飛輪電池補充能量的自動離合彈力驅動裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種飛輪電池補充能量的自動離合彈力驅動裝置。其特點是在真空盒外增設彈力驅動機構，利用彈力勢能驅動飛輪轉動，其中包括一含有磁鐵的皮帶輪；在真空盒內增設內驅動機構，其包括磁動輪、離心機構和摩擦凹輪。所述皮帶輪上的磁鐵與真空盒內的磁動輪通過磁場耦合，使皮帶輪帶動真空盒內的磁動輪和飛輪轉動，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動裝置安裝在地面，利用彈力驅動裝置中彈力繩的彈力勢能給飛輪電池補充動能。充能結束后，離心機構能自動將驅動部件與飛輪分離，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。
【專利說明】飛輪電池補充能量的自動離合彈力驅動裝置
【技術領域】
[0001]本發明是關于飛輪電池(或稱飛輪儲能裝置)領域，特別是涉及一種飛輪電池補充能量的裝置。
【背景技術】
[0002]在眾多儲能裝置中，飛輪電池突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。當飛輪以一定角速度旋轉時，就具有一定的動能，飛輪電池以其動能轉換成電能。飛輪電池與化學電池相比，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/發電一體機),充電時,該電機以電動機形式運轉，將外界輸入的電能通過電動機轉化為飛輪的動能儲存起來，即飛輪電池“充電”；當外界需要電能時，該電機以發電機形式轉動，通過發電機將飛輪的動能轉化為電能，輸出給外部負載，即飛輪電池“放電”。為了減少風阻損耗，摩擦等能量損失，飛輪電池設置在真空盒內，并使用磁懸浮軸承支撐轉動部件。
[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動真空盒內的電機帶動飛輪轉動，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。
【發明內容】
[0005]本發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]本發明主要技術思路:
1、旅行者在野外宿營時，將本裝置安裝在地面上，利用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運作，可以用磁動的方法驅動真空盒內的飛輪。
[0008]3、當裝置停止給飛輪電池補充能量后，裝置中的驅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]本發明的具體技術方案:包括飛輪電池及其真空盒和真空盒內的飛輪及發電機，其特征在于，還包括:
彈力驅動機構:其包括第一定位樁、第二定位樁、彈力繩組件、索引繩、壓輪、帶輪、增速器、第一皮帶輪、皮帶和第二皮帶輪；彈力繩組件的第一端與索引繩連接，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；帶輪設置在真空盒的下方，真空盒通過側板連接于帶輪和壓輪；索引繩設置在帶輪的槽和壓輪之間的間隙中；帶輪、增速器、第一皮帶輪、皮帶和第二皮帶輪依次連接；第二皮帶輪設置在真空盒外的中心軸上；第二皮帶輪沿圓周設有多塊磁鐵；帶輪與增速器的輸入軸之間設置棘輪組件；彈力驅動機構的作用在于利用彈力勢能驅動飛輪轉動；
在所述真空盒內增設一內驅動機構，該內驅動機構包括磁動輪、離心機構和摩擦凹輪，所述磁動輪通過轉軸與離心機構連接，離心機構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置壓縮彈簧，滑動套筒能在轉軸上移動；所述磁動輪沿圓周設置多塊磁鐵；磁動輪上的磁鐵與所述第二皮帶輪中的磁鐵數量相等，且一一對應并通過磁場稱合；磁動輪與第二皮帶輪同軸心；
所述飛輪的一端連接發電機，另一端連接一摩擦凸輪，摩擦凸輪與所述內驅動機構中的摩擦凹輪間斷性連接；
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，此時，彈力繩處于自由松馳狀態；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；
