可以提高车辆300的使用便利性。
51.进一步地，当车辆300内用电器的额定工作电压高于稳压器60输出电压时，发电系统200还可以包括：升压器，升压器可以串联连接在稳压器60与插座之间，升压器可以将从稳压器60输出的电流的电压升高，从而可以使发电系统200满足用电器的供电需求。
52.进一步地，发电系统200可以设置有多个风力发电装置100，多个风力发电装置100可以间隔开设置，风力发电装置100在发电系统200中设置的数量可以根据用电需求等进行设定。
53.优选地，发电系统200可以设置有八个风力发电装置100，八个风力发电装置100可以并联连接以提高发电系统200的供电电流大小，从而可以使发电系统200同时为多个用电器工作。设任意两个风力发电装置100之间的间隔距离为c，满足关系式：5cm≤c≤10cm，如此设置可以保证任意两个风力发电装置100之间的风叶21不发生干涉，从而可以进一步地避免风力发电装置100损坏。
54.如图2所示，根据本实用新型实施例的车辆300包括：车身和发电系统200，车身的顶棚外部设置有安装梁70，发电系统200为上述的发电系统200，其中，风力发电装置100安装于安装梁70且位于安装梁70的下方。其中，安装梁70可以在车辆300的长度方向延伸设置，并且，安装梁70可以在车辆300设置有两个，两个安装梁70可以在车辆300的宽度方向间隔开设置，两个安装梁70均安装有风力发电装置100。
55.通过将风力发电装置100安装于车身的顶棚外部，可以便于风力发电装置100收集不同吹风方向的风，可以保证发电系统200稳定地向用电器供电，从而可以有效地提高用电器的使用寿命。并且，如此设置也可以避免风力发电装置100发生刮擦损坏，从而可以提高发电系统200的工作可靠性。
56.并且，风力发电装置100可以安装于车身的顶棚与安装梁70之间，顶棚与安装梁70可以部分地遮挡风力发电装置100，行人从车辆300的正前方或者后方不容易发现风力发电装置100，能够提高风力发电装置100的隐蔽性，可以避免发电系统200影响车身的外观设计，进而可以满足用户对车辆300的审美需求。
57.由此，通过将风力发电装置100安装于安装梁70的下方，与现有技术相比，可以降低风力发电装置100受到刮擦损坏的概率，同时可以降低风力发电装置100在恶劣天气下损坏的概率，从而可以有效地提高发电系统200的使用寿命，进而可以提高车辆300的产品品质。
58.进一步地，如图2所示，风力发电装置100可以倒装于安装梁70，其中，安装座40的安装面可以与安装梁70的下表面连接，风力发电装置100可以在车辆300的高度方向向下延伸设置，通过将风力发电装置100倒装于安装梁70，水流在重力的作用下会经过风力发电装置100的侧表面，当车辆300处于恶劣天气下时，例如：车辆300处于雨天、雪天、冰雹天气等恶劣天气下时，可以防止雨水等水滴渗入风力发电装置100的内部造成风力发电装置100损坏，从而可以提高风力发电装置100的工作稳定性，进而可以进一步地降低车辆300的使用成本。
59.进一步地，如图2所示，设风力发电装置100与车身的顶棚之间的间隔距离为a，满足关系式：0＜a＜3cm，通过使风力发电装置100与车身的顶棚之间的间隔距离不小于0，可
以避免风叶21与车身的顶棚接触，从而可以避免风叶21与车身的顶棚干涉导致风力发电装置100不能正常工作，也可以避免风叶21与车身的顶棚刮擦损坏，并且，通过使风力发电装置100与车身的顶棚之间的间隔距离不大于3cm，在保证风力发电装置100不与车身的顶棚发生接触的情况下，可以降低安装梁70的高度尺寸，需要说明的是，安装梁70的高度方向为图2中的上下方向，从而可以避免安装梁70过于凸出车身的顶棚，进而可以使安装梁70满足车辆300的外观设计要求。优选地，风力发电装置100与车身的顶棚之间的间隔距离可以设置为2cm，如此设置可以使风力发电装置100在较佳的环境下工作，从而可以提高风力发电装置100的发电性能。
60.进一步地，如图2所示，设风力发电装置100与安装梁70下表面之间的间隔距离为b，满足关系式：0＜b＜3cm，通过使风力发电装置100与安装梁70下表面之间的间隔距离不小于0，可以避免风叶21与安装梁70下表面接触，从而可以避免风叶21与安装梁70下表面干涉导致风力发电装置100不能正常工作，也可以避免风叶21与安装梁70下表面刮擦损坏，并且，通过使风力发电装置100与安装梁70下表面之间的间隔距离不大于3cm，在保证风力发电装置100不与安装梁70下表面发生接触的情况下，可以降低风力发电装置100的高度尺寸，可以有效地降低安装梁70的高度尺寸，从而可以避免安装梁70过于凸出车身的顶棚，进而可以使安装梁70满足车辆300的外观设计要求。优选地，风力发电装置100与安装梁70下表面之间的间隔距离可以设置为2cm，如此设置可以使风力发电装置100在较佳的环境下工作，从而可以提高风力发电装置100的发电性能。
61.在本实用新型的一些实施例中，逆变器50和稳压器60均安装于安装梁70内。其中，风力发电装置100与插座之间的供电线路可以设置在安装梁70内，通过将逆变器50、稳压器60及供电线路均设置在安装梁70内，可以简化发电系统200的线路布置，从而可以提高车辆300的装配效率，并且，将逆变器50、稳压器60及供电线路均设置在安装梁70内可以充分地利用车辆300的外侧空间，可以减少发电系统200在车辆300内的占用空间。同时，如此设置还可以使安装梁70遮挡逆变器50、稳压器60及供电线路，可以进一步地减小发电系统200对车辆300外观设计的影响，进而可以提高车辆300的产品竞争力。
62.在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，安装梁70可以安装有多个风力发电装置100，多个风力发电装置100可以在安装梁70的长度方向间隔开，安装梁70的长度方向可以指图2中的左右方向。其中，在车辆300的宽度方向上，车身两侧均设置有多个风力发电装置100，风力发电装置100在车身顶部的安装数量可以根据安装梁70的实际长度进行设定。
63.优选地，车身两侧均可以设置有四个风力发电装置100，八个风力发电装置100可以并联连接以提高发电系统200的供电电流大小，从而可以使发电系统200同时为多个用电器工作。设任意两个风力发电装置100之间的间隔距离为c，满足关系式：5cm≤c≤10cm，如此设置可以保证任意两个风力发电装置100之间的风叶21不发生干涉，从而可以进一步地避免风力发电装置100损坏。
64.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型
的限制。
65.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。