專(zhuān)利名稱(chēng)：綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法技術(shù)背景目前世界上所用的各種太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備都要是由太陽(yáng)能電池或風(fēng)能發(fā)電機(jī)配裝上鉛酸蓄電池和一些輔助電器元件組成。例如1990年12月我國(guó)期刊《電子世界》第12期上刊登了一篇“實(shí)用200W太陽(yáng)能電源”該文章所介紹的這種太陽(yáng)能電源是由太陽(yáng)能電池、變壓器，逆變器、鉛酸蓄電池以及一些電氣配件組成，2002年5月第5屆中國(guó)北京國(guó)際科技博覽會(huì)上，一些國(guó)際科研單位和知名企業(yè)，展示了近年在利用太陽(yáng)能做電源設(shè)備方面的一些新技術(shù)，例如日本電池株式會(huì)社，為其國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)用于日本國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能、風(fēng)能自動(dòng)照明路燈，中日合資北京日佳電源有限公司在該界博覽會(huì)上推出的最新生產(chǎn)的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)多種配套元件，在2003年、2004年第6屆、第7屆、第8屆科技博覽會(huì)上，北京大學(xué)科技園區(qū)展示的一項(xiàng)“太陽(yáng)能光電管及太陽(yáng)能熱電一體化系統(tǒng)”，其主要技術(shù)特征是提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率，另一項(xiàng)“太陽(yáng)能空天光伏發(fā)電系統(tǒng)”所介紹的主要是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方面的成果，以上兩項(xiàng)并沒(méi)有介紹太陽(yáng)能或其轉(zhuǎn)化為電能后的存儲(chǔ)最新技術(shù)，在首都北京天安門(mén)廣場(chǎng)上應(yīng)用及具有展示目的的一項(xiàng)“人行橫到太陽(yáng)能自動(dòng)安全燈”是我國(guó)目前利用太陽(yáng)能自動(dòng)供電系統(tǒng)最先進(jìn)的設(shè)備，但該設(shè)備從所介紹的原理技術(shù)性能上看，卻仍然利用蓄電池作為存儲(chǔ)電能裝置，因此可以認(rèn)為該套設(shè)備應(yīng)該認(rèn)為是目前世界上一套先進(jìn)的太陽(yáng)能設(shè)備，但因使用蓄電池這一污染源因此不能也無(wú)法保證“綠色”性能及指標(biāo)！這樣使得這種太陽(yáng)能電源設(shè)備因電能轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染問(wèn)題以及存儲(chǔ)成本過(guò)高在實(shí)際應(yīng)用上得不償失，使得該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展受到了限制，多年來(lái)人類(lèi)雖然作了不少努力，對(duì)蓄電池進(jìn)行研制改進(jìn)制造出鎳鎘電池，鋰電池確實(shí)在污染環(huán)境方面取得了一些改進(jìn)，但無(wú)法作到不污染環(huán)境，此外因蓄電池需定壓充電使零散的太陽(yáng)能、風(fēng)能，丟失能量太多，還因須使用地球上大量的稀有金屬，這樣必須加大成本，使得人類(lèi)十分無(wú)奈！所以到現(xiàn)在仍沒(méi)有見(jiàn)到真正的經(jīng)濟(jì)、耐用的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能等電源設(shè)備的信息，因此到目前在世界上，還沒(méi)有出現(xiàn)更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)的綠色太陽(yáng)能電源設(shè)備的報(bào)道！這也是該種電源發(fā)展所遇到的一種障礙，本發(fā)明就是在這樣的技術(shù)背景情況下，研制、設(shè)計(jì)出來(lái)的，該設(shè)備具有制造成本、發(fā)電成本均低于現(xiàn)在廣泛在全世界使用的包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、火力、核動(dòng)力以及水力的發(fā)電設(shè)備，而且是純“綠色”發(fā)電設(shè)備，不排放任何廢棄物，無(wú)燥聲和不排熱，在整體結(jié)構(gòu)上不但可靠，該設(shè)備所使用的主要原材料是我國(guó)當(dāng)前產(chǎn)量占世界第一位的鋼材。綜合目前各種信息使我們知道該發(fā)明項(xiàng)目綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備很可能成為目前世界上最理想的一種電源設(shè)備，將為我國(guó)及全世界創(chuàng)造一種最理想，最先進(jìn)的電源設(shè)備，是我國(guó)自主創(chuàng)新的一項(xiàng)高科技產(chǎn)品，將為我國(guó)十一五規(guī)劃貢獻(xiàn)一份力量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服掉現(xiàn)有的太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備中，一些主要阻礙這種本來(lái)是先進(jìn)發(fā)電設(shè)備的重大缺欠，提供一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備，這種設(shè)備具有不排放任何廢棄物、不排熱、噪聲極低，不會(huì)污染環(huán)境，又因其機(jī)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，所以制造及日常維護(hù)簡(jiǎn)單容易，因此成本低廉而且具有高效捕捉存儲(chǔ)太陽(yáng)能、風(fēng)能的特性，與目前廣泛使用的火力發(fā)電，水力發(fā)電及核能發(fā)電相比較，具有一定的優(yōu)勢(shì)性，是目前世界上，最具有前途的一種發(fā)電設(shè)備。
