多级飞轮起动传动发电装置的制作方法

本实用新型是关于发电机的发电技术，特别是关于一种多级飞轮起动传动发电装置。

背景技术：

中国从清朝末期开始用电，至今已经有112多年的历史。自新中国成立后，全国总发电量已达到5.5万千瓦。国务院主管电力单位先后有水力电力部、电力部、水利部、能源部。自2005年开始新的中国电力体制改革，在厂网分开、竞价上网、全国联网、同网同价四句话为总原则指导下，成立了五大发电集团、7家关联公司及两大电网公司(等)。由此，中国电力市场化改革日新月异，发电厂、输电线路、配电网、供电网、(用电网)建设及管理走在世界的前列，特别是我国特高压电网技术已经领先世界且具有知识产权，到2016年完成了电力体制改革的四句话，完成了中国四纵四横为骨架输电网络、形成了坚强电网结构，完成了全国29个省市区村村通电工程。

特高压输电技术目前能够达到1100万千伏电压等级，改变了我们国家电力发电、由运煤改为远距离几千公里外输送电能方式转变。

我国每年发电总量约6万亿千瓦时即6万亿度，销售收入不少于为人民币6万亿元，其中火力发电约占69％，约占4万亿度。

虽然我国的总发电量数字惊人，也带来了显著的经济效益，但是采用的发电模式为传统的火力发电、水利发电、风力发电、核能发电及太阳能发电等发电模式，占用资源多，排放量大，有污染，能耗高。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述问题，本申请的一个目的在于提出一种多级飞轮起动齿轮传动发电装置，以解决飞轮机械惯性能源可传递及持续储蓄问题，同时实现若干个飞轮连接后飞轮惯性能源几何能量倍增，从而实现飞轮惯性能源动力无限产生和无限发电的目的。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种多级飞轮起动传动发电装置，包括：

多级飞轮，包含：至少一个单飞轮及多个飞轮组，相邻级的飞轮通过传动机构连接，实现多级飞轮之间的传动、机械惯性能量倍增传递及存储；

至少一起动机，所述起动机连接至对应的一级飞轮，为飞轮提供动力源，实现飞轮的单级或多级起动；

发电机，通过转子连接最后一级飞轮组，在最后一级飞轮组的带动下进行发电，并输出电能至各起动机及用户。

作为本实用新型的一实施例，所述发电机第一次起动开机时，部分或所有起动机同时起动作为动力源。

作为本实用新型的一实施例，与第一级飞轮连接的起动机为第一级动力源，带动所述第一级飞轮转动，通过传动机构传动，依次带动后续的各级飞轮同向转动，使得最后一级飞轮为所述发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速，所述第一级动力源由持续不断的电源供给。

作为本实用新型的一实施例，当所述发电机发电后，至少保留与第一级飞轮连接的起动机作为动力电源持续不断的运行。

作为本实用新型的一实施例，当最后一级飞轮无法为所述发电机的转子提供以额定功率发电所需的转速时，起动停止运行的起动机。

作为本实用新型的一实施例，所述发电机发出的电能通过所述发电机与配电箱及各起动机组成闭合电路传递给各起动机。

作为本实用新型的一实施例，所述发电机输出的电能经过配电箱、输电线路、配电网变电站、供电网传送至用户。

作为本实用新型的一实施例，所述传动机构为齿轮、皮带、链条或曲柄连杆(双曲柄双连杆)，带动多级飞轮同向旋转。

作为本实用新型的一实施例，所述起动机接入380伏外电源。

作为本实用新型的一实施例，与第一级飞轮连接的起动机功率为2.2千瓦，发电机额定功率为20千瓦或50千瓦。

作为本实用新型的一实施例，后一级飞轮组中主动轮的惯性能与从动轮的惯性能之和为前一级飞轮组中主动轮的惯性能与从动轮的惯性能之和的1.3至1.5倍；所述惯性能为飞轮转速、重量及直径三者的乘积再乘以系数0.1。

作为本实用新型的一实施例，同一级飞轮中飞轮组的从动轮的惯性能为主动轮的惯性能的1倍至1.5倍。

作为本实用新型的一实施例，同一级飞轮中飞轮组的从动轮的惯性能为主动轮的惯性能的1.1、1.2、1.3倍或1.4倍。

作为本实用新型的一实施例，第一级飞轮为单飞轮。

作为本实用新型的一实施例，所述传动机构采用双曲轴及135度至225度设计。

作为本实用新型的一实施例，主动轮一侧及从动轮一侧分别设置连杆。

作为本实用新型的一实施例，起动机配比飞轮直径是起动机直径的2至3倍。

作为本实用新型的一实施例，所述起动机的转速与发电机转速相等。

由以上本实用新型实施例提供的技术方案可见，本实用新型的多级飞轮起动传动发电装置，解决了飞轮机械惯性能源可传递及持续储蓄问题，同时实现了若干个飞轮连接后飞轮惯性能源几何能量倍增，从而实现了飞轮惯性能源动力无限产生和无限发电的目的。本实用新型的多级飞轮起动传动发电装置，还改变了传统的一次性能源发电模式，为节省能源，完成发电机发电开辟了新的有效途径。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的多级飞轮单级起动传动发电装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的多级飞轮起动传动发电装置的结构示意图；

