一种重力势能储能装置的制作方法

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种重力势能储能装置。

背景技术：

目前的楼群多以高层为主，楼群的高度条件为重力势能的利用提供了便利的条件，但是现有的楼群中并未充分利用楼群的高度以进行重力势能的收集储能。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种重力势能储能装置，该装置能够充分利用现有的楼群高度进行重力势能的储能，有利于能源的收集和再利用。

本发明提供了一种重力势能储能装置，包括固定设置在楼群中的竖直的筒形管道、呈圆柱形的转轮、重物块、可纵向移动地设置于筒形管道中的重物架、电磁抱闸装置、设置在楼群的顶部或外部的太阳能电池板和用于储能的蓄电池组一，所述筒形管道的内表面遍布其高度方向地设置有凸螺纹轨道，

所述转轮通过设置在其外表面的与所述凸螺纹轨道相适配的凹螺纹轨道滑动地设置于筒形管道内部；重物架内部固定设置有控制器、永磁直流电动机和与永磁直流电动机连接的减速器；所述重物块固定设置在重物架的上部；

所述筒形管道内部至少设置有两条相间隔设置的向筒形管道外侧凹陷的竖向滑槽，所述转轮对应两个竖向滑槽的位置设置有两个位于竖向滑槽中滑动的滑块；筒形管道的顶部对应重物块的上部地设置有行程开关，行程开关与控制器连接；

所述太阳能电池板通过所述控制器与永磁直流电动机的电源输入端和电磁线圈连接；所述永磁直流电动机的电源输出端通过导线与蓄电池组一连接；

所述电磁抱闸装置包括固定套筒、连接轴、闸轮、电磁线圈、衔铁、闸瓦和环形的铁芯；

所述固定套筒的上开口端与重物架的下端面固定连接，其下端固定连接有环形的下端盖；所述连接轴穿设于固定套筒的轴心处；所述铁芯、闸瓦和闸轮由上到下地设置于固定套筒的内腔中，铁芯同轴心地套设于连接轴的上部外侧，且铁芯的外圆面与固定套筒内表面固定连接，且铁芯的内孔与连接轴之间间隙配合，铁芯下部由里到外依次设置有环形凹槽一和环形凹槽二；所述衔铁纵向滑动地设置在环形凹槽一中，衔铁上端通过弹簧与环形凹槽一顶部连接；所述电磁线圈固定装配在环形凹槽二中；所述闸轮固定套装在连接轴的下部外侧，且闸轮的里侧具有向上延伸的环形凸台，闸轮外侧的上下端面均固定覆盖有摩擦片；所述闸瓦套设于环形凸台的外部，且闸瓦与闸轮之间、闸轮与下端盖之间均间隙配合；所述连接轴的上端与所述减速器的输出轴连接，该连接轴的下端与转轮上端的旋转中心固定连接。

在该技术方案中，通过使永磁直流电动机与太阳能电池板连接，这样当太阳光充足时，太阳能电池板直接为永磁直流电动机提供动力，以使永磁直流电动机转动，永磁直流电动机转动过程中，驱动转轮旋转，而转轮的凹螺纹轨道与筒形管道的凸螺纹轨道相啮合，同时，重物架因设置有与筒形管道的竖向滑槽相适配的滑块，其只能做纵向移动，所以转轮旋转过程中带动重物架向上爬升，该爬升过程可以是阶段式的，当太阳光只能短暂存在时，可以阶段式的驱动重物架上升一段距离，直至爬升到顶端；也可以是全程式的，即充足的太阳光直接供应永磁直流电动机整个爬升过程中的电能，以直接将重物架和重物块带动到筒形管道的顶端；电磁抱闸装置的设置可以在太阳光不足时，使重物块保持在某一位置而不会自行下落，以待下次太阳光充足时继续向筒形管道顶部爬升。行程开关的设置可以在重物架到达筒形管道顶部时向控制器发出信号，进而控制断开对永磁直流电动机的供电，以避免永磁直流电动机被烧毁。该装置能够充分利用现有的楼群高度进行重力势能的储能，有利于能源的收集和再利用。

