无级变速器的制作方法

1.本公开涉及一种变速装置及储能装置，具体为一种无级变速器及采用该无级变速器的飞轮储能装置。


背景技术：

2.此部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景技术信息，并且这些陈述可能构成现有技术。在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题。
3.无级变速器能实现传动比的连续改变，现主要用于车辆变速，能得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车燃油经济性和动力性。由于无级变速器不存在固定的挡位，因此不会像手动挡或者自动挡车那样换挡时的顿挫感，驾驶非常平顺，舒适性好。且省油大大优于普通的自动挡变速箱，仅次于手动挡变速箱，燃油经济性更好。
4.目前，无级变速器主要由主动带轮和从动带轮通过一条v形钢带连接。主动带轮和从动带轮均由一活动锥盘和一固定锥盘构成v形带轮，通过液压控制活动锥盘的轴向移动来改变带轮的工作半径，从而达到变速的目的。但活动锥盘轴向移动的过程中，改变了两锥盘的中心点，即改变了传动带与旋转轴的轴向位置，传动带的张紧度也随之变化。现阶段，是通过增加一转轴作轴向移动配合传动带与旋转轴的轴向位置。
5.主动带轮通过钢带与从动带轮传动连接，采用摩擦传输动力。工作时，一条钢带与主动轮和从动轮接触面积有限，造成摩擦力不够，从而存在传递扭矩小，承载能力低，抗过载耐冲击性能差、滑动率大、机械效率低，有的还存在脉动输出及功率流不连续现象。为了增大传递功率需对传动钢带增加较大的压紧力，以增加摩擦力度，因此造成较大的功率损耗，并且致使各轴承负荷加大，轴承易损坏。在最低速(最低挡)时主动带轮半径最小，传动钢带与主动带轮的接触面积相应就小；在最高速(最高挡)时主动带轮半径最大，从动带轮半径最小，传动钢带与从动带轮的接触面积同样相应就小。这就是有的无级变速器的车辆在起步和突然加到最高速时最容易出毛病的主要原因。
6.并且，传动钢带能够承受的力量有限，严重受其材料、材质、加工精度、工艺水平的限制。采用单一传动钢带，钢带与带轮的接触面积过小，承载能力有限，造成只能用在小排量汽车上。且现有技术金属带式无级变速器，活动锥盘的轴向移动量是由操作者根据需要通过控制系统调节主动轮组、从动轮组液压泵油缸压力来实现的，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动轮组的位置沿轴向移动。由于其控制系统结构复杂，导致只是单组和单级结构，影响了无级变速器的应用范围。
7.无级变速器还存在传动比限制的问题，导致在有些需要传动比(速比)大的场合，只能采用无级变速器与增速机或减速机配合使用达到增加传动比的目的。而无级变速器与增速机或减速机配合使用，其结构复杂、成本高，而且不能全程无级变速。
8.无级变速器除作为车辆的主变速器使用外，还可用在多个方面。如用于现目前已经成为的研究热点的飞轮储能电池。
9.现有技术中的飞轮电池有一个电机，充电时，该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电动机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速，从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电，完成机械能(动能)到电能的转换。飞轮储能以效率高、容量大、响应快和对环境友好、使用寿命长、不受重复深度放电影响，能够循环几百万次运行，预期寿命20年以上等优点，应用场景更加广阔。但它的储能释能是通过电机，以电动机形式给飞轮充电(储能)，以发电机形式让飞轮放电(释能)，与现有技术的汽车动能回收系统大同小异，均存在不少缺陷(见下)。
10.飞轮储能电池可用在汽车动能回收利用系统中。汽车在正常行驶的过程中，不可避免会有减速的需要，如下坡减速、堵车停停走走等时候。在这个时候，会暂停发动机的动力输出，增加一个运行的阻力负荷去消耗掉汽车继续前行的惯性。这个阻力负荷装置就是制动器。制动器制动过程中，汽车前行的惯性对于车辆制动器做功，使其变为摩擦片的热能，而不可逆的散失掉。随着全球机动车辆数量的不断增加，以及交通状况的日益恶化，通过制动流失的能量也越来越多。而汽车动能回收利用系统，就是用来回收这些因制动而散失掉的能量。现目前的动能回收利用系统，多用在油电混动车和电动车上。工作原理是：车辆在制动过程中，控制电机使其工作在发电状态，将汽车行驶的机械能转化成为电能，并且存储进储电池等储能系统中，实现一部分制动能量的回收。在电机发电的同时，会产生制动力矩，通过传动系统传给车辆，从而使汽车减速。这种动能回收装置需要大功率电机和大容量储电池，对纯燃油汽车来说根本用不上。还有一种称为飞轮式动能回收系统，在汽车制动过程中，曲轴的转动直接带动飞轮高速转动，然后飞轮上的离合分开，所以飞轮一直保持着高速转动。在车子需要加速的时候，离合重新与变速箱连接上，飞轮就能为车子加速。这种飞轮式动能回收系统是轴的转动直接带动飞轮转动，所以输出功率比较小，维持时间比较短。