图3为本实用新型是实施例多级飞轮起动传动发电装置对应的发电机输出电能线路图一；

图4为本实用新型是实施例多级飞轮起动传动发电装置对应的发电机输出电能线路图二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种多级飞轮起动传动发电装置，如图1及图2所示，该多级飞轮起动传动发电装置主要包括：多级飞轮(图1及图2中的飞轮1至飞轮4)，至少一起动机(如图1中所示的起动机A及图2中的起动机A至起动机D)、发电机 5及传动机构组件6。

多级飞轮包含：至少一个单飞轮及多个飞轮组，图1及图2仅示出了采用四级飞轮的情况，本实用新型不一次为限。相邻级的飞轮通过传动机机构组件6中对应的传动机构连接，实现多级飞轮之间的传动、机械惯性能量倍增传递及机械惯性能量的存储。

如图1及图2所示，飞轮组包括主动轮11及从动轮12，主动轮11及从动轮12 分别连接有连杆13。

起动机可以为一个或多个，如图1及图2所示，起动机的个数分别为1个及4 个，本实用新型不一次为限。

如图1所示的实施例中，起动机只有一个，即起动机A。起动机A连接至第一级飞轮(图中的飞轮1)，为飞轮1提供动力源(为单飞轮)，飞轮1通过传动机构组件中的各传动机构(传动机构7至传动机构10)依次带动后面的各级飞轮转动，实现了飞轮的起动。

如图2所示的实施例中，起动机有多个，即图中的起动机A至起动机D。多个起动机中，各起动机分别对应连接至对应的一级飞轮，即连接一个单飞轮或飞轮组，各起动机为对应的飞轮提供动力源，实现飞轮的多级起动。需要说明的是，本实施例中，虽然提供的起动机的个数与飞轮的级数对应，但是本实用新型不限于此，起动机的个数可以小于飞轮的级数，或者起动机的个数可以等于飞轮的级数，在实现飞轮多级起动时只起用部分起动机或全部起动机。

图1及图2中，飞轮1和第一组飞轮、第二组飞轮、第三组飞轮共计7个飞轮之间通过齿轮、双曲轴、双连杆等连接传动方式，紧密连接传动各个飞轮机械旋转惯性能量，从而同方向保证持续不断飞轮机械惯性能量传递，持续不断飞轮机械惯性能量传递储能，持续不断飞轮机械惯性能量传递储能倍增目的和结果。

齿轮可以采用齿轮连接传动方式，具有连接传动稳定、机械磨损小、机械损耗小、机械噪音小、传递输出能量损耗小、机械零件寿命长、安全可靠等优点，齿轮可以采用齿轮箱方式放入润滑油润滑，起到了对齿轮充分润滑、时时降温、减少噪音、密闭运行等功效。

第三组飞轮(或最末端飞轮)通过传动装置和发电机转子连接，始终保持发电机转子发电时稳定持续不断所需要的转速。

发电机为交流20千瓦发电机，输出端的输出功率为20千瓦。

本实用新型具体实施时，与第一级飞轮连接的起动机为第一级动力源，带动所述第一级飞轮转动，通过传动机构传动，依次带动后续的各级飞轮同向转动，使得最后一级飞轮为发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速，第一级动力源由持续不断的电源供给。发电机6通过转子连接最后一级飞轮，在最后一级飞轮的带动下进行发电，并输出电能至各起动机及用户。最后一级飞轮(或最末端飞轮)和发电机的转子始终连接，保持发电机转子发电时稳定持续不断所需要的转速。

具体实施时，最后一级飞轮可以为单飞轮，也可以为飞轮组。

本实用新型的多级飞轮起动传动发电装置中，飞轮的数量可以根据具体的工况进行确定。

本实用新型具体实施时，传动机构可以为齿轮、皮带、链条或曲柄连杆(双曲柄双连杆)等。

一实施例中，传动机构为曲柄连杆，通过曲柄连杆带动多级飞轮同向旋转。相邻的飞轮之间通过曲柄连杆连接，实现飞轮之间的传动、机械惯性能量倍增传递及机械惯性能量的存储。如图1及图2所示，与第一级飞轮1连接的起动机A为动力源，带动第一级飞轮1转动，通过曲柄连杆传动，依次带动后续的各级飞轮同向转动，使得最后一级飞轮4为发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速。