进一步，为了实现精确控制，还包括设置在永磁直流电动机的电源输入端的且与控制器连接的电流检测传感器，所述重物架内部还设置有蓄电池组二，所述蓄电池组二一方面与太阳能电池板连接，另一方面通过控制器与电磁线圈连接。

进一步，所述筒形管道的高度与楼群的高度相一致。

进一步，所述蓄电池组一固定设置在楼群的顶部或外部。

进一步，所述筒形管道的上端和下端分别固定设置有上限位环和下限位环，所述行程开关固定连接在上限位环的下部。

该重力势能储能装置可以大幅减少蓄电池的用量，太阳能发出的电能先转化为重力势能的储能，再给蓄电池充电。这样在用电时，可以优先使用重力势能储能发出的电能，然后再使用蓄电池存储的电能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中电磁抱闸装置的结构示意图。

图中：1、筒形管道，2、凸螺纹轨道，3、重物块，4、重物架，5、太阳能电池板，6、蓄电池组一，7、凹螺纹轨道，8、永磁直流电动机，9、减速器，10、竖向滑槽，11、滑块，12、上限位环，13、下限位环，14、环形凸台四，15、环形凸台五，16、行程开关，17、电磁抱闸装置，18、连接轴，19、闸轮，20、电磁线圈，21、闸瓦，22、固定套筒，23、铁芯，24、环形凸台，25、环形凹槽一，26、环形凹槽二，27、衔铁，28、弹簧，29、下端盖，30、转轮，31、摩擦片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种重力势能储能装置，包括固定设置在楼群中的竖直的筒形管道1、呈圆柱形的转轮30、重物块3、可纵向移动地设置于筒形管道1中的重物架4、电磁抱闸装置17、设置在楼群的顶部或外部的太阳能电池板5和用于储能的蓄电池组一6，所述筒形管道1的内表面遍布其高度方向地设置有凸螺纹轨道2，

所述转轮30通过设置在其外表面的与所述凸螺纹轨道2相适配的凹螺纹轨道7滑动地设置于筒形管道1内部；重物架4内部固定设置有控制器、永磁直流电动机8和与永磁直流电动机8连接的减速器9；所述重物块3固定设置在重物架4的上部；

所述筒形管道1内部至少设置有两条相间隔设置的向筒形管道1外侧凹陷的竖向滑槽10，所述转轮30对应两个竖向滑槽10的位置设置有两个位于竖向滑槽10中滑动的滑块11；筒形管道1的顶部对应重物块3的上部地设置有行程开关16，行程开关16与控制器连接；行程开关16与重物块3接触配合；

所述太阳能电池板5通过所述控制器与永磁直流电动机8的电源输入端和电磁线圈20连接；所述永磁直流电动机8的电源输出端通过导线与蓄电池组一6连接；

所述电磁抱闸装置17包括固定套筒22、连接轴18、闸轮19、电磁线圈20、衔铁27、闸瓦21和环形的铁芯23；

所述固定套筒22的上开口端与重物架4的下端面固定连接，其下端固定连接有环形的下端盖29；所述连接轴18穿设于固定套筒22的轴心处；所述铁芯23、闸瓦21和闸轮19由上到下地设置于固定套筒22的内腔中，铁芯23同轴心地套设于连接轴18的上部外侧，且铁芯23的外圆面与固定套筒22内表面固定连接，且铁芯23的内孔与连接轴18之间间隙配合，铁芯23下部由里到外依次设置有环形凹槽一25和环形凹槽二26；所述衔铁27纵向滑动地设置在环形凹槽一25中，衔铁27上端通过弹簧28与环形凹槽一25顶部连接；所述电磁线圈20固定装配在环形凹槽二26中；所述闸轮19固定套装在连接轴18的下部外侧，且闸轮19的里侧具有向上延伸的环形凸台24，闸轮19外侧的上下端面均固定覆盖有摩擦片31；所述闸瓦21套设于环形凸台24的外部，且闸瓦21与闸轮19之间、闸轮19与下端盖之间均间隙配合；所述连接轴18的上端与所述减速器9的输出轴连接，该连接轴18的下端与转轮30上端的旋转中心固定连接。

