一种弹性势能储能装置的制作方法

1.本发明涉及一种储能装置，特别是一种弹性势能的储能装置。


背景技术：

2.现有风力发电机和太阳能发电均存在由天气状况来决定发电量的多少，存在间歇性和不稳定性的缺陷，给上网供电造成很大障碍，电网本身也存在用电量的高峰与低谷问题；这些只能通过储能技术解决，现有储能技术有机械储能和电化学储能；机械储能的抽水储能对地域环境要求高，投资大，受地域环境的制约，无法随地随意实施，飞轮储能技术无法长久储存能量。


技术实现要素：

3.本发明为解决上述问题；设计了一种不受地域环境影响，可长期储存能量的新技术。特征是：设置有弹性势能储能罐，将机械能(风能、水能、)和电能通过动力机构将能量由输入机构转换为弹性势能储存在储能罐中；需要发电的时候将储能罐中的弹性势能释放转换为机械动能，输出功率发电。首先将发电机功率和转速设定为恒定和定速的；因为弹性势能输出功率时输出轴的扭矩是由弹性势能的强度决定的，发电时随着弹性势能的释放，弹性势能逐步减少，弹力逐步降低，使功率输出轴的扭矩逐步降低，输出轴的扭矩产生不均衡现象；为了解决这一问题，设置有无极变速机构，通过无极变速机构将功率输出轴不均衡的扭矩调控为均衡的扭矩；通过变速机构将输出频率设计为和发电机同步频率。
4.进一步地：储能罐一3内设置有输入轴2，蜗卷弹簧17和弹簧隔板一5、隔板二6，隔板一5在输入轴2上自由转转动，隔板二6和罐体固定，每个隔板一5之间及隔板一5与隔板二6之间都有蜗卷弹簧；弹簧串联或并联应用，或串联与并联组合应用。
5.进一步地：无级变速装置采用行星齿轮机构的原理设计的减速机构；装配行星齿轮的齿轮盘31上设置有螺母9，装配太阳轮的输入轴2上设置有丝杆10，通过齿轮盘31与输入轴2之间产生的旋转差，使丝杆10和螺母9产生旋转差；由丝杆和螺母将主动轮8的两个轮片调紧或放松。
6.进一步地：设置有齿轮盘31和主动轮23固定，被动轮26和弹簧轴28固定，主动轮与被动轮之间设置有摩擦轮25，由齿轮盘通过弹簧轴以恒定的扭矩输入和输出弹性势能。齿轮盘上装配有行星齿轮，功率输入齿轮32和行星齿轮啮合，由功率输出齿轮36输出功率；由同一套装置作为输入功能及储存功能与输出功能共同的装置。齿轮盘31作为行星齿轮的基座，在具有一定量弹性势能的时候，不管是否有功率输入，不管输入功率大小，始终由行星齿轮盘以恒定的能量输出功率。
7.进一步地：在储能罐二40里设置有压缩弹簧43，罐体外面设置有绞盘42，还有锁链41，用电动机和绞盘通过锁链将弹簧进一步压缩，发电时弹簧拉动锁链驱动绞盘转动，由绞盘轴输出功率。
8.进一步地：设置有液压油的储存罐47，在储能罐三55里设置有压缩弹簧43和活塞
54，再将液压油由液压泵52泵入储能罐中，发电时由弹簧通过活塞推动液压油驱动液压马达51输出功率，液压马达排出的液压油回流到储存罐47中。
9.进一步地：设置有液压油的储存罐47，还有储存压缩空气的气罐63，提前将高压空气压缩至气罐中，再将液压油由液压泵52泵入气罐，发电时由高压空气通过液压油驱动液压马达51输出功率。
10.进一步地：设置有弹性势能储能罐三55，在罐体内设置有空气气囊66；气罐63与罐体内的气囊相通，由气囊推动液压油启动液压马达。
11.进一步地：储能罐三55里面还设置有压缩弹簧43和活塞54，提前将高压空气压缩至气罐，再将液压油泵入弹性势能储存罐体55，发电时压缩弹簧和压缩空气共同推动活塞，通过液压油驱动液压马达。
12.进一步地：由液压马达51同时作为液压泵应用的双重作用，由弹簧轴28同时作为输入和输出轴应用，由弹簧轴28驱动液压马达的功率轴59转动；在需要输入弹性势能时，功率轴59作为液压泵的输入轴；在需要发电释放弹性势能的时候，功率轴59作为液压马达的输出轴。
13.本发明与现有技术相比所具有的有益效果如下：
14.1、本发明装置不受场地环境影响，场地限制少，任何地域均可以实施。
15.2、本结构简单，生产工艺简单，便于加工生产。
16.3、本装置使用现有材料，均为环保材料，不受材料资源的限制。
