重力控制自行車發(fā)電補充飛輪電池能量的裝置及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重力控制自行車發(fā)電補充飛輪電池能量的裝置及使用方法。其特別之處是本發(fā)明設有重力離合裝置和動力總成，重力離合裝置是根據(jù)自行車行駛的狀況自動控制是否給飛輪電池補充能量。動力總成是利用自行車后輪的動力發(fā)電，發(fā)出的電驅(qū)動飛輪電池的飛輪儲存能量。有益之處是在無電源場合，可以用自行車給飛輪電池補充動能。利用重力和自鎖機構自動控制給飛輪電池補充能量，以減輕人力負載。即當自行車下坡時，裝置與自行車自動結(jié)合，向飛輪提供動能。當自行車上坡或平地行駛時，裝置與自行車自動分離，以減輕人力負載。
【專利說明】重力控制自行車發(fā)電補充飛輪電池能量的裝置及使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于飛輪電池(或稱飛輪儲能裝置)領域，特別是涉及一種飛輪電池補充能量的裝置。
【背景技術】
[0002]在眾多儲能裝置中，飛輪電池突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。當飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，就具有一定的動能，飛輪電池以其動能轉(zhuǎn)換成電能。飛輪電池與化學電池相比，以其高效率，充電時間短、相對尺寸小、清潔無污染等突出優(yōu)勢有望成為最具前景的儲能電池。
[0003]飛輪電池的工作原理:飛輪電池中有一個電機(電動/發(fā)電一體機),充電時,該電機以電動機形式運轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動機轉(zhuǎn)化為飛輪的動能儲存起來，即飛輪電池“充電”；當外界需要電能時，該電機以發(fā)電機形式轉(zhuǎn)動，通過發(fā)電機將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載，即飛輪電池“放電”。為了減少風阻損耗，摩擦等能量損失，飛輪電池設置在真空盒內(nèi)，并使用磁懸浮軸承支撐轉(zhuǎn)動部件。
飛輪電池的儲能密度大、相對尺寸小的特點，尤其適合攜帶于野外無電源場合，特別是對于騎自行車旅行的車友，在野外宿營時，非常需要有一個能給手提電腦、收音機，較大功率的燈光支持電力的飛輪電池。然而，飛輪電池目前只能用通電的方式驅(qū)動真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機帶動飛輪轉(zhuǎn)動，使飛輪儲存動能，而在野外卻沒有可以給飛輪電池充電的電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在自行車行駛中，利用自行車輪的轉(zhuǎn)動發(fā)電給飛輪電池補充動能的裝置及方法。
[0005]本發(fā)明主要技術思路:
1、為減少人力負載，裝置最好是在自行車下坡時自動給飛輪電池補充能量。而在上地坡時，裝置自動與自行車分離。
[0006]2、飛輪電池必須是在真空盒內(nèi)運作，可以用自行車發(fā)的電輸入到飛輪電池真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機，用電動機/發(fā)電機驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動儲存動能。
[0007]本發(fā)明的具體技術方案:包括自行車及其后架和后輪、飛輪電池的真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及電動機/發(fā)電機，其特征在于，還包括:
重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機構、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過夾子與自行車的后架固連；自鎖機構固定于安裝架上；所述頂桿的一端與自鎖機構間斷性接觸，另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接；
動力總成:其包括外驅(qū)動裝置、支架和飛輪電池；
其中，外驅(qū)動裝置設置在所述真空盒外，它包括摩擦輪、調(diào)速器和發(fā)電機，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪通過調(diào)速器與發(fā)電機連接；發(fā)電機通過導線與真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機連接；
其中，所述支架上部與安裝架上的第一支軸鉸接；支架下部的一部分與外驅(qū)動裝置的調(diào)速器固連，支架下部另一部分與真空盒固連；支架還與自鎖機構連接；
上述裝置的使用方法:
當自行車進行上坡行駛期間，動力總成在重力作用下自由垂直，其支架與安裝架的夾子的夾角大于90°，其摩擦輪與自行車的后輪處于分離狀態(tài)；
當自行車進行下坡行駛期間，動力總成在重力作用下繞第一支軸轉(zhuǎn)動，其支架與安裝架的夾子的夾角小于90°，其摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動；當自行車的后輪行駛中產(chǎn)生抖動時，與支架連接的自鎖機構自動鎖住支架，阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；轉(zhuǎn)動的摩擦輪驅(qū)動調(diào)速器，調(diào)速器的輸出軸驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，發(fā)電機發(fā)出的電通過導線輸入到真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機，電動機/發(fā)電機驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動儲存能量;
