旋转能量发生器的制作方法

本发明涉及一种能量供给单元。更具体地说，涉及一种将重力旋转能量转换电能的电力发生器。

背景技术：

为了满足我们的日常电力需求并避免“停电”，一系列能源(如煤炭、石油、天然气、氢气、阳光、风和海浪)技术已经或正在开发。某些能源在地球上是有限的，不可再生的。这类能源的例子包括煤、石油、天然气等化石燃料和铀等核燃料。这些资源最终将通过不断地勘探和使用而在地球上耗尽。此外，化石燃料和核燃料等许多非再生能源的消耗和使用将产生副产品，这些副产品也会对环境造成污染。

另一方面，太阳能、风能和海浪能等可再生能源的供应几乎是无限的，可以通过多种方式加以利用，以显著减少或最小化对环境和地球生态系统的影响。因此，为了提供可持续的能源供应，从化石燃料和核燃料以外的各种来源获取能源的技术、装置和系统，对于保护地球的自然资源、减少对环境的污染和扩大能源供应源应是可取的。

本发明提供了这种系统及其方法。

技术实现要素：

本发明的一个方面，提供了一种发电装置，包括：

飞轮组件，包括至少一个飞轮和可绕第一轴线旋转以转动所述飞轮的转轴；

支撑装置，用来悬挂所述飞轮组件和允许所述飞轮组件相对于所述支撑装置绕第二轴线旋转以执行正交于所述第一轴线的旋转运动；

轨道装置，可与所述转轴的至少一个自由端接触以在所述飞轮同时绕第一轴线和第二轴线转动时增进其转动；

其特征在于，旋转组件被初始转动以引发所述飞轮和所述转轴的转动直到所述飞轮拥有预设的旋转能量；所述飞轮组件与发电机连接以将飞轮组件的旋转运动转换为电能，其中所述轨道装置被配置为至少以间歇方式向飞轮组件提供增强旋转。

优选地，支撑装置可包括可旋转的底座和一对间隔开的轴承，其中每个轴承从底座延伸到飞轮的任一侧，以便所述转轴可旋转地安装在其上。

优选地，轨道装置可以包括一对间隔的环形轨道，其中一个位于另一个之上，且在两者之间具有间隙，其中该间隙的大小适合所述转轴的自由端在该间隙内移动。

可选地，环形轨道可以间歇倾斜，使得上轨道的底面向下移动以接触所述转轴的一端，而下轨道的顶面向上移动以接触所述转轴的另一端，以便向所述转轴提供增强旋转。

可选地，飞轮组件可以通过支撑装置间歇倾斜，使得所述转轴的一端向上移动以接触上轨道的底面，所述转轴的另一端向下移动以接触下轨道的顶面，以便向所述转轴提供增强旋转。

可选地，所述转轴的自由端可以有各自的尺寸和位置，这种方式使一个自由端只与上轨道的底面时常接触，另一个自由端只与下轨道的上表面时常接触。

优选地，所述转轴的每一端可以与一对间隔开的单向轴承连接，以在一对单向轴承之间形成一个区域，其在与飞轮组件的旋转方向相反的方向上具有自由运动，并且其中发电机与该区域连接。

可选地，发电机可以安装在飞轮的中心，并延伸穿过飞轮的中心，以在运动时集中重心。

可选地，所述飞轮组件可包括两个飞轮，并且发电机延伸穿过两个飞轮的中心，其中发电机的转子安装在一个飞轮上，发电机的定子安装在另一个飞轮上，转子和定子反向旋转。

可选地，所述转轴可以与一个换向齿轮连接，这样所述转轴的两端将反向旋转。

可选地，所述支撑装置还可以包括一对间隔的单向轴承和一个位于轴承之间的飞轮，其中所述飞轮围绕第二轴线旋转。

优选地，所述飞轮组件的初期旋转运动可由驱动马达提供，其中所述驱动马达由可再生能源或不可再生能源驱动，并且驱动马达安装有定时器开关，该开关以预先编程的间隔控制其电源的开/关。

本领域技术人员容易理解，本发明适于实现目标且获得固有的和提到的结果和优势。本文所述的实施例并不试图作为对本发明范围的限制。

附图说明

为了便于理解本发明，在附图中说明了检索出的优选实施例，结合以下描述时，本发明、其结构和操作及其许多优点将容易理解和评价。

图1为一个说明旋转能量发生器的示意图，其中体现了本发明的原理特征。

图2示出了飞轮组件的示例性布置。

图3示出了飞轮组件的进一步示例性布置。

图4示出了飞轮组件的转轴的进一步示例。

图5示出了旋转能量发生器的第二个实施例。

具体实施方式

现参考附图通过举例的方式对本发明进行更详细的描述。

参见图1，说明了旋转能量发生器的优选实施例。尽管本发明可以通过不同的方式实施，并结合了多种不同的组件和技术，但本发明的各种实施例建立在两个主要概念的组合上：第一，角动量守恒定律，第二，齿轮比。