17.4、本装置一次性投资少，长期应用，造价低廉，经济性能好。
18.5、本装置无爆炸、无污染，无噪音，安全可靠。
19.6、本装置储存的弹性势能的压强巨大，高压空气加上弹簧的弹力与常压空气的最大压缩比达到1:700以上。
20.7、本装置能量在储存期间没有损耗，转化效率高，不受储存能量和释放能量次数的限制。
21.8、本装置的结构可以长期循环运行，维护简便。
22.9、本装置的结构材料没有衰减，机构自身没有损耗，效率高。
23.10、本装置适应于大小企业和个人应用，便于集成化，智能化，适合大规模推广。
24.11、本装置应用广泛，适应于多种动力机械的储能应用。
25.12、本发明技术可以使风能和太阳能长时间恒速和稳定运行，彻底解决了风能和太阳能间歇性和不稳定性的缺陷。
26.13、本装置通过电动机械功能，另外给动力机械设备输入和储存弹性势能，动力机械做功时输出功率，可以替代现有电化学储能设备。
27.14、本装置具有飞轮储能系统技术与工程应用的全部功能；具备长久储存能量而不会衰减的特点和具有大规模集成化的特点。
附图说明
28.图1是实施方式一的储能机构的内部结构示意图；
29.图2是图1的右视图；
30.图3弹簧隔板一5的平视图；
31.图4是图3的俯视图；
32.图5是蜗卷弹簧的示意图，
33.图6是无级变速器的放大侧视图；
34.图7是图6的俯视图；
35.图8是实施方式二的储能机构的内部结构示意图；
36.图9是图8仰视中的齿轮结构示意图；
37.图10是行星齿轮装配示意图；
38.图11是实施方式三的储能机构的内部结构示意图；
39.图12是图11的俯视图；
40.图13是截锥螺旋弹簧示意图；
41.图14是4个图13多组弹簧的组装图；
42.图15是实施方式四的储能机构的结构示意图；
43.图16是液压马达正视图；
44.图17是图16的俯视图；
45.图18是图16中a-a向的截面俯视图；
46.图19是液压马达的叶轮平面图；
47.图20是图19中e-e向的截面俯视图；
48.图21是图19的俯视图；
49.图22是21中c-c向的截面俯视图；
50.图23是图17中b-b向截面的内部结构俯视图；
51.图24是液压马达中的液压齿轮侧视图；
52.图25是图24中d-d向的截面俯视图；
53.图26是实施方式五的储能机构的结构示意图；
54.图27是实施方式六的储能机构的结构示意图；
55.图28是实施方式七的储能机构的结构示意图；
56.图29是实施方式八的储能机构的结构示意图。
57.图30是实施方式四中其中的一种无极变速器的结构示意图。
具体实施方式
58.实施方式一：
59.设置有一种弹性势能储能及变速机构,在该机构的基座1上设置有输入轴2，在输入轴2和基座1间设置有止逆机构(图中未示)，还设置有弹性势能储能罐一3，储能罐一3罐体为圆筒状，储能罐一3罐体在轴2上自由旋转，罐体设置有输出功率的输出轴7。罐体内设置有多个弹簧隔板一5，隔板一5在轴2上自由转动，还设置有弹簧隔板二6，隔板二6和储能罐一3罐体固定在一起；每个隔板一5的反正面上分别设置有蜗卷弹簧内端固定点15和外端固定点16，每个隔板二6上设置有弹簧外端固定点11。储能罐一3内在每个隔板一5和隔板二6之间设置有蜗卷弹簧17(发条弹簧)，第一个蜗卷弹簧内端固定在输入轴2的固定点4上；弹簧外端和弹簧隔板一5的固定点16固定；后一个弹簧的内端和前一隔板一5的固定点15固定，弹簧的外端和隔板二6的固定点11固定，以此类推，如图1、3、4、5所示。或者连续用更多
弹簧和隔板一5装配，然后再与隔板二6装配，或者用多个弹簧共同装配,以储存更多弹性势能。
