專利名稱：彈簧儲能單元及彈簧儲能裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及彈簧儲能單元，所述儲能單元可以利用渦卷彈簧存儲機械能，本發(fā)明還涉及包含了該儲能單元的彈簧儲能裝置。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，平面渦卷彈簧儲能裝置都是通過扭轉卷軸卷緊渦一個彈簧而儲能的，具有結構簡單，使用壽命長，對環(huán)境不造成污染等。但是由于彈性材料的限制，能源儲存密度低，現(xiàn)在一般是采用增大渦卷彈簧的橫切面積來增加彈簧強度和增加彈簧的卷數、長度，以提高能量的儲存密度。但是增大彈簧材料橫切面會使彈簧強度增大卻彈性降低，并且容易疲勞折斷，增大彈簧的剛度還會造成適應性變差。增加平面渦卷彈簧的卷數雖然能增加能量儲存，但會增大扭力、效率降低。另外，現(xiàn)有技術的渦卷彈簧是獨立的，能量傳輸能力有限，不能適應不同場合的需要?；诖?，有必要改進一下現(xiàn)有技術。發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種彈簧儲能單元，能在相同的空間里增大儲能密度，并且能根據需要增加容量。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案。
一種彈簧儲能單元，用于存儲或傳遞能量，其特征在于包括殼體、位于殼體內的芯軸、兩個以上同向的渦卷彈簧，其中，所述渦卷彈簧的兩端分別固定在所述殼體和所述芯軸上。
在上述技術方案中，芯軸和殼體的相對旋轉可以改變渦卷彈簧的松緊狀態(tài)，實現(xiàn)對所述彈簧儲能單元的儲能。多個渦卷彈簧同向的設置在同一殼體內，可以增加所述彈簧儲能單元的容量。
在發(fā)明的這種彈簧儲能單元中，所述殼體的一端設有第一限位件，所述芯軸上設有可連接至所述第一限位件的第二限位件，并且所述第二限位件位于與所述第一限位件相反的一端。一個彈簧儲能單元的所述第一限位件能連接至另一個彈簧儲能單元的第二限位件，保證兩個彈簧儲能單元的扭矩相互傳遞，從而實現(xiàn)了容量的增加。由于前一殼體連接于后一芯軸，所以增加彈簧儲能單元在提高儲能量的同時，不會增加扭力，可以適用于扭力較小的風力發(fā)電裝置。
在本發(fā)明的這種彈簧儲能單元中，所述的兩個以上的渦卷彈簧的軸向位置相同。 在本方案中，處于同一平面的渦卷彈簧可以合理利用徑向面積，降低單個彈簧儲能裝置的厚度。
在本發(fā)明的這種彈簧儲能單元中，所述的兩個以上的渦卷彈簧的軸向位置相互交錯。在本方案中，渦卷彈簧的位置相互交錯，適用于安裝位置的面積較小而長度較大的場口 ο
一種彈簧儲能裝置，其特征在于包括若干個彈簧儲能單元、減速器、以及增速器，其中，若干個所述彈簧儲能單元以芯軸連接至另一個殼體的方式依次連接，所述減速器的低速端和增速器的低速端分別連接至位于端部的所述殼體或者芯軸。
外界動能通過該減速器傳遞至彈簧儲能單元，而彈簧儲能單元經由增速器傳遞至輸出端，該輸出端可以是發(fā)電機。本發(fā)明的這種彈簧儲能裝置分別連接能量輸入端和能量輸出端，其可以作為暫時的存儲裝置將不穩(wěn)定的能源轉化為穩(wěn)定的能源，以便人類直接利用。此外，這種彈簧儲能裝置也可以作為減震構件。
實施本發(fā)明的這種彈簧儲能單元，具有以下有益效果所述彈簧儲能單元具有兩個以上的渦卷彈簧，可以提高儲能密度。所述彈簧儲能裝置可以作為減震裝置或者能量儲存裝置。


圖I為本發(fā)明的這種彈簧儲能單元的示意圖，其中多個渦卷彈簧位于同一平面內；圖2為圖I的另一種實施方式下的剖視圖，其中渦卷彈簧是交錯布置的；圖3為本發(fā)明的這種彈簧儲能單元的組合狀態(tài)；圖4為圖3的剖視圖，屬于同一彈簧儲能單元的渦卷彈簧處于同一平面；圖5為本發(fā)明的這種彈簧儲能裝置的示意圖；圖6展示了本發(fā)明的這種彈簧儲能裝置的一種實施方式；圖7展示了本發(fā)明的這種彈簧儲能裝置的另一種實施方式；圖8展示了本發(fā)明的這種彈簧儲能裝置的又一種實施方式。
部分附圖標記說明殼體11、第一限位件111、芯軸12、第二限位件121、渦卷彈簧13、彈簧儲能裝置2、彈簧儲能單元21、減速器22、增速器23、第一制動單元24、第二制動單元25、控制器26、風輪3、發(fā)電機4、發(fā)電/電動機5、太陽能電池組6、制動器7、動力裝置8。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳述。
如圖1、2所示的發(fā)明的這種彈簧儲能單元21，用于存儲或傳遞能量，包括殼體11、 位于殼體11內的芯軸12、兩個以上的同向的渦卷彈簧13，其中，所述渦卷彈簧13的兩端分別固定在所述殼體11和芯軸12上。在圖I中，三個渦卷彈簧13軸對稱地布置在芯軸12 和殼體11之間，對稱布置可以保證受力均勻，是較為優(yōu)選的選擇。當然，采用其他數目的渦卷彈簧13，并采用非對稱地布置也是允許的。如圖1，渦卷彈簧13可以處于同于平面內，以降低整體的厚度。如圖2，渦卷彈簧13也可以軸向交錯布置，以降低整體的面積。