當自行車進行平地行駛時，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動，重錘桿與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，重錘桿的上部推動頂桿，頂桿推動自鎖機構，使自鎖機構釋放支架，于是支架在重力作用下，繞第一支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，動力總成的摩擦輪與自行車的后輪分離；發(fā)電機停止發(fā)電；飛輪依靠儲存的動能繼續(xù)在真空盒內(nèi)轉(zhuǎn)動；
當外界需要電能時，飛輪的動能通過電動機/發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的特點是:
一、在無電源場合，可以用自行車給飛輪電池補充動能。
[0009]二、利用重力和自鎖機構自動控制給飛輪電池補充能量的時間，以減輕人力負載。即當自行車下坡時，裝置與自行車自動結(jié)合，向飛輪提供動能。當自行車上坡或平地行駛時，裝置與自行車自動分離，以減輕人力負載。
[0010]三、給飛輪電池輸入動能過程中，飛輪電池可以同時向外部負載輸出電能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體示意圖。
[0012]圖2是圖1另一個角度的立體示意圖。
[0013]圖3是圖2的部分零件的分解圖。
[0014]圖4是本發(fā)明上坡時的示意圖。
[0015]圖5是圖4的A部放大視圖。
[0016]圖6是本發(fā)明下坡時的示意圖。
[0017]圖7是圖6中B部放大視圖。
[0018]圖8是圖4中的D-D剖視圖。
[0019]圖9是本發(fā)明在平地時的示意圖。
[0020]圖10是圖9中的C部放大視圖。
[0021]圖11是另一實施方法的示意圖。
【具體實施方式】[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
重力離合裝置:(參見圖1至圖6)該裝置主要是根據(jù)自行車行駛的狀況自動控制是否給飛輪電池補充能量。其包括安裝架11及夾子111、自鎖機構12、頂桿13和重錘桿14 ;安裝架11通過夾子111與自行車的后架71固連；
自鎖機構12固定于安裝架11上(參見圖6和圖7);該自鎖機構包括滑塊121、鋼球122和彈簧123。圖示狀態(tài)，滑塊121只能向左移動。這是由于鋼球122將滑塊121壓緊在楔縫129上，所以滑塊121不能向右移動，從而形成了自鎖狀態(tài)。但如果頂桿13的一端將鋼球朝彈簧123方向推動，鋼球122就不再壓緊滑塊121，滑塊121才可以向右移動。而頂桿13的移動是由重錘桿14控制的。重錘桿14鉸接于安裝架11上的第二支軸19，重錘桿14上部與頂桿13有間斷性接觸。
[0023]參見圖1、圖3和圖8，動力總成2包括支架21、外驅(qū)動裝置4和飛輪電池3 ；
外驅(qū)動裝置4設置在真空盒33外，外驅(qū)動裝置4包括摩擦輪41、調(diào)速器42和發(fā)電機
43，摩擦輪41通過調(diào)速器42與發(fā)電機43連接；需要時，摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，從而用自行車的后輪72帶動摩擦輪41和發(fā)電機43轉(zhuǎn)動。發(fā)電機發(fā)出的電通過導線35輸入到真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機34，電動機/發(fā)電機34驅(qū)動飛輪31轉(zhuǎn)動儲存能量；發(fā)電機43的外殼44與真空盒33固連。
[0024]動力總成2的支架21上部與安裝架11上的第一支軸28鉸接(參見圖1、圖2);支架21下部的一部分與外驅(qū)動裝置的變速器42固連，支架21下部另一部分與真空盒33固連；也就是動力總成2的零部件都安裝在支架21上，支架21繞安裝架11上的第一支軸28轉(zhuǎn)動，動力總成2也隨之轉(zhuǎn)動。
[0025]支架21還與自鎖機構12連接；這樣，自鎖機構12就可以通過控制支架21來控制動力總成2。支架21上設置一滑槽211(見圖3)，自鎖機構12的滑塊121設有一圓銷1211，圓銷1211位于滑槽211內(nèi)。當支架21轉(zhuǎn)動時，通過圓銷1211帶動滑塊121移動。或者，滑塊121固定時，控制支架21不轉(zhuǎn)動。
[0026]上述裝置的使用方法:
參見圖4、圖5，當自行車進行上坡行駛期間，動力總成2和重錘桿14在重力作用下自由垂直，動力總成的支架21與安裝架的夾子111的夾角大于90°，其摩擦輪41與自行車的后輪72處于分離狀態(tài)；
參見圖6、圖7，當自行車進行下坡行駛期間，動力總成2在重力作用下，繞第一支軸28轉(zhuǎn)動，其支架21與安裝架的夾子111的夾角小于90°，其摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，并被自行車的后輪72帶動；當自行車的后輪72行駛中產(chǎn)生抖動時，摩擦輪41就有離開后輪72的傾向。這時候自鎖機構12就會阻止摩擦輪41與后輪72分離，也就是支架21通過圓銷1211要撥動滑塊121向右移動，但由于滑塊121被鋼球122壓緊在楔縫129中，從而鎖住支架21不能轉(zhuǎn)動，這樣，摩擦輪41繼續(xù)保持與后輪72接觸，被后輪72帶動。摩擦輪41通過變速器42驅(qū)動發(fā)電機43發(fā)電，發(fā)出的電通過導線35輸入到真空盒33內(nèi)的電動機/發(fā)電機34，電動機/發(fā)電機34驅(qū)動飛輪31轉(zhuǎn)動儲存能量；