60.运行原理是：输入轴2带动第一个弹簧17运行，弹簧带动弹簧隔板一5，隔板再带动后一个弹簧17，以此类推的串联方式，再由弹簧带动隔板二6，隔板二6带动储能罐一3和输出轴7转动。多组弹簧组并联组合的时候，由输入轴2同时带动多个弹簧17，多个弹簧带动多个隔板二6，共同带动储能罐转动。弹簧可以单个使用，不需要隔板。还可以串联与并联组合，由多个弹簧带动多个弹簧隔板一5，多个隔板一5再带动多个弹簧，一次类推，由多个隔板二6共同带动储能罐一3罐体和输出轴7转动，如图1所示。蜗卷弹簧提前上紧至一定强度，使输出轴最小扭矩等于或者大于发电机所需功率，输入轴2与储能罐设置并锁定最小扭矩的势能；使弹簧在一定有效强度范围内储存和释放弹性势能；由输入轴输入并储存弹性势能后，需要发电的时候由储能罐体带动输出轴输出功率。
61.如果将以上技术应用于风力发电或者水浪潮发电的储能和变速机构使用时，因输入功率大小不稳定，所以输入功能及储存功能和输出功能可以同时进行。
62.其中：
63.(1)在储存有一定量的弹性势能的时候，如果输入轴2没有功率输入，由弹性势能输出能量通过输出轴7输出功率。
64.(2)如果输入功率与发电机功率相同的时候，输入轴2与输出轴7共同运行，输出功率。
65.(3)如果输入功率大于发电机所需功率时，输入轴2转速多于输出轴7，在输出用功率的同时，将富余的能量转化为弹性势能储存。
66.(4)如果输入功率小于发电机所需功率时，输入轴2运行频率低于输出齿轮的频率，逐步释放弹性势能结合输入的功率，共同输出功率，起到互补的作用，使弹性势能通过输出轴持续输出功率，保持输出频率不变。
67.输出轴的扭矩是由弹簧上紧时的有效圈数决定的，储存的有效圈数越多，扭矩越大，反之越小；随着弹性势能的释放，弹性势能逐步减少，弹力逐步降低，作用于输出轴7的扭矩会逐渐降低，使输出轴7运行中的扭矩产生不均衡现象。所以设置无级变速机构，通过无级变速机构将输出轴7不均衡的扭矩变为均衡的扭矩，再通过变速机构和传动机构给发电机输送功率。
68.无级变速装置的运行原理：输出轴7上设置有截面为锥型的皮带轮槽的主动轮8，两个轮片之间距离可以调整，两个轮片最紧(近)时，有效做功直径最大，两个轮片最松(远)时，有效做功直径最小。具体设置是：输入轴2从输出轴7中间穿过可以自由旋转，与主动轮8之间采用实施方式二的行星齿轮机构(或摆线齿轮机构、或谐波齿轮机构)的原理设计减速机构；输入轴2上设置有太阳轮32，主动轮轮片上设置有齿圈34，输入轴2上装配太阳轮的一段为花键设置，太阳轮可以在花键部位往复滑动，行星齿轮盘31上设置有螺母9，输入轴2上设置有丝杆10，如图1、7、8、9、10所示。由于装配有行星齿轮的齿轮盘31与装配有太阳轮的输入轴2是同方向旋转,但齿轮盘31比输入轴2旋转速度慢很多，齿轮盘31与轴2之间产生的旋转差，使螺母9和丝杆10产生旋转差，所以使主动轮8靠螺母一端的轮片往复移动，行星齿轮组部件也同时往复移动；弹簧上的最紧的时候，由螺母9将主动轮8的两个轮片调整至最紧，主动轮8的有效做功直径最大，反之最小。还设置有被动轮14，依据主动轮8的工作性能
决定被动轮14有效做功的最大直径和最小直径；主动轮8的有效做功直径越大，被动轮14的有效做功直径就越小；主动轮和被动轮有效做功直径的变化是依据弹性势能强度和输出轴7的扭矩设计的，与转速无关；被动轮14的两个轮片设计有自动夹紧功能，使传动带13始终处于紧绷状态下运行；通过主动轮8和被动轮14将功率输出轴12的扭矩调控为恒定的，如图1、2、6、7所示。
69.还可以采用现有技术汽车的cvt变速箱的技术，或采用现有技术中的自动变速器调节技术；将输出轴7不均衡的扭矩变为均衡的扭矩。
70.依据发电机要求，将发电机功率和转速设定为恒定和定速的，在功率输出轴12与发电机组之间设置有变速机构，将输出轴的转速变速为和发电机同步频率。
71.实施方式二：
72.设置有一种弹性势能储能及变速机构,设置有变速箱体20，储能罐一3和箱体20固定，箱体20是变速机构和储能罐一3及齿轮组的基座。储能罐内设置有与实施方式一的弹性势能储能罐一3内部相同功能的蜗卷弹簧和弹簧隔板，储能原理与实施方式一相同，但罐体不动。