11.有人曾建议，采用无级变速器直接来控制飞轮转速变快或变慢，达到充放电的目的。理论上，现有的带式无级变速器是可以控制飞轮储能、释能的，但是现有的无级变速器控制系统的复杂性和对生产传动钢带的高要求，使得它的成本相当高、操作难度大，操作不当的话，出问题概率很高。更重要的是，只能单级单组，速比和承载能力达不到要求，费了九牛二虎之力，事倍功半的结果，失去了利用价值。
12.飞轮储能电池理论上也可用在风能、波浪能等无规律性和周期性的发电领域。随着全球工业化的发展，人民的生活水平不断改善，能源问题逐渐凸显，开发清洁可再生能源，是人类发展需要的必然趋势。开发清洁可再生能源的同时，怎么合理高效地利用能源，达到节能减排环保，是全人类急需解决的课题。
13.飞轮储能电池在风浪大时能将多余的能量储存起来，风浪小的时候再利用。也能用在调节高低用电峰值的发电领域，用电低峰时不需抽水储能，而是通过飞轮进行存储，在用电高峰时将存储的电能释放出来。但就目前来说，现有的飞轮储能并没有较好的实现方式。


技术实现要素：

14.针对上述问题，本实用新型的目的在于解决现有技术中的一部分问题，或至少缓解这些问题。
15.无级变速器，包括
16.传动机构，包括主动轮组、从动轮组、传动带和分别穿过主动轮组和从动轮组圆心的旋转轴；所述主动轮组和从动轮组均包括两个活动锥盘，能够沿旋转轴的轴线方向移动且与所述旋转轴一体旋转的方式与所述旋转轴嵌合；所述主动轮组和从动轮组通过所述传动带传动连接；
17.控制系统，包括操控装置、限位件、对称设于传动机构两侧的夹板和单侧旋转的分离装置；所述夹板设有供所述旋转轴穿过的空隙，内侧通过所述分离装置与所述活动锥盘接触；所述操控装置与所述夹板的第一端活动连接，能够同时控制两侧夹板的收放；所述限位件设于所述夹板的中部，用于限定两个夹板的距离。
18.可选的，所述操控装置包括带有正、反旋螺纹的操控杆；两侧的所述夹板的第一端，通过转子和螺母分别与所述操控杆的正旋螺纹和反旋螺纹活动连接。
19.进一步的，所述夹板设有与所述分离装置的固定侧面接触的夹压轮。
20.单级无级变速器组，包括并排设置的至少两个所述的无级变速器；所述至少两个无级变速器共用同一操控装置、及穿过主动轮组和从动轮组的旋转轴。
21.多级无级变速器组，包括并排设置的至少两个所述的无级变速器，为操控装置收放方向相反的首级无级变速器和次级无级变速器；所述首级无级变速器与所述次级无级变速器的主动轮组通过中转轴一体旋转；所述首级无级变速器的从动轮组的旋转轴为输入轴；所述次级无级变速器的从动轮组的旋转轴为输出轴。
22.飞轮储能装置，包括飞轮；还包括所述的多级无级变速器组；所述飞轮与所述次级无级变速器的输出轴连接。
23.进一步的，飞轮储能装置，还包括行星齿轮调速器和链轮组；所述行星齿轮调速器设于所述飞轮和所述次级无级变速器之间的输出轴上；所述链轮组用于在所述输入轴和车辆的传动轴之间传动。
24.进一步的，飞轮储能装置，还包括调节机构和主轴；所述主轴用于与所述发电机连接，并通过链轮组与输入轴传动连接；所述调节机构包括第一差速器和第一定速器；所述第一差速器的右半轴通过链轮组与所述输入轴传动连接，左半轴与所述第一定速器连接；所述第一差速器的行星架齿圈通过链轮与所述多级无级变速器的操控杆传动连接。
25.进一步的，所述发电机与所述主轴之间还设有终端无级变速器和调节机构；所述主轴与所述终端无级变速器的从动轮组一体旋转，终端无级变速器与连接在所述主轴之间设有增速器；所述调节机构设于所述发电机和所述终端无级变速器的主动轮组之间的旋转轴上，包括第二差速器和第二定速器；所述第二差速器的右半轴通过链轮组与所述终端无级变速器的主动轮组的旋转轴传动连接，左半轴与所述第二定速器连接；所述第二差速器的行星架齿圈通过链轮与所述终端无级变速器的操控杆传动连接。
26.进一步的，所述多级无级变速器组或/和所述终端无级变速器的操控杆上，设有减速器；所述减速器一端与链轮连接。