參見圖9、圖10當自行車進行平地行駛時，重錘桿14在重力作用下，繞第二支軸19朝后輪72的相反方向轉(zhuǎn)動，重錘桿14與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，重錘桿14的上部推動頂桿13，頂桿13推動自鎖機構12中的鋼球122，使自鎖機構12中的滑塊121不再被壓緊，滑塊121和支架21 —起被釋放，于是支架21在重力作用下，繞第一支軸28朝后輪72的相反方向轉(zhuǎn)動，支架21與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，動力總成2的摩擦輪41與后輪72分離，這樣，發(fā)電機43停止發(fā)電。于是，真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機34停止驅(qū)動飛輪31。飛輪31依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動；
當外界需要電能時，飛輪31的動能通過電動機/發(fā)電機34轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
[0027]另一實施方法:對于體力好的騎者，在平地行駛時，也可以利用本發(fā)明對飛輪電池實施補充能量。方法是在平地上(見圖11)，將摩擦輪41調(diào)整到與后輪72接觸，然后將夾子111固定在后架71上。這樣，自行車在下坡和平地行駛時，都可以給飛輪電池補充能量。而在上坡時，摩擦輪41與后輪72是分離的，不再消耗騎者的體力。
【權利要求】
1.一種重力控制自行車發(fā)電補充飛輪電池能量的裝置的使用方法，包括自行車及其后架和后輪、飛輪電池的真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及電動機/發(fā)電機，其特征在于，還包括:重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機構、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過夾子與自行車的后架固連；自鎖機構固定于安裝架上；所述頂桿的一端與自鎖機構間斷性接觸，另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接； 動力總成:其包括外驅(qū)動裝置、支架和飛輪電池； 其中，外驅(qū)動裝置設置在所述真空盒外，它包括摩擦輪、調(diào)速器和發(fā)電機，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪通過調(diào)速器與發(fā)電機連接；發(fā)電機通過導線與真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機連接； 其中，所述支架上部與安裝架上的第一支軸鉸接；支架下部的一部分與外驅(qū)動裝置的調(diào)速器固連，支架下部另一部分與真空盒固連；支架還與自鎖機構連接； 使用方法: 當自行車進行上坡行駛期間，動力總成在重力作用下自由垂直，其支架與安裝架的夾子的夾角大于90°，其摩擦輪與自行車的后輪處于分離狀態(tài)； 當自行車進行下坡行駛期間，動力總成在重力作用下繞第一支軸轉(zhuǎn)動，其支架與安裝架的夾子的夾角小于90°，其摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動；當自行車的后輪行駛中產(chǎn)生抖動時，與支架連接的自鎖機構自動鎖住支架，阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；轉(zhuǎn)動的摩擦輪驅(qū)動調(diào)速器，調(diào)速器的輸出軸驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，發(fā)電機發(fā)出的電通過導線輸入到真空盒內(nèi)的電動機/發(fā)電機，電動機/發(fā)電機驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動儲存能量; 當自行車進行平地行駛時，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動，重錘桿與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，重錘桿的上部推動頂桿，頂桿推動自鎖機構，使自鎖機構釋放支架，于是支架在重力作用下，繞第一支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，動力總成的摩擦輪與自行車的后輪分離；發(fā)電機停止發(fā)電；飛輪依靠儲存的動能繼續(xù)在真空盒內(nèi)轉(zhuǎn)動； 當外界需要電能時，飛輪的動能通過電動機/發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
【文檔編號】H02K7/02GK103496426SQ201310427134
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請人:杜文娟