73.箱体20设置有功率输入轴37，还有齿轮盘31，齿轮盘31和变速机构的主动轮23固定，通过轴承装配在功率输入轴37上；还有变速机构的被动轮26，被动轮26固定在弹簧轴28上，在主动轮23与被动轮26之间设置有摩擦轮25，摩擦轮通过轴承装配在轴承座24上，还设置有滑道27，轴承座24在在滑道上往复滑动。轴承座上设置有螺母，还有丝杆(螺杆)22安装在箱体20上，丝杆上固定有齿轮30，弹簧轴28上固定有齿轮29，齿轮29和齿轮30啮合，通过丝杆22和轴承座24上的螺母调控轴承座24在滑道上的具体位置，由轴承座24控制摩擦轮25的位置，如图8所示。
74.功率输入轴37上固定有功率输入齿轮32(太阳轮)，功率输入轴37和齿轮32设计有止逆机构；齿轮盘31上装配有行星齿轮组35，还有固定为一体的齿圈34(内齿轮)和齿轮33(外齿轮)，通过轴承装配在功率输入轴37上；如图8、9、10所示。齿轮32和行星齿轮35啮合，行星齿轮35外围和齿圈34啮合，齿轮33和功率输出齿轮36啮合；齿轮36和功率输出轴38固定；如图9所示。
75.本装置的做功原理是：能量由第一传动机构通过功率输入轴37带动齿轮32运转，齿轮32和行星齿轮35啮合并带动齿轮盘31旋转，并通过主动轮23和被动轮26驱动弹簧轴28转动，使蜗卷弹簧产生弹性势能并予以储存。需要发电的时候，弹性势能释放能量输出功率发电，由于随着弹性势能的释放，弹性势能逐步减少，弹簧弹力逐步降低，作用于弹簧轴28的扭矩会逐渐降低，为了保持输出轴扭矩的恒定，所以设置有无级变速机构。在弹性势能的作用下，由弹簧轴28带动无级变速机构的被动轮26和摩擦轮25及主动轮23转动，通过齿轮盘31和行星齿轮35带动齿圈34和齿轮33旋转，齿轮33驱动功率输出齿轮36并带动功率输出轴38运行；通过第二传动机构和变速机构将能量输送给发电机组。在第一传动机构和功率输入轴37设置有离合和变速机构；弹性势能储存量达到最大的时候，自动分离或者减少输入功率。
76.无极变速原理：设置有齿轮盘31和主动轮23固定，被动轮和弹簧轴28固定，主动轮与被动轮26之间设置有摩擦轮25，由齿轮盘31和弹簧轴28共同达到输入和输出弹性势能的目的；主动轮23和被动轮26的形状是以弹性势能实际有效势能的最大和最小的差距和弹性
势能的特性，设计主动轮和被动轮大小头的比例，两个轮是相互对应的；摩擦轮25外周为具有一定弹性功能的材料，以加大摩擦力和传动效率。其变速是依据在弹性势能最大的时候，摩擦轮处在被动轮26的最大头位置，弹性势能最小的时候，摩擦轮处在被动轮26的最小头位置；以实际储存的有效范围内的弹性势能，以最大和最小的差距结合丝杆，设计齿轮29、30的传动比例，通过弹簧轴28的旋转，由齿轮29、30调整摩擦轮所处位置，自动调整变速比例。
77.最终将弹簧轴28输出功率时不恒定的扭矩由无极变速机构调整为恒定的扭矩，在具有一定量弹性势能的时候，不管是否有功率输入，不管输入功率大小，始终保证齿轮盘31受到的扭矩始终是恒定的，所以行星齿轮的转速也是恒定的，作用于功率输出轴38的扭矩是恒定的。以上所述的前提是依据发电机标准，将发电机功率和转速设计为恒定和定速的；通过变速机构将输出频率设计为和发电机同步频率。
78.如果将以上技术应用于风力发电或者水浪潮发电的储能和变速机构使用时，因输入功率大小不稳定，所以输入功能及储存功能和输出功能可以同时进行。
79.其中：
80.(1)在储存有一定量的弹性势能的时候，如果输入轴没有功率输入，输入齿轮32不旋转，由弹性势能的输出能量通过被动轮26和主动轮23带动齿轮盘31顺时针旋转，行星齿轮35顺时针旋转，并带动齿圈34和齿轮33顺时针旋转，驱动输出齿轮36输出功率。
81.(2)如果输入功率与发电机功率相同的时候，功率输入齿轮32逆时针旋转的同时与功率输出齿轮36同频率运行，此时齿轮盘31不旋转，被动轮26和主动轮23不动，行星齿轮35在功率输入齿轮32的驱动下在原位置顺时针旋转，带动齿圈34和齿轮33顺时针旋转，并驱动功率输出齿轮36输出功率，如图9箭头所示。