針對(duì)前述太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備在電能轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)技術(shù)方面仍然沿用蓄電池使得其所帶來(lái)的關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有徹底解決，已嚴(yán)重阻礙著人類(lèi)大量的利用廉價(jià)、清潔太陽(yáng)能大規(guī)模建設(shè)發(fā)電設(shè)備的事實(shí)，從電能轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)原理上及技術(shù)上進(jìn)行了徹底的改造，本項(xiàng)目發(fā)明提供的這套太陽(yáng)能電源設(shè)備的電能轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)設(shè)備是優(yōu)選了物理存儲(chǔ)電能而設(shè)計(jì)、制造的一種裝置，這種裝置在儲(chǔ)能原理上徹底廢棄了原有用化學(xué)方法，而采用了物理學(xué)中的內(nèi)應(yīng)力原理來(lái)達(dá)到儲(chǔ)存能量的目的，從而解決了高效綠色能量?jī)?chǔ)存問(wèn)題。具體的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)、發(fā)明一種首尾可單獨(dú)輸入輸出旋轉(zhuǎn)能量特殊構(gòu)造的渦卷彈簧元件作為儲(chǔ)存旋轉(zhuǎn)能量的基本元件。由多只特性完全相同的渦卷彈簧進(jìn)行首尾串聯(lián)而組成的渦卷彈簧主體組合作為大量蓄能裝置?，F(xiàn)就這一裝置進(jìn)行詳細(xì)描述，眾所周知在全世界內(nèi)已應(yīng)用近二百年的機(jī)械鐘表所用的儲(chǔ)存旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的元件就是渦卷彈簧，利用這種元件儲(chǔ)能有許多優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉、壽命長(zhǎng)以及沒(méi)有排放物、無(wú)噪聲、不排熱等，但其最致命的缺點(diǎn)是儲(chǔ)存能量十分有限，存儲(chǔ)能量很難加多加大，因此人類(lèi)在長(zhǎng)達(dá)近二百年的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有突破這一難關(guān)，使這種優(yōu)良的儲(chǔ)能元件只能在鐘表行業(yè)中徘徊了近200年沒(méi)能擴(kuò)展到其他領(lǐng)域使用。渦卷彈簧的儲(chǔ)能特性，啟發(fā)了發(fā)明人，只有加大、加長(zhǎng)渦卷彈簧體積和鋼帶長(zhǎng)度才能增加渦卷彈簧的儲(chǔ)能量，其中增加體積會(huì)受到限制，但增加鋼帶長(zhǎng)度可行，于是發(fā)明人聯(lián)想到利用曲軸可以把渦卷彈簧進(jìn)行首尾串聯(lián)達(dá)到加長(zhǎng)的目的，為了保證渦卷彈簧串聯(lián)后輸入旋轉(zhuǎn)能量時(shí)損失盡量減少而且互不影響，于是把用曲軸經(jīng)多次改進(jìn)形成了托盤(pán)輪，這便是發(fā)明這種首尾均可輸入輸出旋轉(zhuǎn)能量的特殊渦卷彈簧及與其配合使用的托盤(pán)輪、中心軸及輸入、輸出裝置等輔助件的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)，此次為綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備所提供的能量存儲(chǔ)器是采用了多只本次發(fā)明的首尾均具備輸入輸出旋轉(zhuǎn)能量的特種渦卷彈簧配裝上相應(yīng)的托盤(pán)輪組成渦卷彈簧組合件，達(dá)到把多只渦卷彈簧首尾串聯(lián)起來(lái)，即達(dá)到盡可能延長(zhǎng)渦卷的長(zhǎng)度增加了渦卷彈簧的圈數(shù)，當(dāng)渦卷彈簧回彈力足夠大時(shí)，實(shí)踐證明，配用托盤(pán)輪可串聯(lián)數(shù)十只或更多，由于托盤(pán)輪在設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮到多只渦卷彈簧可能造成相互影響，造成能量的損失，實(shí)施多只渦卷彈簧串聯(lián)過(guò)程中已盡量作到損失旋轉(zhuǎn)能量小，于是經(jīng)過(guò)使用托盤(pán)輪把渦卷彈簧串聯(lián)后，便大大的提高了存儲(chǔ)器的儲(chǔ)能量，由于所串聯(lián)的渦卷彈簧的特性一致性，使得輸出旋轉(zhuǎn)能量的轉(zhuǎn)距是均勻的，用其驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，(例如交流)使發(fā)電頻率及電壓，應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的。因此用這套渦卷彈簧總體組合存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)能量的方法取代蓄電池用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生其他化合物的化學(xué)方法，這不但徹底解決了該設(shè)備對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染問(wèn)題，而且大大的提高了儲(chǔ)能效率和穩(wěn)定的電能之特點(diǎn)。
