補充飛輪電池能量的彈力充能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種補充飛輪電池能量的彈力充能裝置。其特點是在飛輪電池外設(shè)置了彈力驅(qū)動機構(gòu)和自動分離機構(gòu)，并在飛輪電池內(nèi)增設(shè)磁動輪。利用彈力驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動磁動輪的方法，使飛輪儲存動能。使用方法：旅行者在野外宿營時，用打樁的方式將彈力驅(qū)動裝置安裝在地面，利用彈力驅(qū)動裝置中彈力繩的彈力勢能給飛輪電池補充動能。充能結(jié)束后，自動分離機構(gòu)能自動將驅(qū)動部件與飛輪分離，避免飛輪的動能損耗。充能后的飛輪電池可在宿營時和次日旅途中供電使用。優(yōu)點是在無電源場合，利用彈力給飛輪電池補充動能。
【專利說明】補充飛輪電池能量的彈力充能裝置

【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充能量的裝置。

【背景技術(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(電動/發(fā)電一體機),充電時,該電機以電動機形式運轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動機轉(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，該電機以發(fā)電機形式轉(zhuǎn)動，通過發(fā)電機將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載，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。
[0004]飛輪電池的儲能密度大、相對尺寸小的特點，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，非常需要有一個能給手提電腦、收音機，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】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用彈力勢能給飛輪電池補充動能的裝置及使用方法。
[0006]本發(fā)明主要技術(shù)思路:
1、旅行者在無電源的野外宿營時，可以利用彈力繩的彈力給飛輪電池補充動能，使飛輪電池在宿營時和次日旅途中可供電使用。
[0007]2、飛輪電池必須是在真空盒內(nèi)運作，可以用磁動的方法驅(qū)動真空盒內(nèi)的飛輪。
[0008]3、當(dāng)裝置停止給飛輪電池補充能量后，裝置中的具有磁性的驅(qū)動部件須自動與飛輪分離，以避免飛輪不必要的能量消耗。
[0009]本發(fā)明的具體技術(shù)方案:包括飛輪電池及其真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及發(fā)電機，其特征在于，還包括:
彈力驅(qū)動機構(gòu):其包括第一定位樁、第二定位樁、彈力繩組件、索引繩、限位組件、壓輪、帶輪、增速器、第一摩擦輪、第二摩擦輪；索引繩的一端與彈力繩組件的第一端連接，另一端與限位組件連接；彈力繩組件的第二端與固定于地面的第二定位樁連接；第一定位樁相距第二定位樁一定間距固定于地面，并與所述真空盒連接；帶輪設(shè)置在真空盒的下方，所述真空盒通過側(cè)板連接于帶輪和壓輪；索引繩設(shè)置在帶輪的槽和壓輪之間的間隙中；帶輪、增速器、第一摩擦輪和第二摩擦輪依次連接；第二摩擦輪設(shè)置在真空盒外的滑落桿上部;第二摩擦輪沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；帶輪與增速器的輸入軸之間設(shè)置棘輪組件；彈力驅(qū)動機構(gòu)的作用在于利用彈力勢能驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動；