82.(3)如果输入功率大于发电机所需功率时，功率输入齿轮32的输入功率高于输出齿轮的功率，行星齿轮在驱动齿圈34和齿轮33顺时针旋转的同时还带动齿轮盘31逆时针旋转，行星齿轮35顺时针旋转，齿轮盘31带动主动轮23共同转动，并通过被动轮26将能量转化为弹性势能储存。
83.(4)如果输入功率小于发电机所需功率时，功率输入齿轮32运行频率低于输出齿轮的频率，储存的弹性势能输出能量，被动轮26通过摩擦轮驱动主动轮23运行，带动齿轮盘31以恒定扭矩顺时针转动，行星齿轮35顺时针旋转；逐步释放的弹性势能结合输入齿轮32输入的功率，共同输出功率，使弹性势能通过行星齿轮35带动齿圈34和齿轮33持续恒速运行，保持输出频率不变。
84.实施方式三：
85.设置有一种弹性势能储能机构，设置有储能罐二40，罐体内设置有压缩弹簧43，弹簧顶端设置有弹簧压板39，提前将弹簧进行一定量的压缩，使弹簧具备更强弹力，以能够储存更多的弹性势能；罐体一端的外面设置有绞盘42，绞盘通过绞盘基座45固定在罐体外端，绞盘设置有离合机构和锁止功能；弹簧压板置于罐体内弹簧的顶端，还有锁链41(钢丝绳、链条、锚链)，锁链一端固定于压板39上，通过弹簧中部连接至绞盘上，如图11、12所示。
86.用电动机和绞盘的功能通过锁链将弹簧进一步压缩，使弹簧具有更强更多弹性势能。需要发电的时候，释放储存罐内弹性势能，用弹簧的拉伸作用使锁链驱动绞盘转动，由轴44输出功率，通过无极变速机构将弹簧势能输出轴44的扭矩变为恒定的，然后通过变速
将功率输出给发电机组。也可以采用电动和发电互逆式双向电机。
87.压缩弹簧43可以为圆柱螺旋压缩弹簧、截锥螺旋弹簧、碟形弹簧、空气弹簧，或者多种弹簧组合运用；如果采用截锥螺旋弹簧46的话，多组弹簧相互对应的设置，如图13、14所示。
88.实施方式四：
89.设置有一种弹性势能储能机构，设置有储能罐三55，储能罐三55罐体55为圆柱筒形状，如气缸体一样的圆筒状罐体，在罐体内设置有活塞54，还有压缩弹簧43；还设置有一个储存液压油21的储存罐47，并具有过滤设施，罐47顶部设置有加油口和进排气口；在储存罐47和储能罐三55之间设置有液压泵52，还设置有液压马达51，液压泵52和液压马达51通往储能罐的管道均设有止逆阀(图中未示)，使液压油21只能单向流动，图中箭头为液压油流经方向。液压油罐、储能罐、液压泵和马达之间都通过管道相通，如图15所示；弹簧在植入罐体前将弹簧进行压缩，使其具备一定量的弹力强度，然后液压泵将液压油泵入储能罐体里面，液压油21推动活塞，活塞压缩弹簧，使弹簧进一步压缩储存更强更多弹性势能。需要发电的时候由储存的弹性势能推动活塞，活塞将液压油强压出储能罐，液压油驱动液压马达51输出功率；液压马达排出的液压油回流到液压油罐47中。
90.装置的液压马达是叶轮结合液压齿轮式的液压马达51，设置有液压马达壳体57、液体入口56和液体出口58、功率轴59，还有和马达壳体为一体的隔离墩62，如图16、17、18、23所示；液压马达内装置有叶轮60，还有液压齿轮61，液压齿轮61和功率轴59固定；如图19——25所示。
91.液压马达的做功原理是：由于液体的高压作用，液体通过入口流入液压马达腔内，推动叶轮60和液压齿轮61运行，因为隔离墩62与叶轮和液压齿轮紧密贴合的作用，高压的液压油不会从入口无功流至出口，高压的液压油只有在推动叶轮和液压齿轮运行做功的过程中，才会随叶轮和液压齿轮同步流动并从出口流出。同时推动液压齿轮转动，通过功率轴59输出功率。液压马达也可以采用现有技术的液压马达(罗茨液压马达、外啮合齿轮液压马达、柱塞式液压马达、摆线内啮合齿轮马达等现有技术)；作为以上机构中液压马达51的应用。
92.依据发电机标准，将发电机功率和转速设定为恒定和定速的，需要发电的时候释放弹性势能并启动液压马达输出功率，液压马达输出轴的扭矩是由驱动液压马达的油压决定的；随着弹性势能释放，储能罐中的油压会逐步降低；液压马达功率轴59的扭矩产生不均衡现象；设置有无极变速器50，通过无级变速机构将输出轴不均衡的扭矩变为均衡的扭矩；通过变速器49将频率变更为和发电机同步频率，如图15所示。
