[发明专利]补充飞轮电池能量的弹力充能装置及使用方法

说明书

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旅行的车友，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弹力势能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、旅行者在无电源的野外宿营时，可以利用弹力绳的弹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、飞轮电池必须是在真空盒内运作，可以用磁动的方法驱动真空盒内的飞轮。 

3、当装置停止给飞轮电池补充能量后，装置中的具有磁性的驱动部件须自动与飞轮分离，以避免飞轮不必要的能量消耗。 

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发电机，其特征在于，还包括： 

弹力驱动机构：其包括第一定位桩、第二定位桩、弹力绳组件、索引绳、限位组件、压轮、带轮、增速器、第一摩擦轮、第二摩擦轮；索引绳的一端与弹力绳组件的第一端连接，另一端与限位组件连接；弹力绳组件的第二端与固定于地面的第二定位桩连接；第一定位桩相距第二定位桩一定间距固定于地面，并与所述真空盒连接；带轮设置在真空盒的下方，所述真空盒通过侧板连接于带轮和压轮；索引绳设置在带轮的槽和压轮之间的间隙中；带轮、增速器、第一摩擦轮和第二摩擦轮依次连接；第二摩擦轮设置在真空盒外的滑落杆上部；第二摩擦轮沿圆周设有多块磁铁；带轮与增速器的输入轴之间设置棘轮组件；弹力驱动机构的作用在于利用弹力势能驱动飞轮转动；

所述真空盒内增设一磁动轮，飞轮的一端与发电机连接，飞轮的另一端与一磁动轮连接，磁动轮沿圆周设有多块磁铁；磁动轮上的磁铁与第二摩擦轮上的磁铁数量相等，且一一对应，并通过磁场耦合；磁动轮与第二摩擦轮同轴心；

自动分离机构：其包括引导螺栓、第一复位弹簧、楔块推杆机构、滑落杆；滑落杆上部与真空盒连接；引导螺栓设置在滑落杆上部；第一复位弹簧设置在引导螺栓内部，引导螺栓外设置第二摩擦轮；自动分离机构的作用在于：当第二摩擦轮驱动磁动轮转动的工作结束后，能自动远离磁动轮；

使用方法：

在地面上打入第一定位桩和第二定位桩，第一定位桩相距第二定位桩一定间距；然后把弹力驱动装置安放在地面，第一定位桩与飞轮电池的真空盒连接；第二定位桩与弹力绳组件的第二端连接；将第二摩擦轮安装在导引螺栓的光轴上；此时，弹力绳处于最小张紧状态；然后拉动牵引绳，牵引弹力绳组件的第一端克服弹力绳的弹力逐渐接近带轮，弹力绳被拉长，最后，弹力绳组件上的弹力绳处于最大张紧状态；

然后放开牵引绳，弹力绳组件开始靠弹力绳的弹力收缩；弹力绳组件在收缩过程中，通过牵引绳带动带轮转动，增速器将带轮的转速提高，增速器的输出端带动第一摩擦轮转动，第一摩擦轮带动第二摩擦轮；第二摩擦轮上的磁铁与真空盒内的磁动轮上的磁铁通过磁场耦合，使第二摩擦轮带动真空盒内磁动轮和飞轮转动，飞轮在转动中储存动能；

当弹力绳的收缩弹力逐渐减小，弹力绳逐渐缩短，最后，牵引绳上的限位组件的撞块与自动分离机构的推杆接触，限位弹簧产生的弹力通过撞块推动推杆，与推杆连接的楔块楔入导引螺栓的斜面，使导引螺栓朝磁动轮方向轴向移动；于是，导引螺栓的螺纹与转动中的第二摩擦轮的螺孔啮合；第二摩擦轮绕导引螺栓的螺纹旋转，最后第二摩擦轮旋转出导引螺栓的螺纹外，从滑落杆滑落至地面上；磁动轮与第二摩擦轮的磁场耦合作用消失；飞轮在真空盒内依靠储存的动能继续转动；