所述真空盒內(nèi)增設(shè)一磁動輪，飛輪的一端與發(fā)電機連接，飛輪的另一端與一磁動輪連接，磁動輪沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；磁動輪上的磁鐵與第二摩擦輪上的磁鐵數(shù)量相等，且一一對應(yīng)，并通過磁場耦合；磁動輪與第二摩擦輪同軸心；
自動分離機構(gòu):其包括引導(dǎo)螺栓、第一復(fù)位彈簧、楔塊推桿機構(gòu)、滑落桿；滑落桿上部與真空盒連接；引導(dǎo)螺栓設(shè)置在滑落桿上部；第一復(fù)位彈簧設(shè)置在引導(dǎo)螺栓內(nèi)部，引導(dǎo)螺栓外設(shè)置第二摩擦輪；自動分離機構(gòu)的作用在于:當(dāng)?shù)诙Σ凛嗱?qū)動磁動輪轉(zhuǎn)動的工作結(jié)束后，能自動遠離磁動輪；
使用方法:
在地面上打入第一定位樁和第二定位樁,第一定位樁相距第二定位樁一定間距；然后把彈力驅(qū)動裝置安放在地面，第一定位樁與飛輪電池的真空盒連接；第二定位樁與彈力繩組件的第二端連接；將第二摩擦輪安裝在導(dǎo)引螺栓的光軸上；此時，彈力繩處于最小張緊狀態(tài)；然后拉動牽引繩，牽引彈力繩組件的第一端克服彈力繩的彈力逐漸接近帶輪，彈力繩被拉長，最后，彈力繩組件上的彈力繩處于最大張緊狀態(tài)；
然后放開牽引繩，彈力繩組件開始靠彈力繩的彈力收縮；彈力繩組件在收縮過程中，通過牽引繩帶動帶輪轉(zhuǎn)動，增速器將帶輪的轉(zhuǎn)速提高，增速器的輸出端帶動第一摩擦輪轉(zhuǎn)動，第一摩擦輪帶動第二摩擦輪；第二摩擦輪上的磁鐵與真空盒內(nèi)的磁動輪上的磁鐵通過磁場耦合，使第二摩擦輪帶動真空盒內(nèi)磁動輪和飛輪轉(zhuǎn)動，飛輪在轉(zhuǎn)動中儲存動能；
當(dāng)彈力繩的收縮彈力逐漸減小，彈力繩逐漸縮短，最后，牽引繩上的限位組件的撞塊與自動分離機構(gòu)的推桿接觸，限位彈簧產(chǎn)生的彈力通過撞塊推動推桿，與推桿連接的楔塊楔入導(dǎo)引螺栓的斜面，使導(dǎo)弓I螺栓朝磁動輪方向軸向移動；于是，導(dǎo)引螺栓的螺紋與轉(zhuǎn)動中的第二摩擦輪的螺孔嚙合；第二摩擦輪繞導(dǎo)弓I螺栓的螺紋旋轉(zhuǎn)，最后第二摩擦輪旋轉(zhuǎn)出導(dǎo)引螺栓的螺紋外，從滑落桿滑落至地面上；磁動輪與第二摩擦輪的磁場耦合作用消失；飛輪在真空盒內(nèi)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)電機轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點是:
1、在無電源場合，可以利用彈力給飛輪電池補充動能。
[0011]2、飛輪電池在補充動能過程中，可以同時向外部負載輸出電能。
[0012]3、當(dāng)裝置停止給飛輪電池補充能量后，彈力驅(qū)動機構(gòu)中的具有磁性的驅(qū)動部件能自動與飛輪電池分離，以避免飛輪不必要的能量消耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明靜止?fàn)顟B(tài)時的整體示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明開始運行時的整體示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的局部立體視圖。
[0016]圖4是本發(fā)明運行到最后階段，零件分離時的示意圖。
[0017]圖5是圖4中的F-F剖視圖。
[0018]圖6是圖5中的B部放大圖。
[0019]圖7是圖6中的C部放大圖。
[0020]圖8是圖3中刪除了第一摩擦輪17和第二摩擦輪43的局部示意圖。
[0021]圖9是圖8中的D部放大圖。
[0022]圖10是本發(fā)明運行過程I。