具体地，如图1及图2所示，与第一级飞轮1连接的起动机A为动力源，带动第一级飞轮1转动，通过曲柄连杆传动，带动第二级飞轮2做同向高速旋转，高速旋转的第二级飞轮2通过曲柄连杆传动，带动第三级飞轮3做同向高速旋转，高速旋转的第三级飞轮3通过曲柄连杆传动，带动第四级飞轮4做同向高速旋转，使得第四级飞轮4(最后一级飞轮)为发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速。

作为本实用新型的一较佳实施例，传动机构为齿轮，通过齿轮带动多级飞轮同向旋转。与第一级飞轮1连接的起动机为动力源，带动第一级飞轮1转动，通过齿轮传动，依次带动后续的各级飞轮同向转动，使得最后一级飞轮为发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速。与曲柄连杆连接传动方式相比，齿轮连接传动方式更好。采用齿轮连接传动方式，连接传动稳定、机械磨损小、机械损耗小、机械噪音小、传递输出能量损耗小、机械零件寿命长、安全可靠，齿轮采用齿轮箱方式放入润滑油润滑，起到了对齿轮充分润滑、时时降温、减少噪音、密闭运行等功效。所以本实用新型优选采用齿轮连接传动方式，紧密连接传动各个飞轮进机械旋转，实现飞轮的同方向转动，保证飞轮持续不断地进行机械能量传递、进行机械能量传递储存、实现机械能量传递储存及倍增的目的。

后面的描述中，本实用新型仅以齿轮作为传动机构进行说明。

具体地，如图1及图2所示，与第一级飞轮1连接的起动机A为动力源，带动第一级飞轮1转动，通过齿轮传动，带动第二级飞轮2做同向高速旋转，高速旋转的第二级飞轮2通过齿轮传动，带动第三级飞轮3做同向高速旋转，高速旋转的第三级飞轮3通过齿轮传动，带动第四级飞轮4做同向高速旋转，使得第四级飞轮4(最后一级飞轮)为发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速。

一实施例中，对于存在多个起动机的情况(如图2)，发电机第一次起动开机时，可以采用部分起动机同时起动或所有起动机同时起动的方式，部分起动机或所有起动机作为动力源。需要说明的是，如果仅采用一个起动机作为动力源，需要采用与第一级飞轮连接起动机作为动力源。

一实施例中，对于存在多个起动机的情况(如图2)，当发电机发电后，至少保留第一级飞轮连接的起动机作为动力电源持续不断的运行。具体实施时，如果保留第一级飞轮连接的起动机作为动力电源不足以为发电机的转子提供以额定功率发电所需的转速时，可以考虑保留除第一级飞轮连接的起动机以外的至少一个其他起动机作为动力源。

在发电机发电过程中，具体实施时，通过齿轮传动，依次带动后续的各级飞轮同向转动，使得最后一级飞轮为发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速，当最后一级飞轮无法为发电机的转子提供以额定功率发电所需的转速时，启动停止运行的至少一个起动机，补充动能量，为发电机的转子提供以额定功率发电所需的转速。

本实用新型可以采用交流20千瓦至50千瓦飞轮惯性能发电机组，使飞轮连续产生的飞轮惯能不会衰减、能够做到飞轮和各级飞轮组最初设计多大就永远保持多大，通过多个飞轮(包括主动轮及从动轮)连接和同向传递，利用各级飞轮的惯性，能够达到飞轮机械能量传递、飞轮能量储能和飞轮能量储能倍增目的，最终达到发电机转子发电时所需要的转矩功率即惯性能，使发电机能够持续正常发电。

本实用新型是利用了飞轮储能带动发电机进行发电。飞轮储能是利用起动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式，采用物理方法实现储能，突破了化学电池的局限。

在储能时，动能通过电力转换器变换后驱动电机(起动机)运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成动能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中；之后，电机维持一定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信号；释能时，高速旋转的飞轮拖动发电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压(一路通过发电机与配电箱及各起动机组成闭合电路传递给各起动机。另一路经过配电箱、输电线路、配电网变电站、供电网传送至用户)，完成机械能到动能转换释放能量过程。整个飞轮储能系统实现了动能的输入，储存和输出过程。

一实施例中，对于存在多个飞轮组的情况，后一级飞轮组中主动轮的惯性能与从动轮的惯性能之和为前一级飞轮组中主动轮的惯性能与从动轮的惯性能之和的1.3至 1.5倍。其中，惯性能为飞轮转速、重量及直径三者的乘积再乘以系数0.1。

一实施例中，同一级飞轮中飞轮组的从动轮的惯性能为主动轮的惯性能为主动轮的惯性能的1倍至1.5倍，可以使得飞轮惯性能可以最大限度的持续储能。

较佳地，同一级飞轮中飞轮组的从动轮的惯性能为主动轮的惯性能的1.1、1.2、 1.3倍或1.4倍。

飞轮惯性能发电机组的各级飞轮在做圆周转动运动时，可能存在曲轴至飞轮转动的死角(死点)，即反转现象：传动机构传递至下一级飞轮做360度转动运动时，到某一个位置停止转动运动，这个位置为一个死点。对于2冲程的传动机构，一般180 度左右存在一个死点。为了解决该问题，可以采用如下几种方法：