本項(xiàng)發(fā)明所采用的技術(shù)方案是設(shè)置一付能充分接收太陽(yáng)能發(fā)電晶體太陽(yáng)能電池，設(shè)置一套可接收風(fēng)力而發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，二種發(fā)電設(shè)施的電能輸出端子上分別連接所對(duì)應(yīng)的繼電器再串聯(lián)保護(hù)晶體二極管，而后再電連接到相應(yīng)的直流電動(dòng)機(jī)上，該兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上裝有固定單向轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(飛輪)，該兩個(gè)齒輪同時(shí)與具有單向旋轉(zhuǎn)功能的旋轉(zhuǎn)能量輸入裝置的輸入齒輪嚙合，于是太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣太陽(yáng)能及風(fēng)能全部轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，而后通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸入到綠色能量存儲(chǔ)器中的渦卷彈簧總體組合中進(jìn)行能量存儲(chǔ)，該存儲(chǔ)器的能量輸出端齒輪與設(shè)置的交流發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸上的齒輪相互嚙合，當(dāng)需對(duì)外供電時(shí)，只要開(kāi)啟剎車(chē)裝置，綠色能量存儲(chǔ)器輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，立即對(duì)外供電。
因該綠色能量存儲(chǔ)器的能量輸入與能量輸出分開(kāi)進(jìn)行，因此電能的輸入與輸出相互不影響，因此從理論上講，該發(fā)明項(xiàng)目，完全達(dá)到了綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備所設(shè)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
本發(fā)明項(xiàng)目的有益效果是由于在儲(chǔ)存太陽(yáng)能、風(fēng)能等自然能方面，發(fā)明了應(yīng)用物體內(nèi)應(yīng)原理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此不但徹底解決了困擾人類(lèi)多年的嚴(yán)重污染環(huán)境問(wèn)題，而且提高了發(fā)電效率、發(fā)電質(zhì)量，同時(shí)即省了大量消耗稀有金屬的問(wèn)題，還降低了設(shè)備制造成本和發(fā)電成本，而且大大的延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，因制造該設(shè)備使用的主要材料又是我國(guó)產(chǎn)量居世界前列的鋼材，從該設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上看，該設(shè)備從微型、小型到大型的制造、生產(chǎn)并不困難，因此從小型民用到大型發(fā)電廠以及軍用國(guó)防、工業(yè)農(nóng)業(yè)、工礦企業(yè)等專(zhuān)用的各種獨(dú)立電源設(shè)備更適用于我國(guó)廣泛使用，其這一特征，已具備超過(guò)目前大型水力、核能、火力等發(fā)電的全國(guó)電網(wǎng)式集中供電之優(yōu)勢(shì)，這種獨(dú)立供電不但節(jié)約電能還具有不會(huì)發(fā)生大面積停電事故，在軍事上有更重要意義。我國(guó)幅員廣大，太陽(yáng)能、風(fēng)能等自然資源非常豐富，但到今天利用率很低，因此該項(xiàng)發(fā)明不論從環(huán)保、節(jié)省資源、國(guó)家資金投入的節(jié)省，制造和生產(chǎn)該設(shè)備的主要原材料，都非常適用于我國(guó)國(guó)情，在十一五規(guī)劃開(kāi)始的時(shí)候本發(fā)明項(xiàng)目所解決的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備是符合我國(guó)認(rèn)真貫徹黨的十六大精神，全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，堅(jiān)持加快改革開(kāi)放和自主創(chuàng)新為十一五開(kāi)好局大好形勢(shì)的。因此該發(fā)明項(xiàng)目是我國(guó)自主創(chuàng)新的具有世界先進(jìn)水平的一項(xiàng)高科技產(chǎn)品。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1是本項(xiàng)發(fā)明綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備原理實(shí)物示意圖。
圖2是本項(xiàng)發(fā)明綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備中太陽(yáng)能、風(fēng)能同時(shí)向綠色能量存儲(chǔ)器輸入旋轉(zhuǎn)能量齒輪嚙合及其結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本項(xiàng)發(fā)明綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備中綠色能量存儲(chǔ)器的中箱體內(nèi)的單向旋轉(zhuǎn)輸入裝置、可控制輸出裝置及后箱體內(nèi)渦卷彈簧總體組合的安裝和結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3中綠色能量存儲(chǔ)器中多只渦卷彈簧與相應(yīng)托盤(pán)輪組合件裝配后組成的渦卷彈簧總體組合的安裝透視圖。