27.本实用新型具有如下有益效果：
28.1、本实用新型的无级变速器，通过控制两侧夹板来实现对活动锥盘的轴向移动，节约了控制旋转轴轴向移动的设备，降低了成本，并能起到现有无级变速器传动比连续改变的效果；
29.2、本实用新型的无级变速器，结构更简化，也更适合组合成多组结构。其作为车辆主变速器的单级无级变速器组时，无级变速器不再受传动钢带材料、材质、加工精度、工艺水平的限制，使得无级变速器可运用在大排量的车辆上，大大扩大了无级变速器的应用范围；并且无需过分增大对传动钢带的压紧力，避免了功耗的浪费，同时也减少了故障的发生；
30.3、采用本实用新型的无级变速器的多级无级变速器组，利用操控器带动操控杆可同时控制若干级无级变速器的有利优势，增加无级变速器级数，使其增大了传动比，简化结构，降低成本，并能全程无级变速，有利于无级变速器的应用范围扩大；
31.4、采用多级无级变速器组飞轮储能装置，运用在汽车动能回收利用系统上时，其结构简单、造价低，燃油车也能使用；且操控杆可根据需要同时操控多个首级、次级无级变速器，经过多级多组组合运用，相较于采用现有的无级变速器，速比和承载能力成倍提高；
32.5、采用多级无级变速器组飞轮储能装置，运用在发电领域时，可以在风浪大时，或用电低峰时将多余的能量储存起来；在风浪小时，或用电高峰时将存储的电能释放出来；其调解机构、终端无级变速器和增速器，则保证了输入发电机的转速被控制在准许误差范围之内。
附图说明
33.图1为无级变速器的结构图；
34.图2为单级无级变速器的示意图；
35.图3为多级无级变速器的示意图；
36.图4为运用于车辆的飞轮储能装置的示意图；
37.图5为运用于风力发电等领域的飞轮储能装置的示意图；
38.图6为传动带的示意图。
39.其中：1
‑
夹板；2
‑
操控杆；3
‑
主动轮组；4
‑
从动轮组；5
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输入轴；6
‑
输出轴；7
‑
操控器；8
‑
分离装置；9
‑
夹压轮；10
‑
传动带；11
‑
控制杆；12
‑
螺母；13
‑ꢀ
转子；14
‑
首级无级变速器；15
‑
次级无级变速器；16
‑
中转轴；17
‑
大链轮；18
‑ꢀ
行星齿轮调速器；19
‑
飞轮；20
‑
发动机；21
‑
主轴；22
‑
第一差速器；23
‑
第一定速器；24
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链轮；25
‑
增速器；26
‑
发电机；27
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小链轮；28
‑
传动轴；29
‑
第二差速器；30
‑
第二定速器；31
‑
终端无级变速器；32
‑
减速器。
具体实施方式
40.以下结合附图，对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施例只用于说明本实用新型而非限制本实用新型，在不脱离本实用新型技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的范围内。
41.如图1所示，无级变速器，包括
42.传动机构，包括主动轮组3、从动轮组4、传动带10和分别穿过主动轮组3 和从动轮组4圆心的旋转轴；所述主动轮组3和从动轮组4均包括两个活动锥盘，能够沿旋转轴的轴线方向移动且与所述旋转轴一体旋转的方式与所述旋转轴嵌合；所述主动轮组3和从动轮组4通过所述传动带10传动连接；
43.控制系统，包括操控装置、限位件、对称设于传动机构两侧的夹板1和单侧旋转的
分离装置8；所述夹板1设有供所述旋转轴穿过的空隙，内侧通过所述分离装置8与所述活动锥盘接触；所述操控装置与所述夹板1的第一端活动连接，能够同时控制两侧夹板1的收放；所述限位件设于所述夹板1的中部，用于限定两个夹板1的距离。
44.如图1所示，主动轮组3和从动轮组4都由两个活动锥盘组成，锥盘与锥盘接触的面都是锥面结构，两个锥盘的锥面形成v型槽来与v型传动带啮合。动力源的动力首先传递到无级变速器的主动轮组3，然后通过v型传动带传递到从动轮组4。工作时通过主动轮组3与从动轮组4的锥盘作轴向移动来改变主动轮组3、从动轮组4锥面与v型传动带啮合的工作半径。锥盘的轴向移动量和移动方向是由控制系统来控制。
