專利名稱：綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能量存儲器，具體說，涉及一種綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器。
技術(shù)背景利用太陽能、風(fēng)能等自然能發(fā)電是當(dāng)今人類的一項最清潔、最經(jīng)濟(jì)、最理想的電能。如何充分、高效、廉價利用太陽能、風(fēng)能等作供電電源是當(dāng)前人類共同的追求。想利用好太陽能、風(fēng)能等作電源首先必須解決好這些能或者電能的儲存問題，以達(dá)到不間斷供電問題。數(shù)年來，人類不斷的努力、研制應(yīng)用了蓄電池這種儲存電能設(shè)備，但因其是化學(xué)方法儲存電能，帶來了一些嚴(yán)重的問題，影響了其大規(guī)模發(fā)展，1990年12月第12期《電子世界》上發(fā)表了一篇“實用200W太陽能電源”，該文章所介紹的這套設(shè)備存儲電能便是應(yīng)用蓄電池。2002年5月，第五界中國北京國際科技博覽會上，許多國內(nèi)外企業(yè)在利用太陽能作為電源方面，都在應(yīng)用蓄電池作為儲能設(shè)備，例如中日合資企業(yè)北京日佳電能有限公司，在會上大力推薦其生產(chǎn)的太陽能光伏系統(tǒng)專用蓄電池作儲能設(shè)備。眾所周知，蓄電池雖儲存電能的特點，但其嚴(yán)重的污染環(huán)境，多年來使人類十分無奈！其次是成本高、壽命短、效率低、保養(yǎng)困難等諸多問題！因此大大的防礙了這種設(shè)備的推廣使用，用這種設(shè)備在太陽能、風(fēng)力發(fā)電的儲能設(shè)備，顯然影響了太陽能、風(fēng)力電源的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)上的缺點，提供一種綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲設(shè)備，這種儲能設(shè)備，不論用在綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備或其他需儲存電能、動能設(shè)備中，都應(yīng)當(dāng)具有不污染環(huán)境、較低成本、結(jié)構(gòu)精良質(zhì)量可靠。適用領(lǐng)域廣泛等才能滿足這些設(shè)備的基本要求。
針對前述太陽能、風(fēng)能電源所配用的蓄電池所帶來的諸多問題，所提供的這種能量儲存器必須徹底解決蓄電池這種使用化學(xué)方法儲能所帶來的難以解決的問題。經(jīng)研制只有選用其他原理才能更好的跳出該范圍。于是我們選定了應(yīng)用物理學(xué)方法來儲能，解決了上述儲能問題。其具體采用的技術(shù)方案是選用渦卷彈簧這種應(yīng)用內(nèi)應(yīng)力儲存旋轉(zhuǎn)能量的方法作為儲能基本元件。大家知道，渦卷彈簧在人類鐘表行業(yè)中的作動力旋轉(zhuǎn)儲能已有上百年歷史，這種元件有許多優(yōu)點清潔衛(wèi)生、成本低、質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡單，但是致命的缺點是儲能十分有限。為了克服該缺點，設(shè)計了一套數(shù)十?dāng)?shù)百渦卷彈簧串聯(lián)接力的裝置使儲存能量大大提高從而達(dá)到能量儲存器預(yù)定的目的。這套裝置是通過多只適用于串聯(lián)連接的渦卷彈簧，并配用上專用的，保證渦卷彈簧能合理、可靠串聯(lián)接力的托盤輪組合及中軸及其他輔助裝置而實現(xiàn)的。
