CN104454399A - 重力发电补充飞轮电池能量的重力势能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置。其特别之处是在飞轮电池外增设了重力驱动机构，重力驱动机构中的发电机发出的电输入到真空盒内的电动机/发电机，以驱动飞轮转动。使用方法：把重力势能装置及其重物袋悬挂于高处；重物袋在下落过程中，通过牵引绳带动带轮转动，调速器将带轮的转速提高，调速器带动发电机发电，发出的电驱动真空盒内的电动机/发电机，电动机/发电机驱动飞轮转动，飞轮转动储存能量；当外界需要电能时，飞轮的动能通过电动机/发电机转化为电能，输出给外部负载。特点是：在无电源场合，利用重力给飞轮电池补充动能，使飞轮电池在宿营时和次日旅途中可供电使用。

Description

重力发电补充飞轮电池能量的重力势能装置
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，特别是对于骑自行车或徒步旅行者，在野外宿营时，非常需要有一个能给手提电脑、收音机，较大功率的灯光支持电力的飞轮电池。然而，飞轮电池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利用重力势能发电给飞轮电池补充动能的装置及使用方法
本发明主要技术思路：
1、旅行者在野外宿营时，将本装置悬挂于高处，利用重力发电给飞轮电池补充动能，使飞轮电池在宿营时和次日旅途中可供电使用。
2、飞轮电池必须是在真空盒内运作，可以用重力发的电输入到飞轮电池真空盒内的电动机/发电机，用电动机/发电机驱动飞轮转动储存动能。
本发明的具体技术方案：包括飞轮电池及其真空盒和真空盒内的飞轮及电动机/发电机，其特征在于，还包括：
重力驱动机构：其包括重物袋、索引绳、压轮、带轮、调速器、发电机；带轮设置在所述真空盒的下方，所述真空盒通过侧板连接于带轮和压轮；索引绳的一端与重物袋连接；索引绳设置在带轮的槽和压轮之间的间隙中；带轮、调速器、发电机依次连接；发电机通过导线与真空盒内的电动机/发电机连接；带轮与调速器的输入轴之间设置棘轮组件；重力驱动机构的作用在于利用重力势能发电驱动飞轮转动；
使用方法：
将重物袋置于地面；然后把重力势能装置悬挂于高处；拉动牵引绳，牵引重物袋向上接近带轮；
然后放开牵引绳，重物袋开始靠重力下落；重物袋在下落中，通过牵引绳带动带轮转动，调速器将带轮的转速提高，调速器带动发电机发电，发出的电驱动真空盒内的电动机/发电机，电动机/发电机驱动飞轮转动，飞轮转动储存能量；
当重物袋下落到地面后，牵引绳停止运动，使得带轮、调速器、发电机停止转动，飞轮依靠储存的动能在真空盒内继续转动；当外界需要电能时，飞轮的动能通过电动机/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：
1、在无电源场合，可以利用重力给飞轮电池补充动能。使飞轮电池在宿营时和次日旅途中可供电使用。
2、飞轮电池在补充动能过程中，可以同时向外部负载输出电能。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2是图1中主要零部件的立体示意图。
图3是图2中的B-B局部剖视图。
图4是图3中的A-A局部剖视图（棘轮组件示意图）。
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：
本发明技术方案主要是在现有技术飞轮电池的真空盒33外设置了重力驱动机构4（见图3）。
重力驱动机构4的作用在于利用重力势能发电驱动飞轮31转动（见图1至图3），使飞轮31储存动能：其包括重物袋11、索引绳12、压轮14、带轮15、调速器16、发电机17；带轮15设置在真空盒33的下方，真空盒33通过侧板26连接于带轮15和压轮14；索引绳12的一端与重物袋11连接；索引绳12设置在带轮的槽151和压轮14之间的间隙中。压轮14的作用在于将索引绳12压紧在带轮15的槽151中，增加摩擦力，使索引绳12有效地带动带轮15转动。压轮14中可设置轴承（未画出），以避免不必要的动力消耗；索引绳12优先采用轻质的尼龙材料。在这里不采用金属的链条链轮副，原因在于可减少旅途中的负载。
（见图3）带轮15、调速器16、发电机17依次连接；发电机17通过导线18与真空盒内的电动机/发电机34连接；
重物袋11内最好可以容纳在野外很容易找到的石块、泥土、或水作为重力。所以重物袋11优先采用轻质的不透水的材料制成，以便当就近找不到沉重固体时，可在重物袋内装水，或泥土，或石头，以此作为重力。
带轮15与调速器16的输入轴161之间设置棘轮组件9（见图）。
使用方法：
见图1，把本发明的重力势能装置悬挂于高处。在野外，往往可以将重力势能装置悬挂在树上，或者在陡峭的山壁上打桩悬挂。
然后拉动牵引绳12，牵引重物袋11向上接近带轮15；由于带轮15与调速器16之间设置了棘轮组件9（见图3和图4），所以将重物袋11牵引向上时，带轮15处于空转状态，拉动并不费力；而当重物袋11下降时，带轮15作用于棘轮组件9，棘轮组件9与调速器16的输入轴161啮合，带动调速器16和发电机17转动发电。
重物袋11升高后（见图2和图3），放开牵引绳12，重物袋11开始靠重力下落，重物袋11在下落过程中，通过牵引绳12带动带轮15转动，调速器16将带轮15的转速提高，调速器16带动发电机17发电，发出的电驱动真空盒内的电动机/发电机34，电动机/发电机34驱动飞轮31转动，以此使得飞轮31转动储存能量；
当重物袋11下落到地面后，牵引绳12停止运动，使得带轮15、调速器16、发电机17停止转动，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. 一种利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置，包括飞轮电池及其真空盒和真空盒内的飞轮及电动机/发电机，其特征在于，还包括：
重力驱动机构：其包括重物袋、索引绳、压轮、带轮、调速器、发电机；带轮设置在所述真空盒的下方，所述真空盒通过侧板连接于带轮和压轮；索引绳的一端与重物袋连接；索引绳设置在带轮的槽和压轮之间的间隙中；带轮、调速器、发电机依次连接；发电机通过导线与真空盒内的电动机/发电机连接；带轮与调速器的输入轴之间设置棘轮组件；重力驱动机构的作用在于利用重力势能发电驱动飞轮转动。
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