45.两侧的夹板1，通过设于其中部的限位件来限制之间的距离，类似于外卡簧钳式结构，能够通过操控装置控制两侧夹板1第一端的靠拢或分开，从而调整主动轮组3的两个活动锥盘的轴向移动方向，即调整主动轮组3的工作半径。同时，设于夹板1的中部的限位件限定了两个夹板1的距离，使得两个夹板1 的第二端呈与第一端相反方向轴向移动，使从动轮组4的两个活动锥盘呈相反轴向方向移动，与主动轮组3的工作半径变化相反，从而可以取代现目前的无级变速器，实现传动比的连续改变。
46.分离装置8的旋转侧面可与锥盘同步转动。固定侧面不转动，与夹板1接触，随夹板1的轴向移动而移动。分离装置8可以是推力球轴承，也可是离合器等。
47.如采用推力球轴承作为分离装置8，如图1所示，推力球轴承的座圈与夹板 1接触，可通过两侧夹板1的距离变动来推动推力球轴承。推力球轴承的轴圈与活动锥盘锥面相反的一面接触，轴圈可与活动锥盘同步转动。锥盘、推力球轴承、夹板1根据当时工作的需要，同时、同速、同方向作轴向运动。以此同时，锥盘、推力球轴承内侧同时、同速、同方向又可作旋转运动。不会因夹板1推动推力球轴承而影响活动锥盘的转动。
48.限位件可以是控制杆11，也可以是绳带等，连接在两侧夹板1的中部。如，控制杆11的一端加工成正旋螺纹，另一端加工成反旋螺纹，螺母用转子活动设置在夹板中部，控制杆11与螺母连接，作用是控制两侧夹板的宽度。两夹板1 的宽度决定传动带10张紧度。控制杆11穿过夹板1的空隙较大，方便夹板1 改变角度时的小幅度变动。可通过调节两夹板1的距离(如向内旋紧螺母)，来调整传动带10的张紧度，从而使该无级变速器的张紧度始终能保持在正常状态。
49.操控装置，与两夹板1的第一端活动连接，用于同时控制两侧夹板1的收放，从而通过控制两侧夹板1的收拢或放开，同时控制主动轮组3和从动轮组4 的工作半径，实现传动比的连续改变。
50.如图1或2所示，所述操控装置包括带有正、反旋螺纹的操控杆2；两侧的所述夹板1的第一端，通过转子13和螺母12分别与所述操控杆2的正旋螺纹和反旋螺纹活动连接。
51.操控杆2一端加工成正旋螺纹，另一端加工成反旋螺纹，螺母12分别套装在正旋螺纹和反旋螺纹上，螺母12上安装转子13与夹板活动连接，如图1所示。由于转子13的作用，夹板1在轴向移动时可左右摆动，操控杆2的正旋螺纹、反旋螺纹与螺母12配合的工作原理，与花兰的工作原理相同。
52.操控杆2和螺母12之间可设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使操控杆2与螺母12滑动摩擦变为滚动摩擦，提高传动效率，摩擦损失小，传动效率高，磨损小。工作寿命长，灵敏度高，运动有可逆性等优点。
53.操控器7可由减速电机和减速机组成，减速电机与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与操控杆2一端连接，如图1所示。
54.如图1所示，所述夹板1设有与所述分离装置8的固定侧面接触的夹压轮9。由于夹板1在旋转轴处设有空隙，不与旋转轴接触，其夹压轮9可设于空隙之间，如图1所示。由于无级变速器在变速中，两夹板1的角度不停地变化，夹板1与分离装置8接触的位置也是随之变化的，通过夹压轮9与分离装置8接触，使夹压点夹压的力度更加自然顺畅。
55.夹板1可在夹压轮9的附近设置弹簧，夹压轮9和弹簧分别与分离装置8 的两端接触，从而平衡夹板1夹压力度，使之受力更加均匀。
56.夹板1的中部也可呈曲形设计，如图2或3所示，有利于节约空间，使产品结构紧凑。
57.操控装置也可为收缩杆，或其他可同时控制两夹板1距离的部件。收缩杆的两端与两侧夹板1的第一端活动连接，通过操控器7来控制收缩杆的收放。从而控制两夹板1的第一端之间的距离。
58.无级变速器的工作原理：
59.启动操控器7带动操控杆2正转，两螺母12在操控杆2正旋螺纹与反旋螺纹的作用下，带动两夹板1第一端互相靠拢。由于控制杆11限制两夹板1中部的距离，两夹板1第一端互相靠拢，第二端必然互相分开。夹板1带动夹压轮9 迫使分离装置8和主动轮组3的锥盘向中心轴向移动互相靠拢，主动轮组3的工作半径增大。又因为操控杆2、输入轴5、控制杆11和输出轴6互相平行设置，输入轴5与控制杆11的距离和控制杆11与输出轴6的距离相等，两夹板1 第二端同时、同速、同距离向反方向移动互相分开。少了夹板1的限制，在传动带10张紧力的作用下，从动轮组4的锥盘也同时、同速、同距离向反方向移动互相分开，从动轮组4的工作半径减小。此时，无级变速器处于从低速到高速的传动变化过程。