93.也可以通过变速机构直接将液压马达的频率变更为和发电机同步的频率。还可以通过现有技术的液压调压技术将通往液压马达的油压调整为恒压，使液压马达始终恒频运行。
94.无极变速器50可以采用本发明实施方式一或者实施方式二中的无极变速技术；还可以采用现有技术汽车的cvt变速箱的技术，也可以采用现有技术中的自动变速器调节技术，实现无级变速的目的。
95.如果运用实施方式一中的无极变速机构的时候，输出轴7连接液压马达的功率轴59，液压马达的输出功能替代蜗卷弹簧的输出功能；将调控主动轮8的行星齿轮组件变更
为：以结构19为支座，依据储能罐内的油压强度来调控液压部件18的液压强度，由液压部件18调控主动轮8两个轮片之间的收紧与放松，储能罐的油压越大，主动轮有效做功直径越大，否则越小，液压部件18与主动轮8之间通过轴承连接，如图30所示；主动轮和被动轮有效做功直径的变化是依据储能罐的油压决定的，与转速无关。
96.以上机构中的的液压马达也可以作为液压泵的应用，由电机驱动功率轴59旋转，功率轴59驱动液压齿轮61并带动叶轮60旋转，因为液压齿轮和叶轮的啮合特性；附图中液压齿轮按照逆时针旋转设定(如图17、23所示)，在入口端液压齿轮和叶轮由啮合状态过渡到分离状态，使入口处呈现负压状态，将液压油吸进入口端，液体随液压齿轮和叶轮的旋转到出口端，因为液压齿轮和叶轮的啮合挤压，将液体从出口挤出。
97.如果采用实施方式二的无极变速技术，由弹簧轴28连接液压马达的功率轴59，液压马达的输出功能替代蜗卷弹簧的输出功能；也可以将液压马达51作为液压泵52的应用。还可以由液压马达51同时作为液压泵52应用的双重作用，在需要输入弹性势能时，功率轴59作为液压泵的输入轴；在需要发电释放弹性势能的时候，功率轴59作为液压马达输出轴。
98.也可采用现有技术中的其他互逆式双向液压泵作为液压马达的应用，由轴28带动互逆式双向液压泵的动力轴。还可以将本装置应用于电动和发电互逆式双向电机。
99.实施方式五：设置有一种弹性势能储能机构，设置有储存压缩空气的气罐63，气罐63配置有空气压缩机65，本技术是将高压空气作为弹性势能储存，并提前将压强特别高的压缩空气53储存于气罐63中，以具备更强更多的弹性势能；为了气罐中气体的稳定性，将高压空气设置为惰性气体。在油罐47与气罐63之间设置有液压泵52，液压泵将液压油泵入气罐63里面，液压油21不断流入气罐63的下半部，压缩空气53在气罐的上半部，液压油不断的流入将高压空气进一步压缩，以储存更多弹性势能。气罐至液压马达之间还设置有自动关闭的阀门(图中未示)，只允许液压油流入液压泵，禁止高压空气流入液压马达。需要发电的时候运用高压空气推挤液压油从气罐底部管道输送至液压马达，驱动液压马达51输出功率，如图26所示。还可以另外设置高压空气推挤液压油的油气交换罐(如实施方式四的罐体55)，通过管道将高压空气输送油气交换罐，通过液压马达输出功率，原理与以上所述方式相同。
100.液压马达输出轴的扭矩是由气罐63中的压力决定的；发电时随着弹性势能的释放，气罐63中的压力会逐渐减低，使液压马达输出轴的扭矩降低，输出轴运行中的扭矩产生不均衡现象；液压马达输出轴的扭矩大小差别由高压气罐的有效容积与液压油的有效体积比例决定(液压油泵入气罐后，高压空气的实际体积与液压油的实际体积比例)，高压空气体积越大，扭矩差比越小，体积比差越小，扭矩差比越大，所以需要尽量加大高压空气的储存体量。通过无极变速器将液压马达输出轴不均衡的扭矩变为均衡的扭矩，然后由变速器将频率变更为和发电机同步频率，供给发电机发电。也可以通过变速机构直接将液压马达的频率变更为和发电机同步的频率；还可以通过现有技术的液压调压装置将供给液压马达的油压调整为恒压，使液压马达始终恒速运行。
101.还可以采用多组储能罐并联或串联组合，以储存更强更多的弹性势能。除过本实施方式以外，其他机构设施的配置和运行原理与实施方式四相同。
102.实施方式六：
