[其他]用于空间环境的多辐条能量存储系统

说明书

本发明涉及到储存机械能并产生电能的能量存储系统，特别适用于，但并不仅限于用作空间环境的储存机械能和产生电能的多辐条能量存储系统。

以前已经提出过一些不同的在空间环境中存储电能的系统，本题目作者已经在美国专利第4，509，006号中描述了一种系统。

还有一些古典的能量储存方法，如原子能和电能以及燃料电池、太阳能电池、电感器、电容器和电池组。

最近还使用了含有高速飞轮的存储机械能以备使用的系统。这类装置要设计得能承受由每分钟数千转的旋转速度而产生的力，这些由高速产生的力在本质上是破坏性的，并且较小的制造缺陷都可以引起灾难性的破坏。本发明提供一个在每分钟转数较小的情况下储存大量机械能的系统。

本发明提供一个系统从而在空间环境中可以长期地储存大量的机械能。而且，所述系统还可用来产生子系统所需要的电能。

而且，所述系统完全可以用现在的航天飞机放入轨道。所述能量存储系统还可以在较小的每分钟转数的情况下储存机械能。

所述系统包括一个细长的圆柱形外壳，一级环形轮毂和二级环形轮毂可旋转地装在外壳上并按相反的方向旋转。多个等间距离条连接到轮毂上并从那里向外伸出。在辐条的外部和内部可以装上物体，该物体可以沿长辐条的长度方向移动。可使用不同类型的驱动装置沿辐条的长度方向移动可移动块。在所述外壳内装有电能源如发电机，以便在开动和旋转辐条和旋转轮毂的初始阶段提供能源。在所述外壳内还装有一个电控制器，以控制所产生的机械能和子系统所需的电能。

通过以下对本发明的最佳实施方案详细描述及其附图的说明，将能明显地看到本发明的优点和目的。

图1图示了装有可移动外部物体块的多辐条能量存储系统。

图2表示将可移动物体块安装在辐条内的多辐条能量存储系统。

图3表示使用外部可动物体块的能量存储元件之间的物理关系。

图4表示使用内部可动物体块的能量存储元件之间的物理关系。

图5表示一个用来改变可动物体块位置的典型的驱动系统。

图6表示一个将内部可动物体块重新置位的泵浦系统。

图7表示稳定系统的旋转和不旋转部件的装置。

图8表示一个电机/发电机系统的部件。

图9表示一个描述使用本发明的用电器/控制器子系统的电路简图。

在图1中，所述用于空间环境的多辐条能量存储系统用参考数字10表示。系统10包括一个发电机12，它可以用于向沿着长度方向装在长圆柱形外壳16中的电动机/发电机14提供电力。电动机/发电机14可以是带有连接到第一环形轮毂18上的衔铁15的常规或单极结构。一级轮毂18可旋转地安装在外壳16的与二级环形可旋转轮毂20相对的方向。轮毂18和20都装有多个在外部等间距分布的辐条22，在辐条22上带有图示的安装在外部的可沿辐条的长度方向向内或向外移动的可动物件块24。

可移动块24由动力用户和控制器26控制，它们使块24朝内或向外沿辐条的长度方向运动以保维系统10的每分钟转数为常数。

应该注意到每个辐条22都是等距离地分布，所以当电能从系统10产生并导出时，为了保持不变的每分钟转数，这些辐条的位置可以相对于伸长的外壳16的旋转轴变化。安装在旋转轮毂18和20上的辐条22的数量可以是两个或更多，使得所述旋转系统处于动态平衡状态。

在图2中表示了图1中所示的系统10的另一个方案，它允许一个可移动块在辐条22内运动以保持不变的每分钟转数。系统10的机械运转和性能与图1所描述的相同，所不同的是内部可移动块28置于辐条22的内部而不是辐条22的外表面。

现在谈到的图3表示的是辐条和可移动块的放大情况，每个辐条22的转动惯量给出下面的关系：

KE＝ 1/2 I_TW²

因为这种装置的转动能是：

I_T=M_S( (R_S²)/4 + (I_S²)/3 )+M_m( (R₁²+R₂²)/4 + (I_m²)/12 )+M_mH_m²