現(xiàn)在詳細(xì)描述本實用新型是如何實現(xiàn)的提供一種綠色太陽能、風(fēng)力電源設(shè)備中的能量儲存器，它包括一個矩形封閉外殼，內(nèi)設(shè)有前后二個相鄰的箱體，在前箱中，安裝兩組齒輪組合，其中一組為輸入齒輪組合并配有單向旋轉(zhuǎn)控制器，其功能為確保旋轉(zhuǎn)能量輸入。另外一組為輸出齒輪組合，配有旋轉(zhuǎn)剎車裝置，以確保旋轉(zhuǎn)能量輸出。在后箱中，安裝著由多組串聯(lián)渦卷彈簧的組合體并排組成，通過傳動齒輪嚙合組成渦卷彈簧總體，能量儲存器由這三部分組成。
采用上述原理和結(jié)構(gòu)后，由太陽能、風(fēng)能轉(zhuǎn)變而來的旋轉(zhuǎn)能量全部儲存于渦卷彈簧中，完全廢棄了使用化學(xué)方法儲能，這是一種完全新穎的綠色儲能設(shè)備?？梢院芎米魈柲?、風(fēng)能電源設(shè)備中的儲能裝置，并確保其綠色產(chǎn)品之性能。
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型綠色太陽能電源設(shè)備中的能量儲存器作進(jìn)一步詳細(xì)描述


圖1是能量儲存器安裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意透視圖圖2是渦卷彈簧組合接力安裝示意透視圖圖3是托盤輪、空心軸結(jié)構(gòu)安裝及局部放大示意圖和渦卷彈簧結(jié)構(gòu)、內(nèi)心圓展開、外尾部圓筒結(jié)構(gòu)放大示意圖具體實施方式
首先參看
圖1，該能量存儲器包括一個矩形的外殼，其中包括前后二個相鄰的箱體，前箱體中設(shè)置有專門接收旋轉(zhuǎn)能量輸入的裝置，它包括斜齒齒輪(7 9 10 11 13 14 16 17)，這些齒輪安裝在軸(6 8 12 15 18)上，其中齒輪(7 9)、(10 11)、(13 14)、(16 17)為相互嚙合齒輪，設(shè)置這些齒輪的目的是接收輸入旋轉(zhuǎn)能量，優(yōu)選斜齒齒輪的目的是降低燥聲。輸入采用降速是為了增大輸入力距。優(yōu)選設(shè)置滑健輪(19)、滑健(20)、滑健彈簧(21)的目的是控制單向轉(zhuǎn)動，因齒輪(1617)為嚙合齒輪，又因齒輪(17)與滑健輪(19)為同設(shè)置于軸(18)上的固定輪，此時輸入旋轉(zhuǎn)能量只能向第一級渦卷彈簧旋緊方向旋轉(zhuǎn)，這是因為滑健(20)在滑健彈簧的彈力壓制下限制滑健輪(19)轉(zhuǎn)向所為，這正是我們優(yōu)選設(shè)置該裝置的目的，以確保旋轉(zhuǎn)能量輸入后不會丟失。旋轉(zhuǎn)能量通過上述裝置傳遞后已到達(dá)空心軸(18)上?？招妮S(18)是我們設(shè)置的第一級托盤輪的中心軸，它垂直固定在圓形平盤的中心，空心軸(18)的前半軸上裝有齒輪(17)和滑健輪(19)，后半軸穿過支撐固定板上相應(yīng)的軸承孔直伸到后箱體中，渦卷彈簧(23)的中心圓套在軸(18)上，兩突起安裝渦卷彈簧(23)中圓的兩孔中，該渦卷彈簧(23)的未尾圓套套在偏心軸(24)上，托盤輪組合的結(jié)構(gòu)組成示意圖請參看圖2。圖2又是其余托盤輪與渦卷彈簧組成結(jié)構(gòu)示意圖。第二只托盤輪的由圓形平盤(26)和兩個不相同的軸(27)和軸(24)組成的，圓形平盤二面平整光滑，其直徑大于松弛狀態(tài)下渦卷彈簧的最大直徑，兩個軸設(shè)置固定于平盤(26)正中心，該軸外圓上在軸向線上設(shè)有兩個突起，其形狀從軸向上看類似直角三角形，正面看為矩形高度大于渦卷彈簧厚度其下部并略凹進(jìn)。軸(24)垂直固定于平盤(26)反面距平盤圓心以松弛狀態(tài)下渦卷彈簧最大外圓半徑的圓上正對空心軸(27)兩突起的放射線上，并配有活動軸套，為渦卷彈簧未尾套筒而設(shè)置的，于是渦卷彈簧(23)外圓未尾套筒套裝于偏心軸(24)軸套上?？