60.反之，操控器7带动操控杆2反转，两螺母12带动夹板1第一端互相分开，夹板1第二端互相靠拢并带动夹压轮9收拢，迫使分离装置8和从动轮组4的锥盘互相靠拢，从动轮组4的工作半径增大。在传动带10张紧力的作用下，主动轮组3的锥盘也同时同速同距离向反方向移动互相分开，主动轮组3的工作半径减小。此时，无级变速器处于从高速到低速的传动变化过程。
61.本实用新型的无级变速器，是通过同时控制两个活动锥盘的轴向移动来改变带轮的工作半径。一组带轮两个锥盘互相靠拢移动的距离相等，另一组带轮互相分开的距离同样相等，传动带10只根据带轮半径的变化径向移动，轴向位置不变。与现有技术相比，从而节约了控制旋转轴轴向移动的设备，降低了成本，而且更加灵活方便。
62.并且，活动锥盘的移动量是由操作人员根据需要通过启动操控器7带动操控杆2转动，两侧的夹板1与控制杆11连接组成h型结构。h型一端靠拢，夹压轮9迫使一组锥盘互相靠拢，锥盘工作半径增大。由于传动带10的长度不变，另一组锥盘互相分开，工作半径减小。本实用新型的控制系统与现有技术相比，结构更加简化，易于操作。
63.也正由于结构更加简化，便于组合成多组结构，从而扩大了无级变速器的应用范围。
64.如图2所示，单级无级变速器组，包括并排设置的至少两个无级变速器；所述至少两个无级变速器共用同一操控装置、及穿过主动轮组3和从动轮组4 的旋转轴。
65.如图2所示，单级无级变速器组由三个并排的无级变速器组成，其主动轮组3共用
同一输入轴5，从动轮组4共用同一输出轴6。操控杆2彼此连接或一体成型，可同步转动。操控器7控制操控杆2转动时，将控制每个无级变速器作的两侧夹板1作相同运动。采用上述单级无级变速器组，利用一操控器7带动操控杆2即可同时控制若干组无级变速器的有利优势，增加无级变速器的组数，使其增加传动带10数量，分担了传动带10的承载量，加大传动带10与锥盘的接触面积，改善摩擦力度。采用本技术的单级无级变速器组作为车辆的主变速器，可使无级变速器不再受传动钢带材料、材质、加工精度、工艺水平的限制，使得无级变速器可运用在大排量的车辆上，大大扩大了无级变速器的应用范围。
66.由于分担了传动带10的承载量，传动带10甚至可采用橡胶带，从而大幅减小了成本。橡胶带可设置成双面齿型结构，如图6所示，增加接触面积，改善摩擦力度。
67.可根据车辆的排量大小的实际需要，设置对应的组数，如一组、两组到八组无级变速器等，保证车辆正常运转和大小车辆都能应用无级变速器无级变速的目的。
68.操控器7由减速机和变速电动机组成，通过开关控制电动机正反转来带动操控杆2正反转，达到单级无级变速器组加减速(加减挡)的目的。无级变速器作为汽车主变速器，控制操控器7电动机的接触器可设置在油门踏板上。踩踏油门踏板，单级无级变速器组加速(加挡)；松开油门踏板，单级无级变速器组减速(减挡)。变速器的挡位和油门的开度可均分，变速器从最低挡到最高挡用的时间，可设为正常踏油门踏板踏到底的时间的二到三倍。发动机20启动后可略比正常踏油门快一点，把油门踩到相应开度，变速器匀速慢慢跟进。由于踏油门的时间比加挡时间要短，就形成了快加油门慢加挡，保证了发动机20达到一定转速再加挡的目的。
69.汽车在行驶的过程中，路况是千变万化的。为了无级变速器能更好的配合发动机20工作，方向盘或其他驾驶员易操作的地方，可同时设置接触器。驾驶员可根据当时路况的实际需要，在原有的基础上，手动加减挡。
70.本技术的无级变速器，也可用于解决现有的无级变速器的传动比大小限制问题。如图3所示，多级无级变速器组，包括并排设置的至少两个无级变速器，为操控装置收放方向相反的首级无级变速器14和次级无级变速器15；所述首级无级变速器14与所述次级无级变速器15的主动轮组3通过中转轴16一体旋转；所述首级无级变速器14的从动轮组4的旋转轴为输入轴5；所述次级无级变速器15的从动轮组4的旋转轴为输出轴6。
71.上述多级无级变速器组，利用操控器7带动控制杆2可同时控制若干级无级变速器的有利优势，增加无级变速器级数，使其增大了传动比，简化结构，降低成本，并能全程无级变速，有利于无级变速器的应用范围扩大。
72.如图3所示，多级无级变速器组由一个首级无级变速器14和一个次级无级变速器15组成。首级无级变速器14与次级无级变速器15共用同一操控杆2，其对应的操控杆2上的正反螺纹方向正好相反。操控器7控制操控杆2转动时，每个无级变速器的两侧夹板1作相反运动。由于首级无级变速器14的主动轮组 3与次级无级变速器15的主动轮组3均由同一中转轴16带动，故其锥盘均同步转动。假设图3首级无级变速器14的从动轮组4和主动轮组3的传动比是5:1，次级无级变速器14的从动轮组4和主动轮组3的传动比是1:5。当首级无级变速器14的从动轮组4转动25转，其主动轮组3转动5转。而次级无级变速器 15的主动轮组3也转5转，并使得其从动轮组4转动1转。由此增大了传动比，使得无级变速器能运用在传动比更大的场合。
