自行車行駛中的風(fēng)力補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自行車行駛中的風(fēng)力補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置及使用方法。其特點(diǎn)是飛輪電池的真空盒增設(shè)一內(nèi)驅(qū)動裝置，其包括磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪。真空盒外設(shè)置外驅(qū)動裝置，其包括葉輪、增速器和含有磁鐵的驅(qū)動套。飛輪電池的飛輪一端連接一摩擦凸輪，摩擦凸輪與摩擦凹輪間斷性連接；使用方法：自行車行駛中，葉輪受風(fēng)轉(zhuǎn)動，使增速器帶動驅(qū)動套轉(zhuǎn)動，驅(qū)動套中的磁鐵與磁動輪通過磁場的耦合，帶動磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪一起轉(zhuǎn)動，以此帶動飛輪轉(zhuǎn)動儲存能量。有益之處是：在無電源場合，可用自行車給飛輪電池輸入動能。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動到一定轉(zhuǎn)速時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)自動接近飛輪提供動能。當(dāng)葉輪停止后，驅(qū)動機(jī)構(gòu)自動與飛輪分離，以避免能量損耗。
【專利說明】自行車行駛中的風(fēng)力補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置及使用方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于飛輪電池(或稱飛輪儲能裝置)領(lǐng)域，特別是涉及一種飛輪電池補(bǔ)充能量的裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在眾多儲能裝置中，飛輪電池突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲能。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，就具有一定的動能，飛輪電池以其動能轉(zhuǎn)換成電能。飛輪電池與化學(xué)電池相比，以其高效率，充電時間短、相對尺寸小、清潔無污染等突出優(yōu)勢有望成為最具前景的儲能電池。
[0003]飛輪電池的工作原理:飛輪電池中有一個電機(jī)(電動/發(fā)電一體機(jī)),充電時,該電機(jī)以電動機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪的動能儲存起來，即飛輪電池“充電”；當(dāng)外界需要電能時，該電機(jī)以發(fā)電機(jī)形式轉(zhuǎn)動，通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載，即飛輪電池“放電”。為了減少風(fēng)阻損耗，摩擦等能量損失，飛輪電池設(shè)置在真空盒內(nèi)，并使用磁懸浮軸承支撐轉(zhuǎn)動部件。
飛輪電池的儲能密度大、相對尺寸小的特點(diǎn)，尤其適合攜帶于野外無電源場合，特別是對于騎自行車旅行的車友，在野外宿營時，非常需要有一個能給手提電腦、收音機(jī)，較大功率的燈光支持電力的飛輪電池。然而，飛輪電池目前只能用通電的方式驅(qū)動真空盒內(nèi)的發(fā)電機(jī)帶動飛輪轉(zhuǎn)動，使飛輪儲存動能，而在野外卻沒有可以給飛輪電池充電的電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種利用自行車行駛中的風(fēng)力給飛輪電池補(bǔ)充動能的裝置及方法。
[0005]本發(fā)明主要技術(shù)思路:
1、利用自行車行駛中的風(fēng)力驅(qū)動葉輪給飛輪電池補(bǔ)充能量。
[0006]2、飛輪電池必須是在真空盒內(nèi)運(yùn)作，可以用磁動的方法驅(qū)動真空盒內(nèi)的飛輪。
[0007]3、當(dāng)裝置停止給飛輪電池補(bǔ)充能量后，裝置須自動與飛輪分離，以避免飛輪不必要的能量消耗。
[0008]本發(fā)明的具體技術(shù)方案:包括自行車及固定在自行車的后架上的安裝架、飛輪電池及其真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及發(fā)電機(jī)，其特征在于，
在所述真空盒內(nèi)增設(shè)一內(nèi)驅(qū)動裝置，該內(nèi)驅(qū)動裝置包括磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪，所述磁動輪通過轉(zhuǎn)軸與離心機(jī)構(gòu)連接，離心機(jī)構(gòu)中的滑動套筒通過連接桿與摩擦凹輪連接，滑動套筒和摩擦凹輪之間設(shè)置壓縮彈簧，滑動套筒能在轉(zhuǎn)軸上移動；所述磁動輪上設(shè)置多塊磁鐵；
所述飛輪的一端連接發(fā)電機(jī)，另一端連接一摩擦凸輪，所述摩擦凸輪與摩擦凹輪間斷性連接；
在所述真空盒外設(shè)置一外驅(qū)動裝置，該外驅(qū)動裝置包括葉輪、增速器和含有多塊磁鐵的驅(qū)動套，葉輪通過增速器與驅(qū)動套連接；驅(qū)動套設(shè)置在所述飛輪電池的真空盒外圍，且與
磁動輪同軸心；驅(qū)動套中的磁鐵與所述磁動輪上的磁鐵數(shù)量相等，且--對應(yīng)并通過磁場
的耦合；
外驅(qū)動裝置和真空盒與所述安裝架連接；