1、传动机构采用双曲轴(即2冲程的传动机构)及135度至225度设计。

2、采用曲轴增大偏心距设计：曲轴偏心距系数为曲轴直径的0.1-0,2。

3、增大齿轮直径的设计。

4、采用双连杆：主动轮一侧设置连杆、从动轮一侧设置连杆。采用飞轮组设计、双曲轴通过齿轮及双连杆传递至飞轮做360度转动运动时，克服了死点，实现防止反转现象。

另外，飞轮主动轮直径和重量可以设计为等于或小于飞轮从动轮直径和重量。

5、飞轮通过双曲轴、双连杆传动并间接使用，能够增加飞轮惯性能的储能储存和惯性能增加。

起动机配比飞轮直径是起动机直径的2至3倍。在起动机功率不变情况下，增加了起动机所带飞轮的惯性能。

一实施例中，起动机的转速与发电机转速相等，有利于飞轮惯性能的运行状态。

在进行每一级飞轮的直径及重量设计时，可以按照飞轮每级惯性能放大比例系数约1.3倍至1.5倍的系数安排，获得每级飞轮惯性能放大系数约为4倍--5倍，从而实现飞轮总惯性能成几何数倍增。

起动机和发电机在设计转子及定子时，可以设计为起动机的直径变粗，发电机的直径变细，从而达到起动机的转矩及惯性能增加，发电机的转矩惯性能减小的结果。

飞轮作为储能装置，为了提高飞轮吸收能量的效率和飞轮释放能量，可以增加飞轮半径，将较重的材料布置在飞轮的外围，并保证足够的刚度，以增大惰转惯量。

一实施例中，单级起动时，起动机可以接入380伏外电源，与第一级飞轮1连接的起动机A功率为2.2千瓦，发电机额定功率为20千瓦。接入380伏外电源的起动机为动力源，带动第一级飞轮1转动，通过齿轮传动，依次带动后续的各级飞轮同向转动，使得最后一级飞轮为额定功率为20千瓦发电机的转子提供可持续不断的发电时所需的转速。此时各级飞轮旋转惯性能量总计已经超过300吨，远远超过20千瓦发电机转子发电时所需要的100吨的旋转惯性能量，因此能轻松带动20千瓦以上发电机组发电。其中，起动机A始终保持持续不断动力电源供给。

一实施例中，多级起动时，为保证最后一级飞轮5带动额定功率为20千瓦发电机的转子正常运转及可持平稳续运转，并保证发电时快速起动、工作稳定及运转安全，多级飞轮可以安装功率为2.2千瓦、3.5千瓦、5.5千瓦及7.5千瓦的起动机同时起动，提供动力源。发电机发电后，2.2千瓦的起动机始终保持持续不断动力电源供给。

发电机发出的电能通过两路传输出去，如图3及图4所示，其中，图3为与图2 所示的多级起动实施例对应的发电机输出电能线路图，其中，图4为与图1所示的单级起动实施例对应的发电机输出电能线路图。其中，发电机发出的电能，一路通过发电机与配电箱及各起动机组成闭合电路传递给图3的起动机及图4各起动机。另一路经过配电箱、输电线路20、配电网变电站、供电网传送至用户。实现了由电能(第一级飞轮的起动机产生的电能)—机械能传递-机械能储存(最后一个飞轮的储能)- 机械能增量(单级起动由投入的2.2千瓦增到20千瓦，多级起动由2.2千瓦、3.5千瓦、5.5千及、7.5千瓦增到20千瓦)---电能增量发电，即，实现了发电机发，电能量转换的全过程和结果，实现了飞轮无限贯性能源发电机无限发电的目的。

飞轮无限惯性能源可以连接到N个飞轮(N可以远大于图1的5)，能够实现连接的各个飞轮在原来旋转惯性能量基础上分别递增到原来旋转惯性能量的多倍(80 倍至100倍)，而且是原始动力输出功率的很多倍(如6倍至8倍)。

实际应用中，完全可以根据需要，无限的配置飞轮连接数量，达到匹配发电机转子发电时所需要的稳定可持续不断旋转惯性能量，从而实现完成不同输出功率的多级飞轮无限贯性能源发电机发电。

本实用新型采用了多级飞轮无限贯性能源发电机组发电模式，改变了传统的火力发电、水利发电、风力发电、核能发电、太阳能发电等发电模式，其占用资源少、无排放、无污染、低能耗，是一项低碳绿色能源革命。