[0023]圖11是圖10中的E部放大圖。
[0024]圖12是本發(fā)明運行過程2。
[0025]圖13是圖12中的H部放大圖。
[0026]圖14是圖5中的A-A局部剖視圖(棘輪組件示意圖)。
[0027]圖15是另一種實施方法的示意圖。
[0028]圖16是圖2中的J部放大圖。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
方法1、本發(fā)明技術(shù)方案主要是在現(xiàn)有技術(shù)的飛輪電池真空盒21外設(shè)置了彈力驅(qū)動機構(gòu)和自動分離機構(gòu)，并在飛輪電池的真空盒21內(nèi)增設(shè)了與飛輪22相連的磁動輪23 (見圖3)。
[0030]彈力驅(qū)動機構(gòu)的作用在于利用彈力勢能驅(qū)動飛輪22轉(zhuǎn)動(見圖1至圖5)，使飛輪22儲存動能:其包括第一定位樁18、第二定位樁19、彈力繩組件11、索引繩12、限位組件13、壓輪14、帶輪15、增速器16、第一摩擦輪17、第二摩擦輪43 ;彈力繩組件11的第一端111與索引繩12連接，第二端112與固定于地面的第二定位樁19連接；第一定位樁18相距第二定位樁19 一定間距固定于地面，并與所述真空盒21連接；帶輪15設(shè)置在真空盒21的下方(見圖5)，真空盒21通過側(cè)板26連接于帶輪15和壓輪14 ;索引繩12的一端與彈力繩組件11的第一端111連接，另一端與限位組件13連接(見圖1和圖2);索引繩12設(shè)置在帶輪的槽151和壓輪14之間的間隙中。壓輪14的作用在于將索引繩12壓緊在帶輪15的槽151中，增加摩擦力，使索引繩12有效地帶動帶輪15轉(zhuǎn)動。壓輪14中可設(shè)置軸承(未畫出)，以避免不必要的動力消耗；索引繩12優(yōu)先采用輕質(zhì)的尼龍材料。在這里不采用金屬的鏈條鏈輪副，原因在于可減少旅途中的負載。
[0031]彈力繩組件11主要包括第一端111、多條彈力繩113和第二端112，第一端111通過彈力繩113與第二端112連接，制作彈力繩113最常用材料是滌綸、高彈紗，質(zhì)地輕，便于攜帶。彈力繩組件11不采用質(zhì)地重的金屬彈簧，原因也在于可減少旅途中的負載。
[0032](見圖5至圖7)帶輪15、增速器16、第一摩擦輪17和第二摩擦輪43依次連接；第二摩擦輪43設(shè)置在真空盒21外的滑落桿34上部；第二摩擦輪43沿圓周設(shè)有多塊磁鐵431 ;帶輪15與增速器16的輸入軸161之間設(shè)置棘輪組件9 (見圖5和圖14)；
見圖1和圖16，限位組件13包括撞塊131、限位彈簧132和固定塊133。撞塊131可以在牽引繩12上滑動，固定塊133則固定在牽引繩12上。撞塊131與固定塊133之間設(shè)置限位彈簧132。
[0033]見圖5和圖6，所述飛輪電池的真空盒21內(nèi)，飛輪22與一磁動輪23連接，磁動輪23沿圓周設(shè)有多塊磁鐵231 ;磁動輪23上的磁鐵231與第二摩擦輪43上的磁鐵431數(shù)量相等，且一一對應(yīng)，并通過磁場耦合；為減少摩擦消耗，在第二摩擦輪的端面設(shè)置了多個滾球182，見圖7，相對應(yīng)，在真空盒外，設(shè)置了供滾球182運行的滑槽211 ;磁動輪23與第二摩擦輪43同軸心；需要說明的是接近磁動輪23和第二摩擦輪43的零部件都應(yīng)該是不易被磁化的無磁性材料制作，以避免磁動輪23和第二摩擦輪43的運行受到干擾。
