[发明专利]循环往复运动物体加阵列弹簧的储能方法及其装置

权利要求书

1.一种循环往复运动物体加阵列弹簧的储能方法及其装置，其技术路线是：将劲度系数、形变量和储能规模很大的巨型弹簧，分化为数量众多、易于操作控制的小型弹簧，并通过循环往复运动物体与弹簧之间的相对运动，先后分别操作控制各个或各组弹簧的储能变形和释放恢复过程，以达到大规模、低成本储能的目的；其具体技术方案特征是：用外界电力驱动某物体作循环往复运动，并利用此运动物体上的弹簧受力机构，将分布固定在上述运动物体周边静止物体上的弹簧，一根根或一组组地进行弹力变形，并通过一种自动约束/释放机构使其临时保持在高势能状态，从而将电能逐步转换为大规模弹性势能而储存起来；这一过程，其效果如同在抽水储能电站中，利用抽水机将水不断提至上游水库作为重力势能储存起来的过程；当需要反向发电时，再通过自动约束/释放机构，将上述保持在高势能状态的弹簧，一根根或一组组地释放弹性势能，使其在推动上述运动物体反向运行过程中，利用运动物体惯性质量和发电机磁场为阻尼，在持续驱动运动物体运行和带动发电机发电的同时，将弹簧的弹性势能以缓放形式回复到低势能或零势能状态；这一过程，其效果如同在抽水储能电站中，将上游水库中高势能的水，在流量控制下，流经涡轮机转换为动能，并带动发电机发电后流入下游水库，以缓放形式恢复到低势能状态；从而在上述运动物体与阵列弹簧之间的相对循环往复运动中，完成其储能/发电的反复循环过程；如同抽水储能电站中，将水反复抽上去再流下来的过程中，完成其储能/发电的反复循环；由于弹簧的使用寿命长，弹簧的弹性势能E_p ＝1/2 kx²，其中弹簧的劲度系数k和弹簧的形变量x,在本发明的技术方案中都很容易得到控制，并具有很宽泛的选择范围，因此，利用循环往复运动物体加阵列弹簧的储能方法，实现大规模、低成本电力储能便成为可能。

2.根据权利要求1所述的一种循环往复运动物体加阵列弹簧的储能方法及其装置其特征是：将上述运动物体设计为定心回转运行的圆环状物体，并将其作为一种运输工具；其直径为数十米至数百千米，其圆环截面宽度为数米至数百米；将上述阵列弹簧分布固定在圆环状物体下方或两侧的静止物体上；上述圆环状物体采用车轮系统或气浮系统或液浮系统或磁浮系统承载，其动力驱动方式采用各种传统驱动方式，包括：摩擦轮、齿轮、齿轮齿条、链轮链条、射流驱动、气缸或油缸推动、电磁直接牵引驱动，其中将圆环状运动物体设计为电机/发电机转子，将圆环状物体两侧静止物体上的电磁构件设计为定子。

3.根据权利要求2所述的一种循环往复运动物体加阵列弹簧的储能方法及其装置其特征是：上述车轮系统中的车轮，可采用车轮在下、轨道在上的结构形式；车轮被固定在地面上，并被安装在地面上的动力传动装置驱动；轨道被固定在圆环状物体的底部，并被用作其底盘框架。

4.根据权利要求1所述的一种循环往复运动物体加阵列弹簧的储能方法及其装置其特征是：将上述运动物体设计为作循环往复运动的线状物体，并将其作为一种运输工具；其长度为数百米至数百千米，宽度为数米至数十米；将上述阵列弹簧分布固定在线环状物体下方或两侧的地面上；上述线环状物体采用车轮系统或气浮系统或液浮系统或磁浮系统承载，其动力驱动方式采用各种传统驱动方式，包括：摩擦轮、齿轮、齿轮齿条、链轮链条、射流驱动、气缸或油缸推动、电磁牵引驱动，其中将线状物体5设计为电机/发电机直线转子，将线状物体两侧静止物体上的电磁构件设计为定子，或/和在线状物体的两端采用绳索、链条等往复牵引驱动。