下面说明本实用新型采用交流20千瓦飞轮惯性能发电机组的工作原理、工作过程及飞轮惯性能计算数据技术参数。

1、工作原理

多级飞轮起动传动发电装置(包括单级起动及多级起动)，即多级飞轮贯性能发电机组，成功解决了飞轮机械惯性能可传递及持续储蓄问题，同时解决并实现了若干个飞轮连接后飞轮惯性能储能几何能量倍增，从而实现了飞轮惯性能储能无限产生和无限发电最终目的(飞轮惯性能储能无限产生和无限发电：即根据发电机功率的不同配比起动机数量及飞轮数量等机构，实现不同功率发电机发电的最终目的)。改变了传统的一次性能源发电模式，为节省能源完成发电机发电，开辟了新的有效途径和可能，并且社会实际应用领域广泛。

交流20千瓦飞轮惯性能发电机组由交流20千瓦发电机、配电箱、电源电线等组成，按照不同尺寸大小共配备了7个飞轮(如图2)及4个起动机，2.2千瓦起动机配备1个飞轮。另外，还配备了三组飞轮，第一组飞轮3.5千瓦起动机、第二组飞轮配5.5千瓦起动机、第三组飞轮配7.5千瓦起动机，每组飞轮分为主动飞轮和从动飞轮、飞轮的直径、厚度和重量主动轮等于或小于从动轮，各个飞轮通过双曲轴、齿轮、双连杆等机构装置连接传动至发电机转子直至发电机正常运转发电。

起动机接入380伏外电源，2.2千瓦起动机连配备第一级飞轮(单飞轮1)，第三级飞轮配7.5千瓦起动机，2.2千瓦起动机与7.5千瓦起动机同时起动。或者，起动机接入380伏外电源，2.2千瓦起动机配备第一级飞轮(单飞轮1)、第一组飞轮配3.5 千瓦起动机、第二组飞轮配5.5千瓦起动机及第三组飞轮配7.5千瓦起动机四者同时起动。通过双曲轴、双连杆及齿轮传动连接，带动第一组按照比例放大的惯性飞轮组同向高速运转，运转正常后通过双曲轴、齿轮、双连杆等装置传动连接带动第二组按比例放大的惯性飞轮组同向高速运转。运转正常后通过双曲轴、齿轮、双连杆等装置传动连接，带动第三组按比例放大的惯性飞轮组同向高速运转。以此类推，连接至N 组飞轮，根据发电机功率指标需要按比例放大惯性飞轮组可无限配置飞轮数量，实现了完成飞轮发电机功率无限放大功率发电最终目的。

最后一组(即第三组惯性飞轮组)直接与发电机转子的传动装置连接，当最后一组飞轮组的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，发电机即可按照发电机额定功率指标正常发电。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机，使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出，经配电箱，输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

2、工作过程

多级起动交流20千瓦飞轮发电机组工作过程有三种方案：

(1)起动机接入380伏外电源，2.2千瓦起动机连配备第一级飞轮，和第三组7.5 千瓦起动机连接飞轮同时起动，或2.2千瓦起动机与最后一组飞轮连接的7.5千瓦起动机同时起动，达到准确、快速、稳定起动飞轮发电机的全过程。当最后一组飞轮组的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，即发电机可按照发电机额定功率指标正常发电时，第三组7.5千瓦起动机(或最后一组飞轮连接的起动机) 连接的飞轮停止起动，起动机断电。此时只保留2.2千瓦起动机连接飞轮1有持续不断供给动力电源，保证20千瓦飞轮发电机持续正常工作。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机、使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出、经配电箱、输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

(2)起动机接入380伏外电源，2.2千瓦起动机连配备第一级飞轮，和第三组(或最后一组飞轮连接起动机)7.5千瓦起动机连接飞轮同时起动，达到准确、快速、稳定起动飞轮发电机的全过程。当第三组飞轮(或最后一组飞轮连接的起动机)的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，发电机即可按照发电机额定功率指标正常发电时，始终保持2.2千瓦起动机连接飞轮1和第三组7.5千瓦起动机 ((或最后一组飞轮连接的起动机))有持续不断供给动力电源，保证20千瓦飞轮发电机持续正常工作。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机、使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出、经配电箱、输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

(3)起动机接入380伏外电源，第一级飞轮配备的2.2千瓦起动机、第一组飞轮配3.5千瓦起动机、第二组飞轮配5.5千瓦起动机、第三组飞轮配7.5千瓦起动机同时起动，达到准确、快速、稳定起动飞轮发电机的全过程。

当第三组飞轮即最后一组飞轮组的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，发电机即可按照发电机额定功率指标正常发电时，第一组、第二组、第三组的飞轮连接起动机停止起动，起动机断电。

这时，只保留2.2千瓦起动机连接的第一级飞轮有持续不断供给动力电源，保证 20千瓦飞轮发电机持续正常工作。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机、使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出、经配电箱、输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