圖3、4可以體現(xiàn)多個彈簧儲能單元21的連接方式。其中，所述殼體11的一端設有第一限位件111，所述芯軸12上設有可連接至所述第一限位件111的第二限位件121，并且所述第二限位件121位于與所述第一限位件11相反的一端。參照圖3，在本實施例中， 連接件14作為芯軸12與殼體11的聯(lián)軸器，所述連接件14上設有第一凹槽141和第二凹槽142,所述第一凹槽141連接至殼體11而所述第二凹槽142連接至芯軸12。當然,采用其他方式連接殼體11和芯軸12也是可以的，在此無需贅述。
如圖5，所示的本發(fā)明的這種彈簧儲能裝置2，包括若干個彈簧儲能單元21、減速器22、以及增速器23，其中，若干個所述彈簧儲能單元21以芯軸連接至另一個殼體的方式依次連接，所述減速器22的低速端和增速器23的低速端分別連接至位于端部的所述殼體或者芯軸。
圖6和圖7為所述彈簧儲能裝置的兩種具體應用。在圖6中，所述彈簧儲能裝置 2的輸入端連接風輪3，輸出端連接發(fā)電機4。發(fā)電機4的輸出端連接至用電器，該用電器可以是電燈。第一制動單元24和第二制動單元25提供單一方向的旋轉，其中，所述第一制動單元24的提供的旋轉方向與所述彈簧儲能單元21的擰緊方向相同，而所述第二制動單元25提供的旋轉方向與所述彈簧儲能單元21的放松方向相同。彈簧儲能單元21的扭矩較大，而轉速較低，所述減速器22和增速器23主要用于調整轉速，以平衡渦卷彈簧和風輪 3以及發(fā)電機4的轉速需求。
參照圖6，經過彈簧儲能裝置2后，風輪3的不穩(wěn)定的動能轉化為轉速較為穩(wěn)定的動能輸出至發(fā)電機4。由于彈簧儲能裝置2的轉速是可變的，優(yōu)選地采用控制器26控制彈簧儲能裝置2的轉速。該彈簧儲能裝置2可以是磁動調速裝置，其提供一收斂的反饋調節(jié)。 具體的，控制器26獲得發(fā)電機的電流輸出，并據此調整彈簧儲能裝置的轉速，從而達到控制發(fā)電機電能輸出的目的。
圖7中增加了太陽能電池組6。在陽光充足的時候，由太陽能電池組6向發(fā)電/電動機5供電，發(fā)電/電動機5將電能轉化為機械能存儲在彈簧儲能裝置2中。在風能充足的時候，由風輪3將能量存儲至彈簧儲能裝置2，最終實現(xiàn)風光互補。制動器7可以防止彈簧儲能裝置2的反轉。在用電器需要電能的時候，彈簧儲能裝置2驅動發(fā)電/電動機5工作，將機械能輸出至用電器。
在圖8中，彈簧儲能單元21作為儲能裝置，其輸入端與輸出端相同，均通過制動器 7連接至動力裝置8。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
。但本發(fā)明保護范圍并不局限于此。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內，因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。權利要求
1.一種彈簧儲能單元，用于存儲或傳遞能量，其特征在于包括殼體、位于殼體內的芯軸、兩個以上同向的渦卷彈簧，其中，所述渦卷彈簧的兩端分別固定在所述殼體和所述芯軸上。
2.根據權利要求I所述的彈簧儲能單元，其特征在于，所述殼體的一端設有第一限位件，所述芯軸上設有可連接至所述第一限位件的第二限位件，并且所述第二限位件位于與所述第一限位件相反的一端。
3.根據權利要求I或2所述的彈簧儲能單元，其特征在于，所述的兩個以上的渦卷彈簧的軸向位置相同。
4.根據權利要求I或2所述的彈簧儲能單元，其特征在于，所述的兩個以上的渦卷彈簧的軸向位置相互交錯。
5.一種彈簧儲能裝置，其特征在于包括若干個如權利要求I所述的彈簧儲能單元、減速器、以及增速器，其中，若干個所述彈簧儲能單元以芯軸連接至另一個殼體的方式依次連接，所述減速器的低速端和增速器的低速端分別連接至位于端部的所述殼體或者芯軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及彈簧儲能單元和彈簧儲能裝置。所述彈簧儲能單元用于存儲或傳遞能量，包括殼體、位于殼體內的芯軸、兩個以上的同向的渦卷彈簧，其中，所述渦卷彈簧的兩端分別固定在所述殼體和芯軸上。芯軸和殼體的相對旋轉可以改變渦卷彈簧的松緊狀態(tài)，實現(xiàn)對所述彈簧儲能單元的儲能。多個渦卷彈簧同向的設置在同一殼體內，可以增加所述彈簧儲能單元的容量。多個彈簧儲能單元依次連接，在保持扭力恒定的同時，可以進一步增加容量。
文檔編號F16H33/06GK102979869SQ20121052482
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年12月10日
發(fā)明者吳君恒 申請人:吳君恒