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動，增速器將帶輪的轉速提高，增速器的輸出端帶動第一皮帶輪轉動，第一皮帶輪通過皮帶帶動第二皮帶輪；第二皮帶輪上的磁鐵與真空盒內的磁動輪上的磁鐵通過磁場耦合，使第二皮帶輪帶動真空盒內磁動輪、離心機構和摩擦凹輪一起轉動，當離心機構的轉動達到一定速度時，在離心力的作用下，離心機構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，以此驅動飛輪轉動儲存能量；
當彈力繩的收縮彈力逐漸減小，彈力繩逐漸縮短，最終彈力繩的收縮彈力無法拉動牽引繩，牽引繩停止運動，使得帶輪、增速器、第一皮帶輪、皮帶、第二皮帶輪、磁動輪、離心機構和摩擦凹輪也因此停止轉動；離心機構的離心力消失，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轉動；
當外界需要電能時，飛輪的動能通過發電機轉化為電能，輸出給外部負載。
[0010]本發明與現有技術相比的特點是:
1、在無電源場合，可以利用彈力繩的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、當裝置停止給飛輪電池補充能量后，彈力驅動機構中的驅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是本發明的靜止狀態示意圖。
[0014]圖2是本發明的開始運行時的示意圖。
[0015]圖3是圖2的側面的局部視圖。
[0016]圖4是圖3的立體示意圖。
[0017]圖5是圖3中的C-C局部剖視圖。
[0018]圖6是圖5中的B部放大圖。[0019]圖7是真空盒內部結構示意圖。
[0020]圖8是圖5中的A-A局部剖視圖(棘輪組件示意圖)。
[0021]圖9是另一種實施型式的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明:
本發明技術方案主要是在現有技術飛輪電池的真空盒33外設置了彈力驅動機構4，在飛輪電池的真空盒33內增設了內驅動機構5 (見圖5)。
[0023]彈力驅動機構4的作用在于利用彈力勢能驅動飛輪31轉動(見圖1至圖5)，使飛輪31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、壓輪14、帶輪15、增速器16、第一皮帶輪17、皮帶13和第二皮帶輪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33連接；帶輪15設置在真空盒33的下方，真空盒33通過側板26連接于帶輪15和壓輪14 ;索引繩12設置在帶輪的槽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轉動。壓輪14中可設置軸承(未畫出)，以避免不必要的動力消耗；索引繩12優先采用輕質的尼龍材料。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。
[0024]帶輪15、增速器16、第一皮帶輪17、皮帶13和第二皮帶輪43依次連接；第二皮帶輪43設置在真空盒外的中心軸432上；第二皮帶輪43沿圓周設有多塊磁鐵431 ;帶輪15與增速器16的輸入軸161之間設置棘輪組件9 (見圖5和圖8);
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，質地輕，便于攜帶。彈力繩組件11不采用質地重的金屬彈簧，原因也在于可減少旅途中的負載。
[0025]見圖5，內驅動機構5設置在真空盒33內，該機構主要接收彈力驅動機構的磁力，根據彈力驅動機構轉動而轉動。參見圖6,內驅動機構包括磁動輪51、轉軸52、離心機構53和摩擦凹輪54，磁動輪51通過轉軸52與離心機構53連接；離心機構3中的滑動套筒535通過連接桿537與摩擦凹輪54連接(見圖7)，滑動套筒535和摩擦凹輪54之間設置壓縮彈簧536，滑動套筒535能在轉軸52上移動；磁動輪51與第二皮帶輪43同軸心，磁動輪51沿圓周設有多塊磁鐵511 ;磁動輪上的磁鐵511與第二皮帶輪中的磁鐵431數量相等，且一一對應并通過磁場耦合；
所述飛輪31的一端連接發電機34，另一端連接一摩擦凸輪32，摩擦凸輪32與所述內驅動機構5中的摩擦凹輪54間斷性連接；