圖5是圖3中渦卷彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖和托盤(pán)輪的安裝結(jié)構(gòu)透視示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先參看圖1。該綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備包括一套晶體太陽(yáng)能電池(1)、一套風(fēng)力電機(jī)組(2)和一套由前箱體(3)、中箱體(4)和后箱體(5)組成的矩形箱體，此三個(gè)箱體共同組成綠色能量存儲(chǔ)器。把已安裝完好的太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的這套發(fā)電內(nèi)裝置安裝在能充分接收太陽(yáng)能、風(fēng)能的地方，再?gòu)奶?yáng)能電池(1)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(2)的電流輸出端用電流導(dǎo)線引出并分別牢固地電連接到綠色能量存儲(chǔ)器的前箱體(3)中所設(shè)置的電能輸入端子板(6)上的接線柱(7)和(8)上，而后分別電連接相應(yīng)的兩個(gè)過(guò)流延時(shí)繼電器(9)、(10)和兩個(gè)晶體二極管(11)、(12)最后電連接到直流電動(dòng)機(jī)(13)、(14)上，請(qǐng)參看圖2兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)(13)、(14)的轉(zhuǎn)子軸上裝有相應(yīng)的單向轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(15)、(16)此兩齒輪同時(shí)與中箱體中伸出之軸(18)上的固定齒輪(17)相嚙合。
再參看圖3，在中箱體(4)中，一只從前箱體(3)中輸送旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的軸(18)把旋轉(zhuǎn)動(dòng)力引入到中箱體(4)中所設(shè)置的專(zhuān)門(mén)接收旋轉(zhuǎn)能量的裝置中，它包括斜齒齒輪(19 21 2223 25 26 28 29)和安裝這些齒輪的軸(18 20 24 27 50)上，其中齒輪(19 21)、(22 23)、(25 26)和(28 29)為相互嚙合齒輪，設(shè)置該齒輪組合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噪聲，輸入采用降速是為了增大輸入為矩。優(yōu)選設(shè)置滑健輪(31)、滑健(32)、滑健彈簧(33)的目的是控制該系統(tǒng)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，因齒輪(28 29)為嚙合齒輪，又因齒輪(29)與滑健輪(31)為同設(shè)置于空心軸(30)上的固定齒輪，此時(shí)輸入旋轉(zhuǎn)能量只能向第一級(jí)渦卷彈簧旋緊的方向旋轉(zhuǎn)，這是因?yàn)榛?32)在滑健彈簧(33)的彈力壓制下限制滑健輪(31)轉(zhuǎn)向所為，這也正是我們優(yōu)選設(shè)置該裝置的目的，以確保旋轉(zhuǎn)能量輸入后不會(huì)丟失。旋轉(zhuǎn)能量通過(guò)上述裝置傳遞后便到達(dá)空心軸(30)上，空心軸(30)是我們?cè)O(shè)置的第一級(jí)渦卷彈簧的中心軸，在中箱體中的空心軸(30)的前半周裝有固定齒輪(29)和滑健輪(31)，后半軸穿過(guò)箱體間隔板上安裝的相應(yīng)軸承孔中的軸承直接伸到后箱體(5)中的第一級(jí)渦卷彈簧(34)的中心內(nèi)圓中套在空心軸(30)上，且把該渦卷彈簧中心內(nèi)圓的兩孔合適的裝配在空心軸(30)的兩突起上，結(jié)合圖4可知第一只托盤(pán)輪組合是由圓形光滑平盤(pán)(36)和空心軸(37)以及偏心軸(35)組成，圓形平盤(pán)兩面平整光滑，其直徑大于松弛下的渦卷彈簧的最大直徑，空心軸(37)垂直固定于圓形平盤(pán)(36)的正中心，結(jié)合圖(5)看該軸外圓的軸向線上設(shè)有二個(gè)突起，其形狀從軸向上看類(lèi)似直角三角形，正面看為矩形高度大于渦卷彈簧所用鋼帶的厚度其下部略凹進(jìn)，軸(39)垂直固定于平盤(pán)(40)的反面上，距平盤(pán)圓心的距離為松弛下渦卷彈簧最大外園的半徑圓上正對(duì)空心軸(41)兩突起的放射線上，并配有活動(dòng)軸套，軸(39)是為裝配渦卷彈簧末尾而設(shè)置的，于是渦卷彈簧(38)外圓末尾套筒套裝于偏心軸(39)軸套上?？招妮S(30)上裝有固定的齒輪(29)及滑健輪(31)其伸入到后箱體的部分裝進(jìn)渦卷彈簧(34)的內(nèi)圓中，并把其內(nèi)圓上的兩孔牢牢套在空心軸(30)的兩突起上，由于空心軸(30)受滑健輪(31)的控制，只能向渦卷彈簧(34)旋緊的方向旋轉(zhuǎn)，于是渦卷彈簧(34)逐漸旋緊，隨著渦卷彈簧(34)的逐漸旋緊其內(nèi)部隨即產(chǎn)生一種反彈力，這種反彈力便是渦卷彈簧(34)的內(nèi)應(yīng)力，這種反彈力由于受到滑健輪(31)的限制無(wú)法反轉(zhuǎn)，于是該渦卷彈簧(34)只能通過(guò)其外尾部圓筒產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力拖動(dòng)托盤(pán)輪組合上的偏心軸(35)轉(zhuǎn)動(dòng)，于是托盤(pán)輪整體也轉(zhuǎn)動(dòng)，因空心軸(41)是固定于托盤(pán)輪圓形平盤(pán)中心的軸，當(dāng)然也會(huì)旋轉(zhuǎn)，又因渦卷彈簧(38)的內(nèi)圓套固在空心軸(41)上，其內(nèi)圓二孔已套在該軸二突起上，于是渦卷彈簧(34)也隨之旋轉(zhuǎn)，這樣渦卷彈簧(34)通過(guò)又圓形平盤(pán)(36)、空心軸(37)和偏心軸(35)組成的第一級(jí)托盤(pán)輪組合的承上啟下作用把第一只渦卷彈簧(34)內(nèi)所存入的外來(lái)旋轉(zhuǎn)能量逐漸傳遞到渦卷彈簧(38)中，于是達(dá)到了渦卷彈簧(34)與(38)的尾、首動(dòng)力串聯(lián)增加儲(chǔ)存旋轉(zhuǎn)能量的目的，完成了前后兩只渦卷彈簧的串聯(lián)旋轉(zhuǎn)能量連接，這一切都是因?yàn)橥斜P(pán)輪的特殊作用才完成的。