招妮S(18)上裝有固定齒輪(17)及滑健輪(19)其伸入后箱體部分已裝進(jìn)渦卷彈簧(23)之內(nèi)圓中，其內(nèi)圓上二孔已牢牢套在空心軸(18)的兩突起上，由于空心軸(18)受滑健輪(19)的控制，只能向滑健彈簧(23)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，于是渦卷彈簧(23)逐漸旋緊，也就是隨著該渦卷彈簧的旋緊，其內(nèi)部產(chǎn)生一種反彈力，這種反彈力便是一種內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力，由于受到滑健輪(19)的阻止無法反轉(zhuǎn)，于是這種內(nèi)應(yīng)力便拖動偏心軸(24)轉(zhuǎn)動，又因偏心軸(24)是固定于圓盤(26)上的一根軸，于是空心軸(27)也開始旋轉(zhuǎn)，又因渦卷彈簧(28)的內(nèi)圓套固在空心軸(27)上，其內(nèi)圓二孔已裝入軸(27)二突起上。于是渦卷彈簧(28)也隨之旋轉(zhuǎn)，這樣渦卷彈簧(23)通過由圓形平盤(26)和空心軸(27)、偏心軸(24)組成的托盤輪組合的連接把渦卷彈簧(23)的旋轉(zhuǎn)能量，從其未尾，傳遞到渦卷彈簧(28)的旋轉(zhuǎn)圓心上，完成了前后二只渦卷彈簧的串聯(lián)接力。從上述所講我們十分清楚的看到，串聯(lián)接力所優(yōu)選的兩個相鄰的托盤輪組合成一對平行的圓形平盤，又起到了限制兩只相鄰渦卷彈簧在旋轉(zhuǎn)時的扭曲變形和相互影響的作用，從而確保渦卷彈簧存儲器、旋轉(zhuǎn)能量時，能正常的工作。因此所優(yōu)選的由空心軸、偏心軸和圓形平盤所組成托盤輪組合的這一目的就很清楚了。以下的渦卷彈簧(28 32 36 49 53 57 61)全部依上所述進(jìn)行連接，只有渦卷彈簧(36)與(49)的連接需要由斜齒齒輪(41 42 43)嚙合后連接，齒輪(41)固定在空心軸(39)上，空心軸(39)垂直固定于圓形平盤(38)圓心上，齒輪(43)的圓心上裝有空心軸(47)于是輸入旋轉(zhuǎn)能量從渦卷彈簧(36)通過其未尾套在偏心軸(37)、圓平盤(38)及其圓心上的空心軸(39)，在通過該軸上齒輪(41)及其嚙合齒輪(42)、(43)及空心軸(47)傳遞到渦卷彈簧(49)于是依前所述的情形，渦卷彈簧(49)通過由圓形平盤(50)、偏心軸(51)、空心軸(52)與渦卷彈簧(53)所組成的渦卷彈簧組合體，把旋轉(zhuǎn)能量依次繼續(xù)下傳到由渦卷彈簧(57)與圓形平盤(58)、空心軸(59)、偏心軸(60)和由渦卷彈簧(61)、圓形平盤(62)、偏心軸(77)、空心軸(63)的渦卷彈簧組合體上，這樣由渦卷彈簧(23 28 32 36 49 53 57 61)所組成由串聯(lián)接力方法所組成的渦卷彈簧后體便完成了儲存旋轉(zhuǎn)能量的目的(注本實用新型以8只渦卷彈簧組合為例，進(jìn)行原理說明，真正設(shè)備將隨用途來決定用量)。同時又進(jìn)一步的說明，儲存旋轉(zhuǎn)能量的多少完全取于決渦卷彈簧彈簧總體中每只渦卷彈簧的應(yīng)力容量及串聯(lián)渦卷彈簧的數(shù)量。因空心軸(63)通過支持固定板(22)上設(shè)置的軸承孔其一部分又回到前箱體中，在這個位置上設(shè)置了一套控制旋轉(zhuǎn)能量輸出的裝置，它包括斜齒齒輪(64 65 66 67 6869)及剎車輪(71)，其中齒輪(64 65)、(66 67)、(68 69)為相互嚙合齒輪，齒輪(64)固定于空心軸(63)前箱體中部分，其余齒輪(65 67 66 69)分別固定于軸(82 83)上，齒輪(68)與剎車輪(71)固定于軸(74)上，并與剎車瓦(72)手柄(73)組成剎車裝置，其目的是控制旋轉(zhuǎn)能量輸出。采用上述結(jié)構(gòu)的能量存儲器，在剎車裝置關(guān)閉時，其輸出部分將全部停止轉(zhuǎn)動，于是這種制動力便通過輸出裝置最后反傳到空心軸(63)上，使其停止轉(zhuǎn)動，渦卷彈簧(61)未尾停止不動了。