73.在上述增加级数的前提下，每级可再增加组数，如在图3的首级无级变速器14的右侧并排设置相同的首级无级变速器14，在次级无级变速器15的左侧并排设置相同的次级无级变速器15。采用该结构，使其增加传动带10数量，分担承载量，加大传动带10与锥盘的接触面积，改善摩擦力度。首级无级变速器14变速后，再经过次级无级变速器15连续变速，承受能力和转速比成倍提高，更进一步地扩大无级变速器的应用范围。
74.如图4或5所示，飞轮储能装置，包括飞轮19；还包括所述的多级无级变速器组；所述飞轮19与所述次级无级变速器15的输出轴6连接。
75.本实用新型的飞轮储能装置，相较于现有的飞轮电池，有一个多级无级变速器组。充电时，该多级无级变速器组以增速机的形式，在外动力源的驱动下，操控器7带动操控杆2正转，多级无级变速器组带动飞轮19从低速逐渐向高速旋转，即用外动力源给飞轮储能装置“充电”，增加了飞轮19的转速，从而增大其功能；放电时，多级无级变速器组则以减速机的状态运转，操控器7带动操控杆2反转，飞轮19通过多级无级变速器组逐渐变减速，带动负载做功。
76.由上可知，本技术的传动带无级变速器实质是一个可连续变速的增速机与一个可连续变速的减速机的叠加组合运用。主动轮组3工作半径最小时，从动轮组4半径最大，输入到输入轴5的转速经过传动带10带动，输出轴6以最低速转动，转速是输入轴5转速的若干分之一。控制系统逐渐控制无级变速器变速增速，主动轮组3工作半径逐渐变到最大，从动轮组4工作半径最小。此时输入到输入轴5的转速，经过传动带10带动，输出轴6以最高速转动，转速是输入轴5转速的若干倍。无级变速器以增速机的形式工作，完成了从低速变速到最高速的过程。而飞轮储能装置，就是利用动力源与无级变速器输入轴5连接，输出轴6与飞轮19连接。控制系统启动无级变速器逐渐变速增速，飞轮19 转速逐渐加快，吸收动力源能量进行储能。即，飞轮19储能。
77.反之，主动轮组3工作半径最大时，从动轮组4工作半径最小，输入到输入轴5的转速经过传动带10带动，输出轴6以最高速转动，转速是输入轴5转速的若干倍。控制系统逐渐控制无级变速器变速减速，主动轮组3工作半径逐渐变到最小，从动轮组4工作半径最大，输出轴6的转速是输入轴5的若干分之一，无级变速器以减速机的形式工作，完成了从最高速变速到最低速的过程。飞轮储能装置就是利用无级变速器逐渐变速减速，飞轮19转速逐渐减慢，飞轮 19的惯量大于当时飞轮19转速所需要的的能量，能量有剩余，又转回到输入轴 5辅助动力源做功。即，飞轮19释能。
78.本实用新型的飞轮储能装置采用多级无级变速器组，其结构简单、造价低，且操控杆2可根据需要同时操控多个首级、次级无级变速器，经过多级多组组合运用，相较于采用现有的无级变速器，速比和承载能力成倍提高。四两拨千斤，事半功倍的效果，更能满足各种场合的需要。
79.本技术的飞轮储能装置，用在汽车动能回收利用系统的方案如下：
80.如图4所示，飞轮储能装置，还包括行星齿轮调速器18和链轮组；所述行星齿轮调速器18设于所述飞轮19和所述次级无级变速器15之间的输出轴6上；所述链轮组用于在所述输入轴5和车辆的传动轴28之间传动。
81.汽车的发动机20通过传动轴28、差速器带动车轮转动，同时传动轴28上的小链轮27与多级无级变速器组输入轴5上的大链轮17用链条连接，并带动输入轴5转动，如图4所
示。这里小链轮27带动大链轮17是起减速的作用。输入轴5经过多级无级变速器组以最低速(最低挡)带动输出轴6转动。
82.控制多级无级变速器组的操控器7，可由减速机和变速电动机组成，电动机的启动和正反转由接触器控制。接触器通过电线与制动踏板和油门踏板连接。油门踏板线路断开，制动踏板线路连通时，接触器启动电动机并正转，此时多级无级变速器组加速(加挡)，飞轮储能装置处于储能状态；油门线路连通，制动踏板线路断开时，接触器启动电动机并反转，多级无级变速器组减速(减挡)，飞轮储能装置处于释能状态(车辆才起步，飞轮19尚未储存多少能量时除外)。
83.以下是车辆行驶在实际环境中，本技术的飞轮储能装置的运行方式：
84.汽车刚起步时，油门线路连通，制动踏板线路断开，传动轴10带动多级无级变速器组以最低速(最低挡)带动飞轮19转动。此时飞轮19的转速只有传动轴转速的若干分之一。飞轮19尚未储能，处于最低转速，有利于发动机启动，在还没有储能前同样可以调节车辆转速的波动。