以下結(jié)合圖(5)介紹一下托盤(pán)輪的結(jié)構(gòu)，一只圓筒形空心軸，其外圓軸線上沒(méi)有兩個(gè)并排突起，從軸向上看類(lèi)似直角三角形，根部略凹進(jìn)，該空心軸垂直固定在圓形光滑平盤(pán)的中心，在該平盤(pán)的另一面相應(yīng)位置上垂直固定著帶軸套的偏心軸，這便是完成上述兩只渦卷彈簧儲(chǔ)存和傳遞旋轉(zhuǎn)能量的關(guān)鍵元件托盤(pán)輪的結(jié)構(gòu)，當(dāng)多只渦卷彈簧用上述托盤(pán)輪進(jìn)行串聯(lián)旋轉(zhuǎn)能量連接時(shí)，我們便十分清楚的看到，托盤(pán)輪的中心軸與偏心軸和圓形平盤(pán)這個(gè)組合件實(shí)際上是一件曲軸的變形物，因此托盤(pán)輪除了能完成二只渦卷彈簧旋轉(zhuǎn)能量連接外，每只托盤(pán)輪的圓形平盤(pán)還起著保證每只渦卷彈簧在儲(chǔ)能旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)發(fā)生扭曲變形而相互影響的作用，從而確保所有渦卷彈簧在存儲(chǔ)或輸出能量時(shí)能正常工作。這也正是我們?cè)O(shè)計(jì)、優(yōu)選該件的目的。以下的渦卷彈簧(38 42 46)全部依上所述通過(guò)相應(yīng)的托盤(pán)輪組合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)力連接，只有渦卷彈簧(46)與(59)的連接需要由斜齒齒輪(51 52 53)嚙合后連接，齒輪(51)固定在空心軸(49)上，空心軸(49)垂直固定于圓形平盤(pán)(48)圓心上，齒輪(53)的圓心上裝有空心軸(57)，于是輸入旋轉(zhuǎn)能量從渦卷彈簧(46)通過(guò)其末尾套在偏心軸(47)、圓形平盤(pán)(48)及圓心上的空心軸(49)，再通過(guò)該軸上的齒輪(51)及其嚙合齒輪(52)、(53)及空心軸(57)傳遞到渦卷彈簧(59)上，于是渦卷彈簧(59 63 67 71)依前所述情形先與相應(yīng)的托盤(pán)輪裝配成渦卷彈簧組合體，后用中心軸(80)依次穿入到渦卷彈簧(59 63 67 71)組合體中，使渦卷彈簧(59 63 67 71)完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力連接，于是后箱體中的全部渦卷彈簧(34 38 42 46 59 63 67 71)組成的渦卷彈簧總體組合，該組合總體把上述接收的大量旋轉(zhuǎn)能量逐步儲(chǔ)存于渦卷彈簧(34 38 42 46 59 6367 71)中，于是由上述多只渦卷彈簧組成的渦卷彈簧總體組合完成了大量?jī)?chǔ)存旋轉(zhuǎn)能量的目的。(為了便于說(shuō)明本發(fā)明的工作原理及方法在儲(chǔ)存能量方面僅以8只串聯(lián)渦卷彈簧進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但以后的真正實(shí)用綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備，將依照輸出功率決定各項(xiàng)技術(shù)裝置)。渦卷彈簧總體組合的能量輸出是由空心軸(73)完成的，它通過(guò)中后箱體間隔板上設(shè)置的軸承中，其一部分又回到中箱體，在中箱體中設(shè)置了一套控制旋轉(zhuǎn)能量輸出裝置，它包括斜齒齒輪(74 75 76 77 78 79)，其中齒輪(74 75)、(76 77)、(78 79)為相互嚙合齒輪，齒輪(74)固定于空心軸(73)伸入到中箱體中的部分上，其余齒輪(75 76 77 78 79)分別固定于軸(81 82)上，齒輪(78)固定在軸(83)上，其目的是為輸出能量時(shí)升速。在中箱體中的軸(18)和軸(83)通過(guò)中后箱體隔板上軸承(87 88)又伸入到前箱體中，在前箱體中軸(83)上設(shè)置了剎車(chē)輪(89)及齒輪(94)，剎車(chē)輪(89)與剎車(chē)瓦(90)、手柄(91)、剎車(chē)彈簧(92)連桿(93)和電磁開(kāi)關(guān)(97)組成了剎車(chē)裝置，其作用是為了控制輸出旋轉(zhuǎn)能量的輸出。在剎車(chē)裝置關(guān)閉時(shí)，因剎車(chē)輪被控不能轉(zhuǎn)動(dòng)，致使軸(83)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，于是該制動(dòng)力通過(guò)輸出裝置傳到空心軸(73)上，使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，于是渦卷彈簧(71)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因此旋轉(zhuǎn)能量輸出停止了，因前述的多級(jí)串聯(lián)渦卷彈簧總體組合的反彈力小于輸入的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，于是從輸入裝置中輸進(jìn)的旋轉(zhuǎn)能量仍然以大于反彈力的旋轉(zhuǎn)力繼續(xù)不斷地輸入旋轉(zhuǎn)能量，使渦卷彈簧(34 38 42 46 59 63 67 