使用方法:自行車在行駛期間，位于自行車的后架上的葉輪受風(fēng)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動增速器將葉輪的轉(zhuǎn)速提高，增速器的輸出端帶動驅(qū)動套隨之轉(zhuǎn)動，驅(qū)動套中的磁鐵與磁動輪上的磁鐵通過磁場的耦合，使驅(qū)動套帶動磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動達(dá)到一定速度時，在離心力的作用下，離心機(jī)構(gòu)中的滑動套筒克服壓縮彈簧的彈力朝摩擦凸輪方向移動，由此使得與滑動套筒連接的摩擦凹輪與摩擦凸輪接合，以此驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動儲存能量；當(dāng)葉輪停止轉(zhuǎn)動，增速器、驅(qū)動套、磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機(jī)構(gòu)的離心力消失，壓縮彈簧的彈力推動滑動套筒，使得與滑動套筒連接的摩擦凹輪離開摩擦凸輪；飛輪依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動；當(dāng)外界需要電能時，飛輪的動能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點(diǎn)是:
一、在無電源場合，可以利用自行車的行駛期間的風(fēng)力給飛輪電池輸入動能。而現(xiàn)有的飛輪電池只能通過充電方式給飛輪電池輸入能量。
[0010]二、當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時,驅(qū)動機(jī)構(gòu)能自動接近飛輪,并向飛輪提供動能。當(dāng)葉輪停止后，驅(qū)動機(jī)構(gòu)能自動與飛輪分離，以避免不必要的能量損耗。
[0011]三、葉輪和驅(qū)動機(jī)構(gòu)無需離開飛輪電池，從而便于能快捷地再次向飛輪電池提供動能。
[0012]四、給飛輪電池`輸入動能過程中，飛輪電池可以同時向外部負(fù)載輸出電能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的立體示意圖。
[0015]圖3是圖1中的局部剖視圖。
[0016]圖4是飛輪電池真空盒內(nèi)的零部件的立體示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明另一實(shí)施方式的示意圖。
[0018]圖6是圖3中的A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
參見圖1至圖4，本發(fā)明主要包括外驅(qū)動裝置、內(nèi)驅(qū)動裝置和飛輪電池3 ;其中內(nèi)驅(qū)動裝置設(shè)置在飛輪電池的真空盒33內(nèi)。
[0020]外驅(qū)動裝置和真空盒33通過安裝架11與自行車的后架71連接。
[0021]外驅(qū)動裝置設(shè)置在真空盒33外，該裝置主要利用磁場來驅(qū)動真空盒33內(nèi)的內(nèi)驅(qū)動裝置中的磁動輪51。外驅(qū)動裝置包括葉輪41、增速器42和驅(qū)動套43，葉輪41通過增速器42與驅(qū)動套43連接；驅(qū)動套43沿圓周設(shè)有多塊磁鐵431 ；
內(nèi)驅(qū)動裝置設(shè)置在真空盒33內(nèi)，該裝置主要接收外驅(qū)動裝置磁力，根據(jù)外驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。內(nèi)驅(qū)動裝置包括磁動輪51、轉(zhuǎn)軸52、離心機(jī)構(gòu)53和摩擦凹輪54，所述磁動輪51與驅(qū)動套43同軸心，磁動輪51沿圓周設(shè)有多塊磁鐵511 ;磁動輪上的磁鐵511與驅(qū)動套中的磁鐵431數(shù)量相等，且一一對應(yīng)并通過磁場的耦合；磁動輪51通過轉(zhuǎn)軸52與離心機(jī)構(gòu)53連接；
離心機(jī)構(gòu)53是一種基于離心運(yùn)動原理的機(jī)械式自動控制裝置。其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示:在轉(zhuǎn)軸52上，兩根第一拉桿531分別裝有兩個飛錘532。第一拉桿531可在垂直平面內(nèi)繞銷軸533擺動。在轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)時，飛錘532產(chǎn)生離心運(yùn)動傾向，將第一拉桿531張開一定角度，并通過第二拉桿534使套在轉(zhuǎn)軸52上的滑動套筒535向摩擦凸輪32方向移動一段距離，該摩擦凸輪32與飛輪31連接，而飛輪31的另一端連接發(fā)電機(jī)34。轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)速越大，第一拉桿531張角越大，滑動套筒535克服壓縮彈簧536阻力后移得距離越大，滑動套筒535通過連接桿537 (見圖4)連接摩擦凹輪54，摩擦凹輪54向摩擦凸輪32靠近并與之接合，使飛輪31隨之轉(zhuǎn)動，于是飛輪31開始儲存動能。
[0022]上述裝置的使用方法:
自行車的行駛速度通?？梢赃_(dá)到每小時20公里。也就是在無風(fēng)的天氣，自行車在行駛中，葉輪41受到每秒5.6米的氣流流速。如果是在有風(fēng)的天氣，自行車受到的是迎面的風(fēng)力，那么葉輪41將受到更快的氣流流速。而現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動只要每秒2米風(fēng)速就可以了。所以這樣的氣流速度完全可以使葉輪41轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動增速器將葉輪的轉(zhuǎn)速提高，增速器的輸出端帶動驅(qū)動套43隨之轉(zhuǎn)動，驅(qū)動套43中的磁鐵431與磁動輪51上的磁鐵511通過磁場的耦合，使驅(qū)動套43帶動磁動輪51、離心機(jī)構(gòu)53和摩擦凹輪54 —起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機(jī)構(gòu)53的轉(zhuǎn)動達(dá)到一定速度時，在離心力的作用下，離心機(jī)構(gòu)53中的滑動套筒535克服壓縮彈簧536的彈力朝摩擦凸輪32方向移動，由此使得與滑動套筒535連接的摩擦凹輪54與摩擦凸輪32接合，以此驅(qū)動飛輪31轉(zhuǎn)動儲存能量；
自行車停止行駛后，葉輪41停止轉(zhuǎn)動，增速器42、驅(qū)動套43、磁動輪51、離心機(jī)構(gòu)53和摩擦凹輪54也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機(jī)構(gòu)53的離心力消失，壓縮彈簧536的彈力推動滑動套筒535，使得與滑動套筒535連接的摩擦凹輪54離開摩擦凸輪32 ;飛輪31依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動；
當(dāng)外界需要電能時，飛輪31的動能通過發(fā)電機(jī)34轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
[0023]如果風(fēng)從自行車的后面吹向前面，并且風(fēng)速大于自行車的行進(jìn)速度，葉輪41會反向轉(zhuǎn)動，就會影響飛輪的運(yùn)動。為此，本發(fā)明在葉輪和增速器之間設(shè)置一棘輪機(jī)構(gòu)9 (詳見圖6)。當(dāng)葉輪41的反向轉(zhuǎn)動時，棘輪機(jī)構(gòu)9空轉(zhuǎn)，就不會影響到飛輪的運(yùn)動。
[0024]圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施形式。其特點(diǎn)是將真空盒內(nèi)外的零部件采用豎向設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種自行車行駛中的風(fēng)力補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置的使用方法，包括自行車及固定在自行車的后架上的安裝架、飛輪電池及其真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及發(fā)電機(jī)，其特征在于， 在所述真空盒內(nèi)增設(shè)一內(nèi)驅(qū)動裝置，該內(nèi)驅(qū)動裝置包括磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪，所述磁動輪通過轉(zhuǎn)軸與離心機(jī)構(gòu)連接，離心機(jī)構(gòu)中的滑動套筒通過連接桿與摩擦凹輪連接，滑動套筒和摩擦凹輪之間設(shè)置壓縮彈簧，滑動套筒能在轉(zhuǎn)軸上移動；所述磁動輪上設(shè)置多塊磁鐵； 所述飛輪的一端連接發(fā)電機(jī)，另一端連接一摩擦凸輪，所述摩擦凸輪與摩擦凹輪間斷性連接； 在所述真空盒外設(shè)置一外驅(qū)動裝置，該外驅(qū)動裝置包括葉輪、增速器和含有多塊磁鐵的驅(qū)動套，葉輪通過增速器與驅(qū)動套連接；驅(qū)動套設(shè)置在所述飛輪電池的真空盒外圍，且與磁動輪同軸心；驅(qū)動套中的磁鐵與所述磁動輪上的磁鐵數(shù)量相等，且--對應(yīng)并通過磁場的耦合； 外驅(qū)動裝置和真空盒與所述安裝架連接； 使用方法: 自行車在行駛期間，位于自行車的后架上的葉輪受風(fēng)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動增速器將葉輪的轉(zhuǎn)速提高，增速器的輸出端帶動驅(qū)動套隨之轉(zhuǎn)動，驅(qū)動套中的磁鐵與磁動輪上的磁鐵通過磁場的率禹合，使驅(qū)動套帶動磁動輪、`離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動達(dá)到一定速度時，在離心力的作用下，離心機(jī)構(gòu)中的滑動套筒克服壓縮彈簧的彈力朝摩擦凸輪方向移動，由此使得與滑動套筒連接的摩擦凹輪與摩擦凸輪接合，以此驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動儲存能量；當(dāng)葉輪停止轉(zhuǎn)動，增速器、驅(qū)動套、磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機(jī)構(gòu)的離心力消失，壓縮彈簧的彈力推動滑動套筒，使得與滑動套筒連接的摩擦凹輪離開摩擦凸輪；飛輪依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動；當(dāng)外界需要電能時，飛輪的動能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
【文檔編號】F03D9/02GK103498760SQ201310427028
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請人:杜文娟