20千瓦飞轮发电机组经过综合考量优化设计方案，从而使得飞轮连续产生的飞轮惯性能不会衰减、能够做到飞轮组飞轮惯能最初设计多大就永远保持多大，通过多组飞轮连接、飞轮惯性能够储存增加，同时使得飞轮惯性能实现倍增，最终达到发电机转子发电时所需要的转矩功率即惯性能指标、使发电机能够持续不断按照发电机额定功率正常发电。

3、20千瓦飞轮发电机组飞轮惯性能计算数据技术参数

原动力功率为起动电机2.2千瓦，起动机1500转/分，配飞轮直径0.37米，厚度 0.047米，重量0.0238吨，惯性能1.32吨，17.6马力。

第1组飞轮组：起动电机3.5千瓦，起动机1500转/分，主动轮和从动轮规格一样，直径0.55米，厚度0.07米、总重量0.13吨，总惯性能7.4吨(约97马力)

第2组飞轮：5.5千瓦起动机转速(1500转/分钟)主动轮和从动飞轮规格一样，直径0.825米，厚度0.105米，总重量0.44吨，总惯性能共54.4吨(约716马力)

第3组飞轮：7.5千瓦起动机转速(1500转/分钟)主动轮和从动飞轮规格一样，直径1.238米，厚度0.158米，总重量1.492吨，总惯性能276吨(约3631马力)

运转正常后通过齿轮等机构带动发电机发电。

飞轮发电机组共7个飞轮，第3组飞轮为飞轮发电机主动力飞轮，即第3组飞轮总惯性能是发电机转子发电的主要动力源。

总重量1.492吨，总惯性能276吨(约3631马力)，按每4吨(54马力)总惯性能发电1000瓦＝1千瓦计算，可发电量为69千瓦。

设计上考虑了总惯性能计算上的修正系数为0.33，即飞轮发电机的发电转子发电所需要的总惯性能只用到总惯性能的三分之一，充分保证20千瓦的发电机，发电的输出功率指标数值。

飞轮惯性能发电机实际应用中，考虑到影响惯性能的因素很多，把飞轮惯性能设计为发电机转子发电时所需要转速时惯性能的三倍左右，目的是补偿飞轮连接传动过程中，磨损、热能、空气阻力、角速度、线速度变量参数等全部机械运行中所损耗的惯性能，从而确保发电机转子正常发电时所需要的实际惯性能即具体的马力数值。

上述飞轮、飞轮组的技术参数、计算公式如下：

1、功率P＝飞轮转矩＝惯性能＝飞轮重量0.0238吨×飞轮直径0.37米×飞轮转速 1500/分×系数0.1(0.1-0.3)。

例子：原动力功率为起动电机2.2千瓦，起动机1500转/分，配飞轮直径0.37米，厚度0.047米，重量0.0238吨，惯性能1.32吨(即17.6马力)。

飞轮重量＝比重×体积×系数0.6；

体积＝底面积(3.1416×飞轮半径平方)×高(飞轮厚度)；

系数0.6：(飞轮中心和内径减少重量，实际飞轮重量为0.6)；

系数0.1(是研究飞轮惯性能发电机组飞轮惯性能很保守经验数据、系数的总结，实际计算飞轮惯性能数值约等于总飞轮惯性能的10％)。

上述飞轮惯性能计算公式、技术参数、修正系数，分别为多年研究飞轮惯性能的近似数值经验公式、技术参数、修正系数，与现有惯性能计算公式技术参数没有兼容性，只是适合于飞轮惯性能发电机惯性能发电条件下使用。

下面说明本实用新型采用交流50千瓦飞轮惯性能发电机组的工作原理、工作过程及飞轮惯性能计算数据技术参数。

1、工作原理

多级飞轮起动传动发电装置(包括单级起动及多级起动)，即多级飞轮贯性能发电机组，成功解决了飞轮机械惯性能可传递及持续储蓄问题，同时解决并实现了若干个飞轮连接后飞轮惯性能储能几何能量倍增，从而实现了飞轮惯性能储能无限产生和无限发电最终目的(飞轮惯性能储能无限产生和无限发电：即根据发电机功率的不同配比起动机数量及飞轮数量等机构，实现不同功率发电机发电的最终目的)。改变了传统的一次性能源发电模式，为节省能源完成发电机发电，开辟了新的有效途径和可能，并且社会实际应用领域广泛。

交流50千瓦飞轮惯性能发电机组由交流50千瓦发电机、配电箱、电源电线等组成，按照不同尺寸大小共配备了7个飞轮(如图2)及4个起动机，5.5千瓦起动机配备1个单飞轮。另外，还配备了三组飞轮，第一组飞轮7.5千瓦起动机、第二组飞轮配11千瓦起动机、第三组飞轮配15千瓦起动机，每组飞轮分为主动飞轮和从动飞轮、飞轮的直径、厚度和重量主动轮等于或小于从动轮，各个飞轮通过双曲轴、齿轮、双连杆等机构装置连接传动至发电机转子直至发电机正常运转发电。