71)逐漸旋緊，直到所有的渦卷彈簧所儲(chǔ)存的旋轉(zhuǎn)能量全部存滿(mǎn)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)能量輸入端立即產(chǎn)生巨大的反作用力，此力迫使直流電動(dòng)機(jī)(13 14)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度下降，于是輸入電流迅速加大，使串聯(lián)在輸入端的過(guò)流延時(shí)繼電器(9 10)翻轉(zhuǎn)，隨即切斷太陽(yáng)能電池的輸入電流，停止了蓄能，同時(shí)隨繼電器的翻轉(zhuǎn)又開(kāi)啟了剎車(chē)裝置，渦卷彈簧總體組合將不斷輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過(guò)嚙合齒輪(94 95)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)(96)發(fā)電對(duì)外供電，隨著對(duì)外不斷供電渦卷彈簧總體組合中的旋轉(zhuǎn)能量也不斷減少，于是其反彈力恢復(fù)正常，當(dāng)延時(shí)繼電器達(dá)到一定時(shí)間后自動(dòng)復(fù)位，輸入蓄能恢復(fù)，如此反復(fù)循環(huán)使用該綠色能量存儲(chǔ)器能經(jīng)常保持正常工作狀態(tài)。當(dāng)外界需要供電時(shí)，開(kāi)啟剎車(chē)裝置(90 91 92 93)渦卷彈簧組合總體通過(guò)軸(73)及嚙合齒輪(74 75 76 77 78 79)再通過(guò)軸(83)、齒輪(94 95)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)(96)立即對(duì)外供電，完成了一臺(tái)綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備的正常供電能工作。該設(shè)備的正常工作表明，在正常工作時(shí)，電能的輸入與電能的輸出是相互不影響的。
從以上說(shuō)明的這項(xiàng)發(fā)明可以理解，該綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備僅是許多綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備中的一種具有代表性的最基本型普通實(shí)施例，利用該實(shí)施例的原理、結(jié)構(gòu)及工作方法，完全可以制造出太陽(yáng)能、風(fēng)力和水力等多種自然能和其他電能獨(dú)立多種型號(hào)、多種形式的電源設(shè)備，本實(shí)施例是為了說(shuō)明這種綠色電源設(shè)備的原理，基本結(jié)構(gòu)以及工作方法，其重點(diǎn)是如何利用物理學(xué)儲(chǔ)能方法取代原有的化學(xué)儲(chǔ)能方法，徹底解決了污染環(huán)境的問(wèn)題及儲(chǔ)存能、穩(wěn)能問(wèn)題，以及針對(duì)解決太陽(yáng)能、風(fēng)能的多變、零散難以高效捕捉問(wèn)題的方法，不但如此還為國(guó)家節(jié)約了寶貴的稀有金屬及遠(yuǎn)距離送電、變電設(shè)備的巨額投入，并且大大的延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低了發(fā)電成本，從根本上解決了大面積停電問(wèn)題。
以上所述的僅是本項(xiàng)發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的一般工作人員或熟悉本領(lǐng)域的人員，在沒(méi)有脫離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)和工作方法的前提下，是完全可以對(duì)多處發(fā)明點(diǎn)作出若干變形和改變的，這種情況應(yīng)視為屬于本項(xiàng)發(fā)明的保護(hù)范圍的。
權(quán)利要求
1.一種綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法，它以太陽(yáng)能、風(fēng)能為能源，先把太陽(yáng)能電池及風(fēng)力發(fā)電所取得的電能經(jīng)專(zhuān)用特制的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，再把這些旋轉(zhuǎn)動(dòng)能儲(chǔ)存于應(yīng)用物理學(xué)內(nèi)應(yīng)力原理而發(fā)明的由多只首尾串聯(lián)的特殊渦卷彈簧在特制的托盤(pán)輪的配合下，所組成的渦卷彈簧總體組合中，因該組合體的渦卷彈簧特性相同，雖所存入各種轉(zhuǎn)矩不同的旋轉(zhuǎn)能量，經(jīng)該渦卷彈簧總體組合存儲(chǔ)后，將得到均衡的轉(zhuǎn)矩，于是經(jīng)渦卷彈簧總體組合存儲(chǔ)后的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的轉(zhuǎn)矩是穩(wěn)定一致的，用渦卷彈簧總體組合中所存儲(chǔ)的大量、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)便發(fā)出十分穩(wěn)定的電能，于是該綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備全部完成一臺(tái)綠色電源設(shè)備的技術(shù)任務(wù)，而且達(dá)到了綠色電源設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，是一臺(tái)合格的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備，其特征是所述綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備是一種利用物理學(xué)原理、結(jié)構(gòu)和方