85.汽车在长下坡时，轻踏制动踏板，制动踏板线路连通，油门踏板线路断开，电动机正转，多级无级变速器组逐渐加速(加挡)，飞轮19也加速运转，吸收传动轴28的部分能量进行储能，传动轴28的转速有所下降，达到既能储能又能制动的效果。若汽车的速度还是很快，证明制动力度不够，可重踏制动踏板，多级无级变速器组进一步加挡，飞轮19在原有的基础上再加速，增加制动力度。此时制动力度若还不够，可再加重踩踏制动踏板，制动系统进入飞轮制动和刹车制动的双制动模式，达到最佳制动效果，确保行车安全的目的。
86.汽车在平路或上坡路时，踏油门踏板，油门踏板线路连通，制动踏板线路断开，操控杆2反转，多级无级变速器组逐渐减速(减挡)，飞轮19转速逐渐变慢。此时飞轮19运转需要的能量小于当时飞轮19的惯量，能量有剩余，又转回到传动轴28，辅助传动轴28做功，从而辅助车辆前进。
87.汽车走走停停时，每踩踏制动踏板，飞轮19加速，达到上述的储能效果；而踩踏油门时，飞轮19减速，从而释能协助车辆前进。
88.简言之，当汽车需要减速和制动时，如公交车进站和车辆等红绿灯时，多级无级变速器组以增速机的状态运转，操控器7带动操控杆2正转，传动轴28 通过多级无级变速器组从低速(低挡)逐渐变速到高速(高挡)带动飞轮19加速转动，即给飞轮19储能(动能回收)；当汽车上坡和加速时，多级无级变速器组则以减速机的状态运转，操控器7带动操控杆2反转，飞轮19通过多级无级变速器组逐渐变速减速，带动传动轴28转动，辅助传动轴28做功(释能做功)。
89.为了提高飞轮储能装置的转速范围，发动机20的转速通过变速箱减速后传到传动轴28上的转速大约几百转，经过多级无级变速器组以最低挡传入飞轮19 的转速有百转左右。当车辆在长下坡路行使时，飞轮储能装置处于长时间充电，多级无级变速器组从理论上来说，可以把飞轮19最低转速的百转左右逐渐加速 (储能)到几万转，远超过了多级无级变速器组的传动带10能承受的最高转速。由于行星齿轮调速器18承受最高转速的能力要高于传动带10承受的最高转速能力，故可采用行星齿轮调速器18来分担传动带10的承载。为了提高飞轮储能装置的转速范围，可先通过大小链轮减速，多级无级变速器组变速，再用行星齿轮调速器18增速，带动飞轮19转动，可以实现飞轮储能装置转速最大化。同时，当行星齿
轮调速器18仅有一个主动件，且两个其他部件没被固定时，此时处于空挡。在长下坡，飞轮储能装置长时间充电后，车主若有事要停车，可以让行星齿轮调速器18处于空挡状态，以减少飞轮储能装置的损耗。
90.在整个运转的过程中，传动轴28、大小链轮、多级无级变速器组、行星齿轮调速器18和飞轮19运转方向不变。
91.通过飞轮储能装置在燃油汽车动能回收系统的有效应用，提高了人类合理、高效地利用有限的能源，达到节能减排环保的目的。
92.本技术的飞轮储能装置，用在能源发电领域的方案如下：
93.飞轮储能装置，还包括调节机构和主轴21；所述主轴21用于与所述发电机 26连接，并通过链轮组与输入轴5传动连接；所述调节机构包括第一差速器22 和第一定速器23；所述第一差速器22的右半轴通过链轮组与所述输入轴5传动连接，左半轴与所述第一定速器23连接；所述第一差速器22的行星架齿圈通过链轮24与所述多级无级变速器的操控杆2传动连接。
94.采用上述的飞轮储能装置，可以在风浪大时，或用电低峰时通过该装置将多余的能量储存起来；在风浪小时，或用电高峰时通过该装置将存储的能量释放出来。
95.以风能和波浪能发电装置为例。
96.如图5所示，风轮或波浪轮带动主轴21转动，主轴21上固定安装的链轮 24，与多级无级变速器组输入轴上的链轮24用链条连接，并带动输入轴5转动。输入轴5末端的链轮24与第一差速器22右半轴的链轮24用链条连接，并带动第一差速器22右半轴转动。第一定速器23的转速设为主轴21的额定转速，风浪大时，主轴21超过额定转速，第一差速器22右半轴转速高于第一定速器23 转速，从而带动差速器的行星架齿圈正转。同时，行星架齿圈通过链条和链轮 24，带动操控杆2正转，多级无级变速器组以增速机的形式，在主轴21的驱动下，多级无级变速器组带动飞轮19从低速逐渐向高速旋转，用主轴21多余的能量给飞轮19充电，增加了飞轮19的转速，从而增大其功能；风浪小时，主轴21的转速低于额定转速，第一定速器23的转速高于第一差速器22右半轴的转速，从而带动差速器的行星架齿圈反转。同时，行星架齿圈通过链条、链轮 24带动操控杆2反转，多级无级变速器组以减速机的形式逐渐给飞轮19减速。这时，飞轮的惯量大于当时转速所需要的的能量，能量有剩余，能量又转回主轴21，辅助主轴21转动做功。