103.设置有一种弹性势能储能机构，在弹性势能储能罐三55内设置有空气弹簧气囊
64，气囊由空气压缩机充入高压气体，还有活塞54，空气弹簧气囊推动活塞运行，活塞推动液压油21，液压油启动液压马达输送功率。气囊内还可以设置压缩弹簧，以增强弹性势能；其他机构设施的配置和运行原理与实施方式四、五相同，如图27所示。
104.实施方式七：
105.设置有一种弹性势能储能机构，在储能罐三55内设置有空气气囊66；另外还设置有储存压缩空气53的气罐63，气罐63与储能罐三55内的气囊66相通，提前将足够压强的特高压空气储存于气罐63内；然后由液压泵将液压油泵入储能罐，输出功率时由气囊66推动液压油21，液压油启动液压马达，其他机构设施的配置和运行原理与实施方式四、五相同。气囊内还可以设置有压缩弹簧，以增强弹性势能；也可以将气囊更改为油囊，液压泵和液压马达和油囊连通，原理同气囊相同。
106.还可以设置多组储能罐，各组储能罐相互串通，在各组储能罐体之间设置有闸阀，可以按照要求开启一组或者多组；其他结构和高压空气的配合应用及做功原理相同，如图28所示。
107.实施方式八：
108.设置有一种弹性势能储能机构，在储能罐三55内设置有活塞54和压缩弹簧43，弹簧在植入罐体前将弹簧进行压缩，使其具备一定量的弹性强度；另外还设置有储存压缩空气53的气罐63，气罐63与储能罐三55相通，然后由液压泵52将液压油21泵入储能罐三55里面，推动活塞进一步压缩弹簧和压缩空气，以储存更强更多的弹性势能。需要发电的时候，高压空气作为弹性势能的一部分，与箱体55中弹簧共同推动活塞，活塞将液压油21强压出罐体，液压油驱动液压马达51，通过变速机构输出功率。其他机构设施的配置和运行原理与实施方式四、五、七相同，如图29所示。
109.本装置用于现有电网用电峰谷的调节，在用电低谷时期，将剩余电力通过本装置储存为弹性势能，用电高峰的时候释放弹性势能，输出功率发电，给电网和电力用户起到存余补缺的作用。
110.本装置应用于太阳能发电，将光伏的电力储存为弹性势能，按照电网需求均恒的给电网输送电力，彻底解决太阳能发电间歇性的问题。
111.本装置用于风力发电机发电时，通过传动系统将风能储存为弹性势能的同时，通过无级变速器将不恒定风能变为恒定的动力输送给发电机发电；风力大于发电机所需的时候将剩余风能储存，在风力小于发电机或者暂时没有风的时候由储存的能量补充风能缺口，起到存余补缺的作用，使发电机保持长时间恒速发电，彻底解决了风能的间歇性和不稳定性的缺陷。风机如果采用压缩空气和液压油储能的话，可以将风机塔筒作为储能载体，塔筒的上半部分用于储存压缩空气，下半部储存液压油。以上所述原理可以同样用于水浪潮发电。
112.本装置应用于汽车，设置汽车发动机运行时始终均速工作，动力通过本装置的储能系统然后再提供给齿轮箱驱动汽车行驶，汽车临时停车期间，发动机正常均速工作，储能机构将剩余能量变为弹性势能储存，在汽车需要大功率或者高速行驶时，释放储存的能量和发动机输出功率共同给汽车提供动力；使汽车发动机一直处于最佳运行状态，极大提高汽车的经济性，耐久性和安全性。也可以运用储存的能量，独立的供给汽车输出功率。
113.本装置还可以通过电动机械功能，另外给汽车输入和储存弹性势能，给汽车运行
时提供动力；以替代现有电化学储能设备；特别适用于场地叉车，电瓶车，场地牵引车，等场地动力机械的应用。

技术特征：
1.一种弹性势能储能装置，其特征在于：设置有弹性势能储能罐，储能罐内安装有弹簧或存储有高压空气，通过弹簧变形或压缩高压空气能够将机械能或电能通过动力机构将能量由输入机构转换为弹簧或高压空气的弹性势能储存在储能罐中；需要发电的时候将储能罐中弹簧或高压空气的弹性势能释放转换为机械动能，通过变速机构将输出轴的扭矩调整为恒定的扭矩，将输出频率调控为和发电机同步频率，输出功率发电。2.