[0034](見圖3至圖9)自動分離機構(gòu)的作用在于:第二摩擦輪43驅(qū)動磁動輪23轉(zhuǎn)動的工作結(jié)束后，能自動遠離磁動輪23，否則第二摩擦輪43上的磁鐵431對轉(zhuǎn)動中的磁動輪23產(chǎn)生阻力，將會消耗飛輪22的動能。自動分離機構(gòu)包括引導(dǎo)螺栓31、第一復(fù)位彈簧32、楔塊推桿機構(gòu)33 (見圖9)、滑落桿34 ;滑落桿34上部與真空盒21連接，引導(dǎo)螺栓31設(shè)置在滑落桿34上部；第一復(fù)位彈簧32設(shè)置在引導(dǎo)螺栓31內(nèi)部，其作用是當(dāng)外力使引導(dǎo)螺栓31向磁動輪23方向移動時,第一復(fù)位彈簧32受壓，當(dāng)作用于引導(dǎo)螺栓31的外力消失后,第一復(fù)位彈簧32使引導(dǎo)螺栓31復(fù)位。引導(dǎo)螺栓31外設(shè)置第二摩擦輪43。引導(dǎo)螺栓31包括了斜面311，光軸312和螺紋313。斜面311是供楔塊333楔入而設(shè)置的(見圖7和圖9)。光軸312是供第二摩擦輪43的螺孔183的小徑在光軸312上轉(zhuǎn)動。當(dāng)引導(dǎo)螺栓31的螺紋313進入到轉(zhuǎn)動中第二摩擦輪43的螺孔183后，第二摩擦輪就可以繞螺紋313旋轉(zhuǎn)，直至旋轉(zhuǎn)出螺紋313外，從滑落桿34滑落至地面上。
[0035]見圖8、圖9，楔塊推桿機構(gòu)33主要包括第二復(fù)位彈簧331、推桿332、楔塊333。當(dāng)撞塊131推動推桿332 (此時，第二復(fù)位彈簧331受壓)，與推桿332連接的楔塊333楔入引導(dǎo)螺栓的斜面311，迫使引導(dǎo)螺栓31朝磁動輪23方向移動；當(dāng)撞塊131離開推桿332后，第二復(fù)位彈簧331使推桿332恢復(fù)到被推動之前的位置。
[0036]使用方法:
方法1、見圖5至圖7，將第二摩擦輪43經(jīng)引導(dǎo)螺栓31的螺紋313旋轉(zhuǎn)進入，安裝在導(dǎo)引螺栓31的光軸312上；(參見圖1)在地面上打入第一定位樁18和第二定位樁19，第一定位樁18相距第二定位樁19 一定間距；然后把彈力驅(qū)動裝置安放在地面，第一定位樁18與飛輪電池的真空盒21連接；第二定位樁19與彈力繩組件的第二端112連接，此時，彈力繩113處于最小張緊狀態(tài)；然后拉動牽引繩12，牽引彈力繩組件11的第一端111克服彈力繩113的彈力逐漸接近帶輪15 (見圖2);由于帶輪15與增速器16之間設(shè)置了棘輪組件9(見圖5和圖14)，所以將彈力繩組件11的一端牽引向上時，帶輪15處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，拉動并不費力；而當(dāng)彈力繩組件11靠彈力繩113的彈力收縮時，帶輪15反向轉(zhuǎn)動作用于棘輪組件9，棘輪組件9與增速器16的輸入軸161嚙合，帶動增速器16和相關(guān)連接部件轉(zhuǎn)動。
[0037]當(dāng)彈力繩組件的第一端111接近帶輪15 ；，彈力繩113被拉長，彈力繩組件上的彈力繩113處于最大張緊狀態(tài)即彈力勢能處于最大狀態(tài)(見圖2)；
然后，放開牽引繩12，彈力繩組件11開始靠彈力繩113的彈力逐漸收縮，彈力繩組件11在收縮過程中，通過牽引繩12帶動帶輪15轉(zhuǎn)動，增速器16將帶輪15的轉(zhuǎn)速提高，增速器16的輸出端163帶動第一摩擦輪17轉(zhuǎn)動，第一摩擦輪17帶動第二摩擦輪43，第二摩擦輪43上的磁鐵431與真空盒21內(nèi)的磁動輪23上的磁鐵231通過磁場耦合，使第二摩擦輪43帶動磁動輪23和飛輪22轉(zhuǎn)動，飛輪22在轉(zhuǎn)動中儲存動能；
當(dāng)彈力繩組件11收縮的彈力勢能逐漸減小，彈力繩113逐漸縮短，牽引繩11上的限位組件的撞塊131與推桿332接觸(見圖1、圖4、圖8、圖9和圖16)。這時候，真空盒21內(nèi)的飛輪22已經(jīng)儲存了足夠的動能，飛輪22實際上已經(jīng)可以通過磁動輪23帶動第二摩擦輪43轉(zhuǎn)動。所以，彈力繩113很小的收縮彈力就可以使撞塊131后面的限位彈簧132逐漸受壓縮，限位彈簧132產(chǎn)生的彈力通過撞塊131推動推桿332，與推桿332連接的楔塊333楔入導(dǎo)引螺栓的斜面311，使導(dǎo)引螺栓31朝磁動輪23方向軸向移動，見圖7 (平鍵39使得導(dǎo)引螺栓31只允許軸向移動)；于是，導(dǎo)引螺栓的螺紋313與轉(zhuǎn)動中的第二摩擦輪43的螺孔183嚙合，見圖11和圖13。