CN103501075A - 能自动分离的飞轮电池能量的机动补充装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能自动分离的飞轮电池能量的机动补充装置及使用方法。特点是飞轮电池的真空盒内增设一个含有磁铁和离心机构的内驱动装置，在真空盒外设置一含有磁铁的外驱动装置，两者的磁铁通过磁场耦合。使用方法：发动机带动外驱动装置转动，通过磁场的耦合，使内驱动装置中的离心机构转动，当离心机构的转动达到一定速度时，在离心力的作用下，离心机构驱动飞轮转动储存能量；当发动机停止后，离心机构自动离开飞轮。飞轮依靠储存的动能继续转动；当外界需要电能时，飞轮的动能通过发电机转化为电能，输出给外部负载。有益之处：在无电源场合，可以用发动机给飞轮电池输入动能。其中的离心机构能自动与飞轮分合，以避免不必要的能量损耗。

Description

能自动分离的飞轮电池能量的机动补充装置及使用方法
技术领域
本发明是关于飞轮电池（或称飞轮储能装置）领域，特别是涉及一种飞轮电池补充能量的装置。
背景技术
在众多储能装置中，飞轮电池突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。当飞轮以一定角速度旋转时，就具有一定的动能，飞轮电池以其动能转换成电能。飞轮电池与化学电池相比，以其高效率，充电时间短、相对尺寸小、清洁无污染等突出优势有望成为最具前景的储能电池。
飞轮电池的工作原理：飞轮电池中有一个电机（电动/发电一体机），充电时，该电机以电动机形式运转，将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮的动能储存起来，即飞轮电池“充电”；当外界需要电能时，该电机以发电机形式转动，通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出给外部负载，即飞轮电池“放电”。 为了减少风阻损耗，摩擦等能量损失，飞轮电池设置在真空盒内，并使用磁悬浮轴承支撑转动部件。
飞轮电池的储能密度大、相对尺寸小的特点，尤其适合携带于野外无电源场合，可以给手提电脑、收音机，较大功率的灯光支持电力。但由于飞轮电池设置在真空盒内，目前只能用通电的方式驱动真空盒内的发电机带动飞轮转动，使飞轮储存动能，而在野外却没有可以给飞轮电池充电的电源。
发明内容
本发明的目的是提供一种在野外，或者在无电源的场合，用发动机给飞轮电池补充动能的装置及方法。
本发明主要技术思路：由于飞轮电池是在真空盒内运作的，所以驱动飞轮转动的转动轴不能伸出真空盒外与外界的驱动装置连接，否则很难保证飞轮电池在真空环境下运行。由此推出如下技术思路：在飞轮电池的真空盒内增设一个可连接飞轮的内驱动装置，该装置上设置多块磁铁，相对应在真空盒外设置一个含有多块磁铁的外驱动装置，利用发动机带动外驱动装置，依靠磁铁间的磁力耦合，使真空盒内的内驱动装置带动飞轮转动，以此在飞轮中储存动能。当飞轮储存了足够的能量后，为避免消耗不必要的能量，内驱动装置必须自动与飞轮自动分离。
本发明的具体技术方案：包括飞轮电池的真空盒以及真空盒内的飞轮和发电机，其特征是，在所述真空盒内增设一内驱动装置，该内驱动装置包括磁动轮、离心机构和摩擦凹轮，所述磁动轮通过转轴与离心机构连接，离心机构中的滑动套筒通过连接杆与摩擦凹轮连接，滑动套筒和摩擦凹轮之间设置压缩弹簧，滑动套筒能在转轴上移动；所述磁动轮上设置多块磁铁；
所述飞轮的一端连接发电机，另一端连接一摩擦凸轮，所述摩擦凸轮与摩擦凹轮间断性连接；
在所述真空盒外设置一外驱动装置，该外驱动装置包括含有多块磁铁的驱动套、主动轮，所述主动轮通过中间轴与驱动套连接；驱动套设置在所述飞轮电池的真空盒外围，且与磁动轮同轴心；驱动套中的磁铁与所述磁动轮上的磁铁数量相等，且一一对应并通过磁场的耦合；所述主动轮与发动机连接；
上述装置使用方法：发动机带动主动轮和驱动套转动，驱动套中的磁铁与磁动轮上的磁铁通过磁场的耦合，使驱动套带动磁动轮、离心机构和摩擦凹轮一起转动，当离心机构的转动达到一定速度时，在离心力的作用下，离心机构中的滑动套筒克服压缩弹簧的弹力朝摩擦凸轮方向移动，由此使得与滑动套筒连接的摩擦凹轮与摩擦凸轮接合，以此驱动飞轮转动储存能量；当飞轮达到一定的转速，停止发动机的转动，主动轮、驱动套、磁动轮、离心机构和摩擦凹轮也因此停止转动；离心机构的离心力消失，压缩弹簧的弹力推动滑动套筒，使得与滑动套筒连接的摩擦凹轮离开摩擦凸轮；飞轮依靠储存的动能继续转动；当外界需要电能时，飞轮的动能通过发电机转化为电能，输出给外部负载。
本发明与现有技术相比的特点是：
一、在无电源场合，可以用发动机给飞轮电池输入动能。
二、当发动机转动时，驱动机构能自动接近飞轮，并向飞轮提供动能。当发动机停止后，驱动机构能自动与飞轮分离，以避免不必要的能量损耗。
三、发动机和驱动机构无需离开飞轮电池，从而便于能快捷地再次向飞轮电池提供动能。
四、给飞轮电池输入动能过程中，飞轮电池可以同时向外部负载输出电能。
附图说明
图1是本发明的立体示意图。
图2是图1的剖视图。
图3是图1的左视示意图。
图4是本发明的内部示意图。
图5是图4的局部剖视图。
图6是本发明立式状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
参见图2，为了驱动飞轮电池3的真空盒33中的飞轮31，又为了飞轮31获得一定动能后驱动机构自动与飞轮31脱离，本发明在飞轮电池的真空盒33内增设这样的内驱动装置：该内驱动装置包括磁动轮11和离心机构12和摩擦凹轮13。磁动轮11通过转轴121与离心机构12连接，离心机构12中的滑动套筒125通过连接杆127与摩擦凹轮13连接，滑动套筒125和摩擦凹轮13之间设置压缩弹簧126，滑动套筒125能在转轴121上移动；所述磁动轮11上设置多块磁铁111；
离心机构12是一种基于离心运动原理的机械式自动控制装置。其结构如图2、图4和图5所示：在转轴121上，两根第一拉杆122分别装有两个重锤123。第一拉杆122可在垂直平面内绕销轴129摆动。在转轴121旋转时，飞锤123产生离心运动倾向，将第一拉杆122张开一定角度，并通过第二拉杆124使套在转轴121上的滑动套筒125向摩擦凸轮32方向移动一段距离，该摩擦凸轮32与飞轮31连接，而飞轮31的另一端连接发电机34。转轴121转速越大，第一拉杆122张角越大，滑动套筒125克服压缩弹簧126阻力后移得距离越大，滑动套筒125通过连接杆127连接摩擦凹轮13，摩擦凹轮13向摩擦凸轮32靠近并与之接合，使飞轮31随之转动，于是飞轮31开始储存动能。
在真空盒33外设置一外驱动装置2，该外驱动装置2包括含有多块磁铁23的驱动套21、主动轮22，主动轮22通过中间轴29与驱动套21连接；驱动套21设置在飞轮电池3的真空盒33的外围，且与磁动轮11同轴心；驱动套21中的磁铁23与所述磁动轮11上的磁铁111数量相等，且一一对应并通过磁场的耦合；所述主动轮22与发动机（未画出）通过皮带4或其它方式连接；
上述装置使用方法：发动机带动主动轮22和驱动套21转动，驱动套21中的磁铁23与磁动轮11上的磁铁111通过磁场的耦合，使驱动套21带动磁动轮11、离心机构12和摩擦凹轮13一起转动，当离心机构12的转动达到一定速度时，在离心力的作用下，离心机构12中的滑动套筒125克服压缩弹簧126的弹力朝摩擦凸轮32方向移动，由此使得与滑动套筒125连接的摩擦凹轮13与摩擦凸轮32接合，以此驱动飞轮31转动储存能量；当飞轮31达到一定的转速，停止发动机的转动，主动轮22、驱动套21、磁动轮11、离心机构12和摩擦凹轮13也因此停止转动；离心机构12的离心力消失，压缩弹簧126的弹力推动滑动套筒125，使得与滑动套筒125连接的摩擦凹轮13离开摩擦凸轮32；飞轮31依靠储存的动能继续转动；当外界需要电能时，飞轮31的动能通过发电机34转化为电能，输出给外部负载。