法采集太陽(yáng)能、風(fēng)能的純綠色經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型可再生電源設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法，它包括晶體太陽(yáng)能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并與一個(gè)由三個(gè)相鄰箱體組成的綠色能量存儲(chǔ)器進(jìn)行電連接，太陽(yáng)能電池與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電流輸出端用導(dǎo)線分別電連接到綠色能量存儲(chǔ)器前箱體電能輸入接線板上相應(yīng)的接線柱上，隨后再與過(guò)流延時(shí)繼電器、晶體二極管和直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電連接，但兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的具有單向旋轉(zhuǎn)功能的齒輪再與單向旋轉(zhuǎn)輸入齒輪組合裝置和由多只渦卷彈簧與配裝的托盤(pán)輪組成的組合體，經(jīng)串聯(lián)組成的渦卷彈簧總體組合，可控制輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置及發(fā)電機(jī)組是旋轉(zhuǎn)動(dòng)力連接但前箱體中的發(fā)電機(jī)的電流輸出端與電能輸出接線板上的電能輸出接線柱進(jìn)行電連接，同時(shí)前箱體中電能輸入接線板上的過(guò)流延時(shí)繼電器與可控制輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置中的電磁控制開(kāi)關(guān)是電連接。其特征是太陽(yáng)能電池的電能輸出與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能輸出通過(guò)相應(yīng)的二極晶體管及過(guò)流延時(shí)繼電器相串聯(lián)與相應(yīng)的直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電連接，兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上的具有單向轉(zhuǎn)動(dòng)功能的齒輪同時(shí)與單向旋轉(zhuǎn)輸入齒輪組合裝置的旋轉(zhuǎn)能量輸入齒輪相嚙合，該組合體為將速的斜齒齒輪相嚙合并設(shè)有可控制轉(zhuǎn)向裝置，其輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力齒輪與渦卷彈簧總體組合的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸入齒輪相嚙合，渦卷彈簧總體組合是多只渦卷彈簧裝配上相應(yīng)的托盤(pán)輪組成的渦卷彈簧組合體用中心軸串聯(lián)構(gòu)成的，因此可大量?jī)?chǔ)存旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，渦卷彈簧總體組合的輸出級(jí)齒輪與具有控制輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力功能的齒輪組合體的輸入部分的齒輪相嚙合，該組合體的齒輪全部應(yīng)用升速斜齒齒輪并設(shè)有手控及自動(dòng)剎車(chē)裝置，其旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸出與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸上齒輪相嚙合，發(fā)電機(jī)組的電流輸出端與前箱體中輸出接線板上的電能輸出接線柱進(jìn)行電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法，其特征是太陽(yáng)能電池、風(fēng)能發(fā)電機(jī)的電流輸出端子用導(dǎo)線與綠色能量存儲(chǔ)器中前箱體內(nèi)的輸入接線板上的相應(yīng)接線柱進(jìn)行電連接后再電串聯(lián)相應(yīng)的二極管、過(guò)流延時(shí)繼電器及直流電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法，其特征是太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電機(jī)的兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，分別裝有單向旋轉(zhuǎn)功能齒輪，該兩齒輪同時(shí)與綠色能量存儲(chǔ)器的中箱體內(nèi)的具有單向旋轉(zhuǎn)輸入功能的齒輪組合體的同一輸入齒輪相嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法，其特征是綠色能量存儲(chǔ)器是由三個(gè)相鄰箱體組成的一個(gè)矩型箱體，在矩型箱體的前箱體中，設(shè)置了能量輸入轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出轉(zhuǎn)換裝置，該兩套裝置分別由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)來(lái)完成，在中箱體中設(shè)置了由降速齒輪組合組成的具有單向旋轉(zhuǎn)功能的輸入裝置和由升速齒輪組合組成的具有控制輸出旋轉(zhuǎn)功能的輸出裝置，在后箱體中設(shè)置了由多只相同的渦卷彈簧在相應(yīng)托盤(pán)輪的配裝下用中心軸等附件配合下進(jìn)行串聯(lián)組成渦卷彈簧總體組合，該裝置用于大量存儲(chǔ)和平衡旋轉(zhuǎn)功能的，該綠色能量存儲(chǔ)器中的三個(gè)相鄰