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：储能罐一(3)内设置有输入轴(2)，弹簧卷(17)和弹簧隔板一(5)及隔板二(6)，隔板一(5)在输入轴(2)上自由转动，隔板二(6)和箱体固定，每个隔板一(5)之间及隔板一(5)与隔板二(6)之间都有弹簧卷；弹簧卷串联或并联设置，或串联与并联组合应用，或单个应用，由输入轴(2)输入弹性势能，通过输出轴(7)输出功率。3.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：设置有齿轮盘(31)和主动轮(23)固定，被动轮(26)和弹簧轴(28)固定，主动轮与被动轮之间设置有摩擦轮(25)，由齿轮盘(31)和弹簧轴(28)共同输入和输出弹性势能；齿轮盘(31)上装配有行星齿轮(35)，行星齿轮和功率输入齿轮(32)啮合，由功率输出齿轮(36)输出功率；由同一套装置作为输入功能及储存功能与输出功能共同的装置。4.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：在储能罐二(40)里设置有压缩弹簧(43)，弹簧植入罐体前提前压缩，罐体外面设置有绞盘(42)，还有锁链(41)，用电动机和绞盘的功能通过锁链将弹簧进一步压缩，发电的时候弹簧拉动锁链驱动绞盘转动，由绞盘轴(44)输出功率。5.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：设置有液压油的储存罐(47)，在储能罐三(55)里设置有压缩弹簧(43)和活塞(54)，弹簧装入罐体前提前压缩，再由液压泵(52)将液压油泵入储能罐中，发电时由弹簧通过活塞推动液压油驱动液压马达(51)输出功率，液压马达排出的液压油回流到储存罐(47)中。6.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：设置有储存液压油的储存罐(47)，还有储存压缩空气的气罐(63)，提前将高压空气压缩至气罐中，再由液压泵(52)将液压油泵入气罐，发电时由高压空气通过液压油驱动液压马达(51)输出功率。7.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：有储能罐三(55)，在罐体内设置有空气气囊(66)；压缩空气的气罐(63)与储能罐体内的气囊相通，提前将足够压强的特高压空气储存于罐内；气囊(66)推动液压油(21)，液压油启动液压马达输出功率。8.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：设置有液压油的储存罐(47)、还有储存压缩空气的气罐(63)，还有储能罐三(55)，储能罐三(55)里面设置有压缩弹簧(43)和活塞(54)；压缩弹簧在植入罐体之前进行压缩，提前将高压空气(53)压缩至气罐，再由液压泵(52)将液压油泵入弹性势能储能罐三(55)里面，发电时由压缩弹簧(43)和压缩空气共同推动活塞，推挤液压油驱动液压马达(51)输出功率。9.如权利要求1所述的一种弹性势能储能装置，其特征在于：由液压马达(51)同时作为液压泵(52)应用的双重作用，弹簧轴(28)和功率轴(59)连接，在需要输入弹性势能时，功率轴(59)作为液压泵的输入轴；在需要发电的时候，功率轴(59)作为液压马达的输出轴。

技术总结
一种弹性势能储能装置，设置有弹性势能储能罐，将机械能或电能由输入机构转换为弹性势能储存在储能罐中，需要发电的时候将储能罐中的弹性势能释放转换为机械动能，通过变速机构将输出频率调节为和发电机同步频率，输出功率发电；该装置不受场地环境影响，任何地域均可以实施，经济环保、安全可靠，能量在储存期间长久不衰减，转化效率高，适应于多种动力机械的储能应用，适应于企业和个人应用，便于集成化，适合大规模推广应用。适合大规模推广应用。适合大规模推广应用。


技术研发人员：庞乐钧 庞艾云 庞雪锋
受保护的技术使用者：庞乐钧
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/6/7