该发生器的主要部件包括旋转飞轮组件100，支撑装置300和轨道装置502，504。优选的，所述旋转飞轮组件100包括至少一个飞轮102，带有一个转轴104可绕第一轴线200旋转以形成旋转运动202。飞轮102是一种高效的旋转机械装置，当其处于旋转动作202时用于存储旋转能量且进一步被配置为在后续步骤中释放所存储的能量。飞轮102中存储的能量的量与其重量和的旋转速度成正比。转轴104的每一端有一对沿其安装的单向轴承114-120，单向轴承114-120彼此间隔形成区域106-112，其在所述飞轮组件100的旋转运动202的反方向上自由运动。

支撑装置300的结构配置为在地面上方悬挂所述飞轮组件100且允许因转动所述飞轮组件而使所述飞轮组件100连同所述支撑装置300绕第二轴线400全速转动以形成旋转运动402。优选地，所述支撑装置300包括一对轴承303,304，以便所述飞轮组件400的转轴104可旋转的安装其上。所述轴承303,304可以是轴承座轴承以使所述轴104自由旋转，并且它们彼此间隔。飞轮102最好位于轴承303,304之间。

如图1和图5所示，支撑装置300可以进一步包括可绕所述第二轴线400旋转的飞轮306，位于一对单向轴承308,310之间以在所述旋转运动402的反方向上保证所述飞轮306的区域能够自由运动。与飞轮102类似，飞轮306被配置为从绕所述第二轴线400的旋转运动402中存储旋转能量且释放所存储的旋转能量以在后期维持运动202,402。

轨道装置502,504与转轴104的至少一个自由端108,112接触，用于在回转运动402中旋转飞轮组件100。优选地，轨道装置502，504包括一对相互间隔的环形轨道502，504，其中一个502位于另一个504的上方，在两者之间留有间隙以容纳轴104。该间隙的大小适合轴104的自由端108，112在启动发电机之前在该间隙内移动而不接触任何环形轨道502，504。

有一些方案来操作轴104和/或轨道装置502,504以便二者在操作期间能够互相接触。这样操作的示例如下：

1)以间歇方式倾斜环形轨道502，504，使得上轨道502的底面向下移动以接触转轴104的端108，并且下轨道504的顶面向上移动以接触转轴104的相对端；

2)以间歇方式倾斜飞轮组件100，使转轴104的一端108向上移动以接触上轨道502的底面，转轴104的另一端112向下移动以接触下轨道504的顶面；

3)如图4所示，转轴104可以是两个单独的轴的形式，两个轴通过一个换向齿轮122连接，这样当转轴104在轨道装置502，504上旋转时，两个轴可以彼此反向旋转。因此，转轴104的自由端108、112可以始终与同一轨道接触，并且这种布置只需要一条环形轨道，而不是两条；

4)转轴104的自由端108,112的尺寸和位置分别使得自由端108仅与上轨道502的底面时常接触，自由端112仅与下轨道504的上表面时常接触。

轨道装置502、504或飞轮组件100的倾斜可由控制单元机械或电气控制。接触间歇性地发生以保证飞轮组件100不断运动，从而使电能持续产生。除了(1)和(2)中实现间歇接触，只要可被控制以允许间歇接触按照特定的固定时间间隔发生，飞轮组件100和轨道装置502，504可同时倾斜。

在操作的第1阶段，飞轮组件100首先由驱动马达600旋转以形成旋转运动402。旋转运动402以及转轴104和轨道装置502、504之间的接触将导致飞轮组件100的旋转运动202。驱动马达600可由可再生能源或甚至不可再生能源(如生物质、水力发电、地热、风能、太阳能、化石燃料和核燃料)提供动力。驱动电机600可以有两种驱动模式。在第一模式中，驱动马达600持续提供能量来驱动旋转运动。在第二种模式下，驱动马达600可安装一个定时开关，该开关按照预先编程的间隔控制其电源的开/关，以达到最大效率。最佳间隔是结合需求最小能量输入和产生最大净功率输出的设置。

在操作的第2阶段，当飞轮组件100的旋转运动202达到特定的高速时，转轴104的至少一端进一步被一个或多个发电机702，706连接，用于将旋转运动202转换为电能。优选地，发电机702，706通过各自的传动带704，708与转轴104的区域106和110连接。所产生的电能可由电池系统储存起来供以后使用。

参考图2，图中所示飞轮组件100的第一配置包括带转轴104的飞轮102和发电机702。发电机702安装在飞轮102的中心并延伸穿过飞轮102。这种布置的好处是质量中心集中在转轴104上，根据角动量定律，使飞轮组件100旋转所需的能量更少。

与上述布置相比，图3所示的第二个可选实施例进一步包括一个附加飞轮103，并且发电机702延伸穿过两个飞轮102，103的中心。然而，发电机702的部件将以两个相反的方向旋转，如转子/轴沿顺时针各自旋转，定子外壳沿逆时针各自旋转，反之亦然。优选地，发电机702的每个部分安装到一个飞轮102，103上。这种布置将使发电机702的转速增加一倍，从而在轴104的相同回转率下产生两倍的电量。

本发明公布包括所附权利要求书中所包含的内容及上述说明。尽管本发明被带有特殊性的优选形式描述，应理解，本优选形式的披露仅通过举例的方式进行，在不脱离本发明范围的情况下，可进行构造细节的多种变化和部件组合和布置。