因前述多級渦卷彈簧的反彈力均小于輸入的轉(zhuǎn)動力，于是從輸入部分輸出的旋轉(zhuǎn)能量仍然不斷的以大于反彈力的旋轉(zhuǎn)力繼續(xù)不斷輸入旋轉(zhuǎn)能量直到讓渦卷彈簧(23 28 32 36 49 53 57 61)以反彈力(內(nèi)應(yīng)力)型式儲存于這些渦卷彈簧之內(nèi)，到達(dá)最大值，當(dāng)需用旋轉(zhuǎn)能量時只要開啟剎車裝置，旋轉(zhuǎn)能量可隨時從軸(74)輸出。
從上述說明可以理解，這項實用新型由于應(yīng)用物理學(xué)物體內(nèi)應(yīng)力原理制作的一種儲能設(shè)備，該設(shè)備在儲存能量、輸出能量方面，均不會產(chǎn)生任何廢棄物，因此是絕對不會污染環(huán)境，是一種綠色設(shè)備，又因使用的主要原材料是我國有豐富資源的鋼材，是適合我國國情的，改革開放以來，為了提高人民生活質(zhì)量，僅首都北京在改善自然環(huán)境方面，已投入了數(shù)百億元巨資，可見黨和政府對我們改善環(huán)境的決心！本設(shè)備是一件使用廣泛的環(huán)保產(chǎn)品，這套設(shè)備雖然是為綠色太陽能、風(fēng)能而發(fā)明的配用設(shè)備，但我們進(jìn)一步分析，這個設(shè)備完全是一件綠色蓄能式發(fā)動機(jī)，把它用于城市輕軌機(jī)車作發(fā)動機(jī)完全解決了輕軌電車所存在的諸多問題，解決了鋼軌帶高壓電不安全問題，在需要蓄能時，可由車站隨時蓄能，由于其不排污、不發(fā)熱、無燥聲其環(huán)保效果非常好，優(yōu)于清潔燃料發(fā)動機(jī)，可作為城市地鐵、短途列車，城市公交車的綠色發(fā)動機(jī)。經(jīng)逐步完善完全可制成太陽能、蓄能混合式汽車等或其他短途機(jī)動車的發(fā)動機(jī)。這種設(shè)備一旦大型化，可為制造大型太陽能發(fā)電廠，風(fēng)能發(fā)電廠解決儲存電能等關(guān)鍵問題。為我國西部地區(qū)，甚至爭取為2008年奧運會制造出綠色太陽能電源設(shè)備。同時也可以為我國大型水力發(fā)電、核能發(fā)電提供儲存剩余電能的設(shè)備，總之其有益效果比較明顯。
本實用新型不限于上述實施方式，不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是利用渦卷彈簧及其變形物，使用托盤輪原理及其變形物的多級連接，接力形式加大容量及應(yīng)用物質(zhì)內(nèi)應(yīng)力原理儲存能量的，均落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器，它包括一個由前后兩相鄰箱體組成的矩形箱體，單向轉(zhuǎn)動功能的輸入旋轉(zhuǎn)動力的齒輪組合體、多支渦卷彈簧與相應(yīng)的托盤輪裝配的組合體用中心軸串聯(lián)而構(gòu)成的可存儲旋轉(zhuǎn)動能的渦卷彈簧總體組合和具有控制輸出旋轉(zhuǎn)動力功能的齒輪組合體，順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動力連接，其特征是具有單向轉(zhuǎn)動功能的輸入旋轉(zhuǎn)動力的齒輪組合體與渦卷彈簧組合體的連接是通過該組合體的旋轉(zhuǎn)動力輸出級的齒輪與第一只渦卷彈簧的內(nèi)圓裝配在同一只空心軸上形成連接的，而渦卷彈簧總體組合中的各只渦卷彈簧是通過托盤輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動力連接的，托盤輪具有把前一只渦卷彈簧的末尾與下一只渦卷彈簧內(nèi)圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