離心機構53是一種基于離心運動原理的機械式自動控制裝置。其結構如圖6、圖7所示:在轉軸52上，兩根第一拉桿531分別裝有兩個飛錘532。第一拉桿531可在垂直平面內繞銷軸533擺動。在轉軸52旋轉時，飛錘532產生離心運動傾向，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的另一端連接發電機34。轉軸52轉速越大，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7)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隨之轉動，于是飛輪31開始儲存動能。
[0026]使用方法:
見圖1至圖6，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；然后把彈力驅動裝置安放在地面，第一定位樁18與飛輪電池的真空盒
33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處于自由松馳狀態；然后拉動牽引繩12，牽引彈力繩組件的第一端111克服彈力繩113的彈力逐漸接近帶輪15，達到圖1所示狀態；由于帶輪15與增速器16之間設置了棘輪組件9 (見圖5和圖8)，所以將彈力繩組件11的一端牽引向上時，帶輪15處于空轉狀態，拉動并不費力；而當彈力繩組件11靠彈力繩113的彈力收縮時，帶輪15反向轉動作用于棘輪組件9，棘輪組件9與增速器16的輸入軸161嚙合，帶動增速器16和相關連接部件轉動。
[0027]當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處于最大張緊狀態即彈力勢能處于最大狀態(見圖1和圖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轉動，增速器16將帶輪15的轉速提高，增速器16的輸出端163帶動第一皮帶輪17轉動，第一皮帶輪17通過皮帶13帶動第二皮帶輪43，第二皮帶輪43中的磁鐵431與真空盒33內的磁動輪51上的磁鐵511通過磁場耦合，使第二皮帶輪43帶動磁動輪51、離心機構53和摩擦凹輪54 —起轉動，當離心機構53的轉動達到一定速度時，在離心力的作用下，離心機構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，以此驅動飛輪31轉動儲存能量；
當彈力繩組件11收縮的彈力勢能逐漸減小，彈力繩113逐漸縮短，最終彈力繩113的收縮彈力無力拉動牽引繩，牽引繩12停止運動，使得帶輪15、增速器16、第一皮帶輪17、皮帶13、第二皮帶輪43、磁動輪51、離心機構53和摩擦凹輪54也因此停止轉動；離心機構的離心力消失，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轉動；
當外界需要電能時，飛輪31的動能通過發電機34轉化為電能，輸出給外部負載。
[0028]圖9是本發明的另一實施型式。其特點是將真空盒內外的零部件采用豎向設置。
【權利要求】
1.一種飛輪電池補充能量的自動離合彈力驅動裝置，包括飛輪電池及其真空盒和真空盒內的飛輪及發電機，其特征在于，還包括: 彈力驅動機構:其包括第一定位樁、第二定位樁、彈力繩組件、索引繩、壓輪、帶輪、增速器、第一皮帶輪、皮帶和第二皮帶輪；彈力繩組件的第一端與索引繩連接，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；帶輪設置在真空盒的下方，真空盒通過側板連接于帶輪和壓輪；索引繩設置在帶輪的槽和壓輪之間的間隙中；帶輪、增速器、第一皮帶輪、皮帶和第二皮帶輪依次連接；第二皮帶輪設置在真空盒外的中心軸上；第二皮帶輪沿圓周設有多塊磁鐵；帶輪與增速器的輸入軸之間設置棘輪組件；彈力驅動機構的作用在于利用彈力勢能驅動飛輪轉動； 在所述真空盒內增設一內驅動機構，該內驅動機構包括磁動輪、離心機構和摩擦凹輪，所述磁動輪通過轉軸與離心機構連接，離心機構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置壓縮彈簧，滑動套筒能在轉軸上移動；所述磁動輪沿圓周設置多塊磁鐵；磁動輪上的磁鐵與所述第二皮帶輪中的磁鐵數量相等，且一一對應并通過磁場稱合；磁動輪與第二皮帶輪同軸心； 所述飛輪的一端連接發電機，另一端連接一摩擦凸輪，摩擦凸輪與所述內驅動機構中的摩擦凹輪間斷性連接。
【文檔編號】H02K7/02GK103498768SQ201310427038
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】杜文娟 申請人:杜文娟