起动机接入380伏外电源，5.5千瓦起动机连配备第一级飞轮(单飞轮1)，第三组飞轮配15千瓦起动机，5.5千瓦起动机与15千瓦起动机同时起动。或者，起动机接入380伏外电源，5.5千瓦起动机配备第一级飞轮(单飞轮1)，第一组飞轮配7.5 千瓦起动机，第二组飞轮配11千瓦起动机，第三组级飞轮配15千瓦起动机，同时起动。通过双曲轴、双连杆及齿轮传动连接，带动第一组按照比例放大的惯性飞轮组同向高速运转，运转正常后通过双曲轴、齿轮、双连杆等装置传动连接带动第二组按比例放大的惯性飞轮组同向高速运转。运转正常后通过双曲轴、齿轮、双连杆等装置传动连接，带动第三组按比例放大的惯性飞轮组同向高速运转。以此类推，连接至N 组飞轮，根据发电机功率指标需要按比例放大惯性飞轮组可无限配置飞轮数量，实现了完成飞轮发电机功率无限放大功率发电最终目的。

最后一组(即第三组惯性飞轮组)直接与发电机转子的传动装置连接，当最后一组飞轮组的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，发电机即可按照发电机额定功率指标正常发电。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机，使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出，经配电箱，输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

2、工作过程

多级起动交流50千瓦飞轮发电机组工作过程有三种方案：

(1)起动机接入380伏外电源，5.5千瓦起动机连配备第一级飞轮，和第三组15 千瓦起动机连接飞轮同时起动，达到准确、快速、稳定起动飞轮发电机的全过程。当最后一组飞轮组的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，即发电机可按照发电机额定功率指标正常发电时，第三组15千瓦起动机(或最后一组飞轮连接的起动机)连接的飞轮停止起动，起动机断电。此时只保留5.5千瓦起动机连接飞轮1有持续不断供给动力电源，保证50千瓦飞轮发电机持续正常工作。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机、使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出、经配电箱、输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

(2)起动机接入380伏外电源，5.5千瓦起动机连配备第一级飞轮，和第三组(或最后一组飞轮连接起动机)15千瓦起动机连接飞轮同时起动，达到准确、快速、稳定起动飞轮发电机的全过程。当第三组飞轮(或最后一组飞轮连接的起动机)的惯性能能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，发电机即可按照发电机额定功率指标正常发电时，始终保持5.5千瓦起动机连接飞轮1和第三组飞轮连接的15 千瓦起动机((或最后一组飞轮连接的起动机))有持续不断供给动力电源，保证50 千瓦飞轮发电机持续正常工作。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机、使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出、经配电箱、输电线路、配电电网变电站、供电网、用电客户端。

(3)起动机接入380伏外电源，第一级飞轮配备的5.5千瓦起动机、第一组飞轮(第二级飞轮)配7.5千瓦起动机、第二组飞轮配11千瓦起动机、第三组飞轮配15 千瓦起动机同时起动，达到准确、快速、稳定起动飞轮发电机的全过程。

正常运转的5.5千瓦起动机连接飞轮1和第一组飞轮、第二组飞轮、第三组飞轮即最后一组飞轮组的惯性能始终能够保证发电机转子发电时所需要的转矩即惯性能时，发电机即可按照50千瓦发电机额定功率指标持续正常发电。

始终保持5.5千瓦起动机连接第一级飞轮1第一组飞轮配7.5千瓦起动机，第二组飞轮配11千瓦起动机，第三组飞轮配15千瓦起动机四者有持续不断供给动力电源，实现完成交流50千瓦飞轮发电机组发电最终目的。

发电机通过发电机输出端发出的电能，一路电源至起动机、使起动机始终保持持续不断动力电源供给，形成闭合循环电路。另一路电源通过发电机输出端输出、经配电箱、输电线路、配电电网、供电网、用电客户端。

3、50千瓦飞轮发电机组飞轮惯性能计算数据技术参数

原动力功率为起动电机5.5千瓦，起动机1500转/分，配飞轮直径0.6米，厚度 0.7米，重量0.077吨，惯性能8.38吨(533马力)。

第1组飞轮组：起动电机7.5千瓦，起动机1500转/分，主动轮和从动轮规格一样，直径0.666米，厚度0.08米、总重量0.262吨，总惯性能40吨(约533马力)；

第2组飞轮：11千瓦起动机转速(1500转/分钟)主动轮和从动飞轮规格一样，直径1米，厚度0.12米，总重量0.74吨，总惯性能共111吨(约1480马力)；

第3组飞轮：7.5千瓦起动机转速(1500转/分钟)主动轮和从动飞轮规格一样，直径1.5米，厚度0.18米，总重量1.427吨，总惯性能642吨(约84470马力)；