箱體中相關(guān)裝置是齒輪嚙合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)力連接的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是其中箱體內(nèi)具有單向旋轉(zhuǎn)輸入功能的齒輪組合體是由一組相互嚙合的降速斜齒齒輪組成，其末級(jí)設(shè)有由滑健輪、滑健及滑健彈簧組成的單向轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置，具有可控制旋轉(zhuǎn)能量輸出功能的齒輪組合體是由一組相互嚙合的升速斜齒齒輪組成，其末級(jí)設(shè)有由剎車(chē)輪、剎車(chē)瓦、剎車(chē)彈簧及手柄(附電磁開(kāi)關(guān))組成的可控制旋轉(zhuǎn)動(dòng)能輸出裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是其后箱體內(nèi)渦卷彈簧總體組合是由多只技術(shù)特性完全相同的特制渦卷彈簧首尾串聯(lián)組成的，其中每一只渦卷彈簧先裝配在相應(yīng)的托盤(pán)輪上組成組合件，幾件組合件用中心軸順序穿入其空心軸中，組合件上的渦卷彈簧末尾套裝在下一只托盤(pán)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)的組合體通過(guò)三只互相嚙合的齒輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力連接，組成了渦卷彈簧總體組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是其中箱體內(nèi)所設(shè)置的具有剎車(chē)功能的輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力齒輪組合是一組升速斜齒齒輪組成，剎車(chē)裝置是由剎車(chē)輪、剎車(chē)瓦、手柄及電磁開(kāi)關(guān)組成，剎車(chē)輪與剎車(chē)瓦進(jìn)行配合工作受手柄及電磁開(kāi)關(guān)控制，剎車(chē)輪與旋轉(zhuǎn)能量輸出齒輪共同固定在同一軸上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是其后箱體中的渦卷彈簧總體組合中的托盤(pán)輪是由一件光滑、平整的圓形平盤(pán)，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(gè)矩形突起，兩突起側(cè)視近似于直角三角形，其直角邊一面略凹進(jìn)，在圓形平盤(pán)背面上相應(yīng)位置上牢固的安裝一只垂直于圓形平盤(pán)的一只偏心軸，該軸上設(shè)有活動(dòng)軸套。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是渦卷彈簧總體組合中的渦卷彈簧是用彈簧鋼帶由小圓到大圓卷成渦卷螺旋體，其內(nèi)端卷成圓筒，在軸線的適當(dāng)位置上設(shè)有并排的兩矩形孔，用以配裝托盤(pán)輪的中心空心軸，其末端亦卷成圓筒用以套裝托盤(pán)輪空心軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是其中箱體內(nèi)所設(shè)置的具有剎車(chē)功能的輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力齒輪組合體的末級(jí)輸出軸上同時(shí)安裝了剎車(chē)輪及旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸出齒輪，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸出齒輪又與發(fā)電機(jī)組(可根據(jù)要求更換為各種交、直流發(fā)電機(jī)組)轉(zhuǎn)子軸上齒輪相嚙合，可輸出各種特性的電能。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法中的綠色能量存儲(chǔ)器，其特征是渦卷彈簧總體組合中的渦卷彈簧組合件間可根據(jù)當(dāng)時(shí)的需求利用多種異型齒輪配合托盤(pán)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)力連接。
全文摘要
一種綠色太陽(yáng)能、風(fēng)能電源設(shè)備及其原理、結(jié)構(gòu)和工作方法。它是由太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和綠色能量存儲(chǔ)器組成。該存儲(chǔ)器是由在前箱體中設(shè)置有輸入、輸出接線板，其上裝有繼電器、二極管，箱底上裝有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，中箱體中分別設(shè)有由齒輪組合及單向旋轉(zhuǎn)控制器組成的旋轉(zhuǎn)能量輸入裝置和由齒輪組合及剎車(chē)裝置組成的能量輸出裝置，后箱體中設(shè)置了由多只渦卷彈簧配有相應(yīng)的托盤(pán)輪、中心軸及齒輪組成的渦卷彈簧總體組合組成，太陽(yáng)能、風(fēng)能由輸入裝置轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能儲(chǔ)存于渦卷彈簧總體組合中，開(kāi)啟剎車(chē)裝置，儲(chǔ)存能量驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電便對(duì)外供電，這是一臺(tái)把太陽(yáng)能、風(fēng)能變成電能的綠色電源設(shè)備。
文檔編號(hào)H02J7/35GK1873221SQ20061008741
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者張樹(shù)鑫 申請(qǐng)人:張樹(shù)鑫