为了实现精确控制，还包括设置在永磁直流电动机8的电源输入端的且与控制器连接的电流检测传感器，所述重物架4内部还设置有蓄电池组二，所述蓄电池组二一方面与太阳能电池板5连接，另一方面通过控制器与电磁线圈20连接。通过电流检测传感器检测的电流信号发送给控制器，控制器能够准确判断太阳能电池板5发出的电流是否足以驱动该装置整体的爬升过程。

所述筒形管道1的高度与楼群的高度相一致。

所述蓄电池组一6固定设置在楼群的顶部或外部。

所述筒形管道1的上端和下端分别固定设置有上限位环12和下限位环13，所述行程开关16固定连接在上限位环12的下部。

工作过程：当太阳光充足时，太阳能电池板5产生的电能直接通过控制器为永磁直流电动机8提供动力，同时，太阳能电池板5产生的电能还通过控制器为电磁线圈20进行供电，电磁线圈20产生的磁力作用于衔铁27和闸瓦21，使衔铁27和闸瓦21向上移动，衔铁27上移的过程中压缩弹簧28并进入铁芯23的内部，闸瓦21向上移动并被铁芯23吸于在铁芯23的下表面；进而连接轴18在永磁直流电动机8的带动下转动，继而带动转轮30转动，转轮30转动过程中其表面的凹螺纹轨道7与筒形管道1中的凸螺纹轨道2螺纹配合后带动重物架4向上爬升，当爬升到筒形管道1的顶部时，重物块3触碰行程开关16，行程开关16向控制器发出电信号，控制收到该电信号后控制对永磁直流电动机8的断电，并使永磁直流电动机8工作在发电工作模式，同时控制器保持对电磁线圈20的通电，在重物块3自重的作用下，转轮30向下螺旋式滑动，带动永磁直流电动机8的转轴转动进行发电，永磁直流电动机8发出的电能对蓄电池组一6进行充电，或者直接供应给外部用电设备，进而能达到太阳能回收利用的目的。该重力势能储能装置可以大幅减少蓄电池的用量，太阳能发出的电能先转化为重力势能的储能，再给蓄电池充电。这样在用电时，可以优先使用重力势能储能发出的电能，然后再使用蓄电池存储的电能。当重物块3爬升到筒形管道1中部的某一个部位时，太阳能电池板5不进行电流输出时，控制器即不对永磁直流电动机8及电磁线圈20进行供电，电磁线圈20断电后，衔铁27和铁芯23之间的电磁力消失，在弹簧28的弹力作用下，衔铁27向下运动并向下挤压闸瓦21，闸瓦21进一步向下挤压闸轮19，由于闸轮19的上下表面设置有摩擦片31，在闸瓦21与闸轮19之间摩擦力的作用下，连接轴18抱紧并迅速停止转动，同时，在衔铁27挤压闸瓦21的过程中，闸瓦21会使闸轮19的外侧面产生弹性变形，进而闸轮19亦与下端盖29的上表面摩擦配合，由于重物架4不能作径向转动，所以转轮30的位置此时会保持不动，不会产生径向转动。这样当下次太阳能充足时可以继续由当前位置向上爬升。该控制过程中，当电流传感器检测的电流较小，即太阳能光较弱，太阳能电池板5发出的电能不足以驱动永磁直流电动机8带动重物块3、重物架4及转轮30上升时，控制器控制太阳能电池板5发出的电能直接储存在蓄电池组二中，当传感器检测的电流达到爬升需要时，控制器控制太阳能电池板5发出的电能主要用于驱动永磁直流电动机8的转动，同时，控制太阳能电池板5发出的一部分电能供给电磁线圈20，在蓄电池组二储存的电能充足时，也可以使控制器控制太阳能电池板5发出的电能全部用于驱动永磁直流电动机8的转动，而电磁线圈20的供电通过控制器控制接通蓄电池组二进行供应。在该重物块3到达顶端时，如果因太阳光较弱，太阳能电池板5不能继续发出电能时，控制器控制蓄电池组二对电磁线圈20进行供电，以保证下落过程中途不会发生抱闸使该装置不能完成正常的发电过程。