运转正常后通过齿轮等机构带动发电机发电。

飞轮发电机组共7个飞轮，第3组飞轮为飞轮发电机主动力飞轮，即第3组飞轮总惯性能是发电机转子发电的主要动力源。

总重量1.427吨，总惯性能642吨(约84470马力)，按每4吨(54马力)总惯性能发电1000瓦＝1千瓦计算，可发电量为160千瓦。

设计上考虑了总惯性能计算上的修正系数为0.33，即飞轮发电机的发电转子发电所需要的总惯性能只用到总惯性能的三分之一，充分保证50千瓦的发电机，发电的输出功率指标数值。

飞轮惯性能发电机实际应用中，考虑到影响惯性能的因素很多，把飞轮惯性能设计为发电机转子发电时所需要转速时惯性能的三倍左右，目的是补偿飞轮连接传动过程中，磨损、热能、空气阻力、角速度、线速度变量参数等全部机械运行中所损耗的惯性能，从而确保发电机转子正常发电时所需要的实际惯性能即具体的马力数值。

上述飞轮、飞轮组的技术参数、计算公式如下：

1、功率P＝飞轮转矩＝惯性能＝飞轮重量0.077吨×飞轮直径0.6米×飞轮转速 1500/分×系数0.1(可以为0.1至0.3)。

起动电机5.5千瓦，起动机1500转/分，配飞轮直径0.6米，厚度0.7米，重量 0.77吨，惯性能8.38吨(即111马力)。

飞轮重量＝比重×体积×系数0.6；

体积＝底面积(3.1416×飞轮半径平方)×高(飞轮厚度)；

系数0.6：(飞轮中心和内径减少重量，实际飞轮重量为0.6)；

系数0.1(是研究飞轮惯性能发电机组飞轮惯性能很保守经验数据、系数的总结，实际计算飞轮惯性能数值约等于总飞轮惯性能的10％)。

上述飞轮惯性能计算公式、技术参数、修正系数，分别为多年研究飞轮惯性能的近似数值经验公式、技术参数、修正系数，与现有惯性能计算公式技术参数没有兼容性，只是适合于飞轮惯性能发电机惯性能发电条件下使用。

特别是10万千瓦及以上工业级发电机组发电厂，完成工业化设计，完成工业和信息化部及国家质量监督检疫检验总局等政府职能取证工作，发电机组发电厂产业化、商品化、市场化，实现完成我国发电行业创新产业链中能源结构等方面历史行的巨变。

本实用新型实际应用中，宏观上改变了传统的能源结构，是解决世界上能源危机和能源结构一个较佳方案，本实用新型实际应用领域会很广泛，可以应用到例如汽车领域、舰船领域等。

我国每年生产煤炭约35亿吨，我国火力发电厂每使用约350克煤炭发一度电，我国每年火力发电量使用煤炭约16亿吨，一吨煤炭燃烧生产电力能源释放排出二氧化碳约2.7吨，我国全年火力发电及煤炭燃烧生产电力能源释放排出的二氧化碳约42 亿吨，这是我国电力行业火力发电带来的负面效应，惊人的数字背后、二氧化碳排放是大气中pm2.5等有害气体排放的最大贡献者，本实用新型可以解决该问题。

我国是全球180多个国家《京都议定书》缔约方之一，清洁发展机制，努力做好在--能源---燃料燃烧----能源工业减少排放单位是应尽的义务和责任。

我国是2009年《哥本哈根协议》的签署协议国，180多个国家承诺到2050年在全球共同的减排目标上，在1990年基础上，到2050年，全球共同减排目标则列出了 50％、85％和95％三个目标，本实用新型可以实现该目标。

而发展中国家作为一个整体，需要在1990年基础上，到2050年，减排75％～85％，最少80％～95％或超过95％。

我国发电产业链中，五大发电集团等发电企业，发电机组发电厂部分改造或全部使用飞轮及多级飞轮无限贯性能源发电机组发电厂的成套设备，从而使现有发电厂在全部发电过程中，占用土地资源等资源的减少，发电总成本减少，劳动生产率提高，经济效益提高，使用煤炭减少，二氧化碳等项指标排放直播减少，从而使发电全行业经济效益剧增，使节能、减排偏好指标达到极限值，综合经济效益最好。

本实用新型可以广泛应用于如下方面，具备广阔的应用场景

1)工厂、医院、学校、社区、岛屿、部队营房、发电厂租赁市场等；

2)社会上许多柴油发电机组厂家，通过改造方式和直接生产使用方式实现；

3)市场主体投资自建自备发电机或投资自建经营发电厂；

4)军民融合市场、投资自建部队、边远哨所经营发电厂、舰船上；

使用本实用新型的装置，最终全国电力电能产品销售价格会下降，普惠了全社会用电各个环节，全社会企业经营运营成本降低，全社会的机会成本降低，全社会实际经营经济效益特别显著。

特别是欧美发达国家等国际市场销售使用本实用新型的装置，运营成本将会降低，经济效益将显著提升，社会效益将会日益优良。

本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。