動力連接的元件，于是各只獨立的渦卷彈簧在托盤輪的配合下，形成了多只渦卷彈簧首尾串聯(lián)之結(jié)構(gòu)，多級結(jié)構(gòu)連接組成總體組合，該總體組合的旋轉(zhuǎn)動力輸出是通過其末級空心軸上的齒輪把旋轉(zhuǎn)動力送到具有剎車裝置的齒輪組合體，由剎車裝置控制旋轉(zhuǎn)動力輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器，其特征是具有單向轉(zhuǎn)動功能的輸入旋轉(zhuǎn)動力齒輪組合是由四級降速斜齒齒輪組成，單向轉(zhuǎn)動控制裝置是由滑健輪、滑健和滑健彈簧組成，由于滑健輪在滑健與滑健彈簧的壓力配合，使滑健輪只能單向旋轉(zhuǎn)，滑健輪與旋轉(zhuǎn)能量的輸入齒輪組合最后一只齒輪同時固定在一個空心軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器，其特征是渦卷彈簧總體組合是由多只相同渦卷彈簧首尾串聯(lián)組成的，每一只渦卷彈簧先裝配在相應(yīng)的托盤輪上組成組合件，幾件這樣的組合件用中心軸穿入其空心軸中，組合件上的渦卷彈簧末尾套裝在下一只托盤輪組合的偏心軸上，于是形成了這幾只渦卷彈簧首尾串聯(lián)結(jié)構(gòu)，兩組相同結(jié)構(gòu)的這種組合體通過三只互相嚙合的齒輪把上述兩組組合體連成旋轉(zhuǎn)動力連接，組成渦卷彈簧總體組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器，其特征是具有剎車功能的輸出旋轉(zhuǎn)動力齒輪組合是由三級升速斜齒齒輪組成，剎車裝置是由剎車輪、剎車瓦和手柄組成，剎車輪與剎車瓦進(jìn)行配合并受手柄的控制，剎車輪與旋轉(zhuǎn)能量的輸出齒輪的最后一只齒輪共同固定在同一軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器，其特征是渦卷彈簧總體組合的托盤輪是件光滑、平整的圓形平盤，其圓心垂直牢固安裝一只空心軸，該空心軸外表面軸線上設(shè)有兩個矩形突起，兩突起側(cè)視近似于直角三角形，在圓形平盤的背面上相應(yīng)位置上牢固的安裝著一只垂直于平面的偏心軸，該軸上配軸套。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量存儲器，其特征是渦卷彈簧總體組合的渦卷彈簧是用彈簧鋼帶由小圓到大圓卷成螺旋體，其內(nèi)端卷成圓筒，在圓筒軸線上設(shè)有配用空心軸上兩矩形突起的兩矩形透孔，渦卷彈簧末尾卷成圓筒，用以配裝在托盤輪偏心軸上。
專利摘要本實用新型涉及一種綠色太陽能、風(fēng)能電源設(shè)備中的能量儲存器。所述的能量儲存器包括一個短型外殼，其中包括前后兩個相鄰箱體。前箱體中設(shè)置有斜齒齒輪組和單向轉(zhuǎn)動控制器組成旋轉(zhuǎn)能量輸入部分。由另一組斜齒齒輪和剎車裝置組成的旋轉(zhuǎn)能量輸出部分。后箱體中設(shè)置了由多只渦卷彈簧，并配有托盤輪、中軸組成的渦卷彈簧組合總體來完成旋轉(zhuǎn)能量存儲工作和適時輸出工作。其中托盤輪是由圓形平盤、空心軸、偏心軸組成，優(yōu)選這一組合件能確保每一只渦卷彈簧在長期工作中不扭曲、不變形而且串聯(lián)十分牢固，從而確保能量存儲器能長期、可靠工作。該設(shè)備不僅適用上述設(shè)備作配件，其本身就是一種蓄能式綠色發(fā)動機(jī)。可作為城市輕軌機(jī)車或作為其他機(jī)動車的發(fā)動機(jī)。
文檔編號F03G1/02GK2779101SQ0326442
公開日2006年5月10日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者張樹鑫 申請人:張樹鑫