Claims (1)

1. 一种能自动分离的飞轮电池能量的机动补充装置的使用方法，包括飞轮电池的真空盒以及真空盒内的飞轮和发电机，其特征是，在所述真空盒内增设一内驱动装置，该内驱动装置包括磁动轮、离心机构和摩擦凹轮，所述磁动轮通过转轴与离心机构连接，离心机构中的滑动套筒通过连接杆与摩擦凹轮连接，滑动套筒和摩擦凹轮之间设置压缩弹簧，滑动套筒能在转轴上移动；所述磁动轮上设置多块磁铁；
所述飞轮的一端连接发电机，另一端连接一摩擦凸轮，所述摩擦凸轮与摩擦凹轮间断性连接；
在所述真空盒外设置一外驱动装置，该外驱动装置包括含有多块磁铁的驱动套、主动轮，所述主动轮通过中间轴与驱动套连接；驱动套设置在所述飞轮电池的真空盒外围，且与磁动轮同轴心；驱动套中的磁铁与所述磁动轮上的磁铁数量相等，且一一对应并通过磁场的耦合；所述主动轮与发动机连接；
使用方法：发动机带动主动轮和驱动套转动，驱动套中的磁铁与磁动轮上的磁铁通过磁场的耦合，使驱动套带动磁动轮、离心机构和摩擦凹轮一起转动，当离心机构的转动达到一定速度时，在离心力的作用下，离心机构中的滑动套筒克服压缩弹簧的弹力朝摩擦凸轮方向移动，由此使得与滑动套筒连接的摩擦凹轮与摩擦凸轮接合，以此驱动飞轮转动储存能量；当飞轮达到一定的转速，停止发动机的转动，主动轮、驱动套、磁动轮、离心机构和摩擦凹轮也因此停止转动；离心机构的离心力消失，压缩弹簧的弹力推动滑动套筒，使得与滑动套筒连接的摩擦凹轮离开摩擦凸轮；飞轮依靠储存的动能继续转动；当外界需要电能时，飞轮的动能通过发电机转化为电能，输出给外部负载。
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