97.简言之，调节机构的作用是，主轴21的转速高于额定转速时，差速器自动启动飞轮19进入充电模式，主轴21多余的能量被飞轮19吸收用于充电；主轴 21的转速低于额定转速时，差速器自动启动飞轮19进入放电模式，飞轮19又把储存的能量释放出来辅助主轴21做功。主轴21的转速通过飞轮19充电或放电的调节，保证了主轴21转速始终接近额定转速。
98.如图5所示，所述发电机26与所述主轴21之间还设有终端无级变速器31 和调节机构；所述主轴21与所述终端无级变速器31的从动轮组4一体旋转，终端无级变速器31与连接在所述主轴21之间设有增速器25；所述调节机构设于所述发电机26和所述终端无级变速器31的主动轮组3之间的旋转轴上，包括第二差速器29和第二定速器30；所述第二差速器29的右半轴通过链轮组与所述终端无级变速器31的主动轮组3的旋转轴传动连接，左半轴与所述第二定速器30连接；所述第二差速器29的行星架齿圈通过链轮24与所述终端无级变速器31的操控杆2传动连接。
99.上述调节机构的第二差速器29、第二定速器30等，均与第一差速器22、第一定速器23结构和原理相同。主轴21输出端与增速器25的输入轴连接，终端无级变速器的主动轮组3的旋转轴与增速器25的输出轴连接。
100.主轴21的转速通过飞轮19充放电的调节，只是接近额定转速。由于输入发电机26的转速准许误差相当小，为了尽量调节转速，主轴21的转速通过增速器25增速后进入无级变速器再次调速变速。
101.第二定速器30的转速设为发电机26的额定转速。当终端无级变速器31主动轮组3的旋转轴转速高于额定转速，同时第二差速器29右半轴转速高于第二定速器30转速，从而带动差速器的行星架齿圈正转。行星架齿圈通过链轮24 带动操控杆2正转，终端无级变速器31以减速机形式工作进行减速；当终端无级变速器31主动轮组3的旋转轴转速低于额定转速时，第二定速器30转速高于第二差速器29右半轴转速，从而带动差速器的行星架齿圈反转。同时，行星架齿圈通过链轮24带动操控杆2反转，终端无级变速器31以增速机的形式工作进行增速。
102.而增速器25输入终端无级变速器31的转速，决定了终端无级变速器31主动轮组3的旋转轴转速。转速通过终端无级变速器31和增速器25更进一步地调节，保证了输入发电机26的转速被控制在准许误差范围之内。
103.如图5所示，所述多级无级变速器组或/和所述终端无级变速器31的操控杆2上，设有减速器32；所述减速器32一端与链轮24连接。
104.减速器32与操控器7的减速机作用相同，主要用于与操控杆2的转速相匹配。
105.通过飞轮储能装置在新能源发电领域的有效应用，解决了运动没有规律性和周期性的风能和波浪能发电的具体问题，保证了发电的稳定性，提高发电量。该装置结构简单，并能自动化控制，成本低，易于商业化。
106.所述的差速器，是根据锥形齿轮差速器运转规律来工作的。差速器左半轴反转若干转，右半轴正转左半轴反转的转数，行星轮只自转，不公转，行星架齿圈不转动；差速器左半轴反转若干转，右半轴正转的转数大于左半轴的圈数，行星轮自转并公转，行星架齿圈向右半轴转动的方向转动，即正转；差速器左半轴反转若干转，右半轴正转的转数小于左半轴转的转数，行星轮自转并公转，行星架齿圈向左半轴转动的方向转动，即反转。
107.所述的定速器，可由变速电机与减速机连接组成。变速电机与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴与差速器的左半轴连接。定速器的转速设为需要被自动控制装置额定转速，差速器的行星架齿圈用链条、链轮24与操控杆2连接。被自动控制装置转速超过额定转速，即差速器右半轴转速高于定速器转速。根据差速器运转规律得知：行星架齿圈向右半轴方向转动，即正转，并带动操控杆2正转，无级变速器加速(加挡)；被自动控制装置转速低于额定转速，差速器右半轴转速同样低于定速器转速。根据差速器运转规律得知，行星架齿圈向左半轴转动的方向转动，即反转，并带动操控杆2反转，无级变速器减速(减挡)。
108.需要说明的是，在实际操作中，有的操控杆2正转要求无级变速器增速，有的操控杆2正转要求无级变速器减速。对于操控杆2正转，无级变速器是增速还是减速，可以把操控杆的正旋螺纹和反旋螺纹对调即可解决问题。
109.无级变速器的主动轮组3和从动轮组4，其传动方向可以互换，并非传统意义上必须主动传动或被动传动。
110.上述没有特指的固定连接，可以是铆接、焊接、螺栓联接等连接方式，活动连接，可以是铰接等连接方式。