這時候，第二摩擦輪43的被轉(zhuǎn)動力主要來自被飛輪22帶動的磁動輪23，磁動輪23通過與第二摩擦輪43的磁場耦合，帶動第二摩擦輪43轉(zhuǎn)動。于是，第二摩擦輪43繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而這時的旋轉(zhuǎn)是繞導(dǎo)引螺栓的螺紋313旋轉(zhuǎn)的，所以最后第二摩擦輪43可以旋轉(zhuǎn)出導(dǎo)引螺栓的螺紋313外，從滑落桿34滑落到地面上；從而第二摩擦輪43遠離磁動輪23 (見圖4中虛線部分)，其磁鐵431的磁力不再對磁動輪23產(chǎn)生阻力。于是飛輪22可以在真空盒21內(nèi)的真空中依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
[0038]當(dāng)外界需要電能時，飛輪22的動能通過發(fā)電機25轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
[0039]方法2、當(dāng)飛輪22還有剩余動能時，可以用止動磁鐵27插入真空盒上的止動槽28(見圖15)，真空盒中的磁動輪23中的磁鐵231受止動磁鐵27磁力，使磁動輪23和飛輪22逐漸停止轉(zhuǎn)動；然后將第二摩擦輪43安裝在導(dǎo)引螺栓的光軸213上；其余與方法I相同。
【權(quán)利要求】
1.一種補充飛輪電池能量的彈力充能裝置，包括飛輪電池及其真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及發(fā)電機，其特征在于，還包括: 彈力驅(qū)動機構(gòu):其包括第一定位樁、第二定位樁、彈力繩組件、索引繩、限位組件、壓輪、帶輪、增速器、第一摩擦輪、第二摩擦輪；索引繩的一端與彈力繩組件的第一端連接，另一端與限位組件連接；彈力繩組件的第二端與固定于地面的第二定位樁連接；第一定位樁相距第二定位樁一定間距固定于地面，并與所述真空盒連接；帶輪設(shè)置在真空盒的下方，所述真空盒通過側(cè)板連接于帶輪和壓輪；索引繩設(shè)置在帶輪的槽和壓輪之間的間隙中；帶輪、增速器、第一摩擦輪和第二摩擦輪依次連接；第二摩擦輪設(shè)置在真空盒外的滑落桿上部;第二摩擦輪沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；帶輪與增速器的輸入軸之間設(shè)置棘輪組件；彈力驅(qū)動機構(gòu)的作用在于利用彈力勢能驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動； 所述真空盒內(nèi)增設(shè)一磁動輪，飛輪的一端與發(fā)電機連接，飛輪的另一端與一磁動輪連接，磁動輪沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；磁動輪上的磁鐵與第二摩擦輪上的磁鐵數(shù)量相等，且一一對應(yīng)，并通過磁場耦合；磁動輪與第二摩擦輪同軸心； 自動分離機構(gòu):其包括引導(dǎo)螺栓、第一復(fù)位彈簧、楔塊推桿機構(gòu)、滑落桿；滑落桿上部與真空盒連接；引導(dǎo)螺栓設(shè)置在滑落桿上部；第一復(fù)位彈簧設(shè)置在引導(dǎo)螺栓內(nèi)部，引導(dǎo)螺栓外設(shè)置第二摩擦輪；自動分離機構(gòu)的作用在于:當(dāng)?shù)诙Σ凛嗱?qū)動磁動輪轉(zhuǎn)動的工作結(jié)束后，能自動遠離磁動輪。
【文檔編號】F03G1/00GK104454394SQ201310427231
【公開日】2015年3月25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