CN105358825A - 重力发电补充飞轮电池能量的重力势能装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

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和飞轮电池外的重力驱动机构(4)，重力驱动机构(4)中的发电机(17)发出的电输入到真空盒(33)内的电动机/发电机(34)以驱动飞轮(31)转动。该装置的使用方法包括把重力势能装置及其重物袋(11)悬挂于高处，重物袋(11)在下落过程中，通过牵引绳(12)带动带轮(15)转动，调速器将带轮(15)的转速提高，调速器带动发电机(17)发电，发出的电驱动真空盒(33)内的电动机/发电机(34)，电动机/发电机(34)驱动飞轮(31)转动，飞轮(31)转动储存能量。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

说 明 书 重力发电补充飞轮电池能量的重力势能装置及使用方法 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， 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 (6)

  1. 权 利 要 求 书
    1、一种利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置的使用方法，包括飞轮电池的真空盒， 设置于所述真空盒内的飞轮， 以及与所述飞轮连接的电动机 /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、 带轮、 发电机； 所述带轮包括一槽， 所述带轮设置 在所述真空盒的下方， 所述真空盒上还设有一侧板， 所述真空盒通过所述侧板与所述带轮连 接， 所述带轮与所述发电机连接， 所述发电机与所述电动机 /发电机连接， 所述索引绳一端与 所述重物袋连接， 所述索引绳另一端穿过所述带轮的槽；
    该使用方法包括以下步骤：
    将所述重物袋置于地面， 把所述真空盒悬挂于高处， 拉动所述牵引绳， 牵引所述重物袋 向上接近所述带轮；
    放开所述牵引绳， 所述重物袋开始靠重力下落， 所述重物袋在下落中， 通过所述牵引绳 带动带轮转动， 以致带动所述发电机发电， 发出的电驱动所述所述电动机 /发电机， 所述电动 机 /发电机驱动所述飞轮转动， 所述飞轮转动储存能量。
  2. 2、 如权利要求 1所述的利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置的使用方法，其特征 在于， 所述重物袋在下落中， 通过所述牵引绳带动带轮转动， 以致带动所述发电机发电的步 骤包括：
    所述带轮与所述发电机之间设有调速器， 所述重物袋下落中， 所述牵引绳带动所述带轮 转动， 所述调速器将所述带轮的转速提高， 并带动所述发电机发电。
  3. 3、 如权利要求 2所述的利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置的使用方法，其特征 在于， 所述拉动所述牵引绳， 牵引所述重物袋向上接近所述带轮的步骤包括：
    所述调速器包括一输入轴， 所述输入轴与所述带轮连接， 所述输入轴与所述带轮之间设 有棘轮组件， 拉动所述牵引绳， 牵引所述重物袋向上接近所述带轮时， 所述棘轮组件使得所 述带轮处于空转的状态， 以致拉动省力。
  4. 4、 如权利要求 1所述的利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置的使用方法，其特征 在于， 所述重物袋在下落中， 通过所述牵引绳带动带轮转动的步骤包括：
    所述弹力驱动机构还包括一压轮， 所述压轮设置于所述侧板上， 并设置于所述真空盒与 所述带轮之间， 所述重物袋下落中， 所述压轮将牵引绳压紧在所述带轮的槽中， 以致增加摩 擦力， 使得牵引绳有效的带动所述带轮转动。
  5. 5、 如权利要求 4所述的利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置的使用方法，其特征 在于， 所述压轮中设有一轴承， 所述轴承用于减少动力消耗。
  6. 6、 如权利要求 4所述的利用重力补充飞轮电池能量的重力势能装置的使用方法，其特征 在于， 所述使用方法还包括：
    当所述重物袋下落到地面后， 所述牵引绳停止运动， 使得所述带轮、 发电机停止转动， 所 述飞轮依靠储存的动能在所述真空盒内继续转动； 当外界需要电能时， 所述飞轮的动能通过 所述电动机 /发电机转化为电能， 输出给外部负载。
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