用于产生能量的设备的制作方法

本发明大体涉及一种用于产生能量的设备，所述能够通常呈电力的形式。

背景技术：

存在本领域中已知的多种飞轮电力发生器。这些电力发生器通常包括被布置为使飞轮旋转的起动马达，所述飞轮继而驱动发电机以用于产生电功率。美国专利公布号2007/0120430描述一种此现有技术类型的电力发生器，所述电力发生器包括与在预定旋转次数后驱动飞轮的磁路中的电脉冲固定电磁铁配合的一系列永磁体。飞轮耦接到发电机，所述发电机将电脉冲施加到固定电磁铁，直到飞轮达到足够的速度并在其自身惯性下继续旋转。飞轮以约400rpm的相对高速旋转。美国专利号6,624,542描述另一种现有技术的电力发生器，所述电力发生器具有设计来将飞轮加速到全速的马达，其中其旋转惯性在相关联发生器中转换为电功率。为了在高达40,000rpm的高运行速度下有效地运行发生器，所述电力发生器包括设计来吸收在飞轮电源的放电期间所产生的热量的冷却系统。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种用于产生能量的设备，其包括：

飞轮组件，所述飞轮组件被布置用于旋转；

驱动装置，所述驱动装置操作性地耦接到所述飞轮组件，所述驱动装置包括偏置装置，所述偏置装置连接到致动器，所述致动器被布置为将所述偏置装置偏置，从而在所述偏置装置中提供储存能量；

传动装置，所述传动装置耦接在所述飞轮组件与所述偏置装置之间，其中从所述偏置装置释放所述储存能量提供驱动力，所述驱动力驱动所述传动装置以实现所述飞轮组件的旋转，从而获得动量；

提取装置，所述提取装置操作性地耦接到所述飞轮组件以便快速提取所述飞轮组件的所述动量；

能量发生器，所述能量发生器与所述提取装置相关联以用于从所述飞轮组件的所述快速提取的动量产生能量。

优选地，所述致动器包括耦接到所述偏置装置的驱动马达，所述偏置装置在所述驱动马达的影响下偏置，由此在所述偏置装置中提供所述储存能量。更优选地，所述偏置装置包括耦接到所述驱动马达的弹簧，所述驱动马达旋转以对所述弹簧施加应力，由此提供储存弹簧能量，所述储存弹簧能量在释放时提供所述偏置装置的所述驱动力。甚至更优选地，所述弹簧是连接到所述传动装置的扭力弹簧组件，所述扭力弹簧组件包括扭力弹簧，所述扭力弹簧被配置成通过所述驱动马达相对于所述传动装置缠绕以用于对所述扭力弹簧施加应力，所述扭力弹簧被布置为释放其储存弹簧能量，由此提供用于使所述飞轮组件旋转的所述驱动力。甚至还更优选地，所述弹簧是连接到所述传动装置的恒定扭矩弹簧组件，所述恒定扭矩弹簧组件包括恒定扭矩弹簧，所述恒定扭矩弹簧被配置成通过所述驱动马达相对于所述传动装置缠绕以用于对所述恒定扭矩弹簧施加应力，所述恒定扭矩弹簧被布置为释放其储存弹簧能量，由此提供用于使所述飞轮组件旋转的所述驱动力。还更优选地，所述驱动马达被设计为在减少的时间段内将所述偏置装置快速偏置，以在所述偏置装置中提供所述储存弹簧能量。

优选地，所述偏置装置被设计为通过所述驱动马达偏置相对于能用所述偏置装置实现的最大位移的减小的位移。更优选地，所述偏置装置被设计为在连续阶段中偏置所述减小的位移。甚至更优选地，所述偏置装置被设计为在所述偏置装置在所述连续阶段中的前一阶段中基本上完全松弛之前，在后一阶段中偏置所述减小的位移。

优选地，所述传动装置包括驱动联轴器，所述驱动联轴器连接在所述偏置装置与所述飞轮组件之间以使所述飞轮组件旋转。更优选地，所述驱动联轴器包括围绕所述偏置装置和所述飞轮组件的外围缠绕的连续驱动带。替代地，所述驱动带围绕所述偏置装置和与所述飞轮组件相关联的相对小直径的主轴缠绕。甚至更优选地，所述驱动装置还包括驱动离合器，所述驱动离合器操作性地耦接到所述偏置装置，以使所述偏置装置在所述偏置装置中的所述储存能量至少被显著释放的基本上同时或在此之后不久与所述致动器或所述传动装置脱离，从而允许所述飞轮组件独立于所述致动器继续旋转。

优选地，所述提取装置包括提取联轴器组件，所述提取联轴器组件被布置为与所述飞轮组件配合以便使所述能量发生器相对于所述飞轮组件快速旋转。更优选地，所述能量发生器是电磁式发生器，所述电磁式发生器包括转子，所述转子安装在定子内，所述定子和所述转子一起配合以在所述转子的快速旋转下产生电力，所述转子操作性地连接到所述提取装置。甚至更优选地，所述提取装置还包括缓冲器，所述缓冲器布置在所述提取联轴器组件与所述转子之间以在提取所述飞轮组件的所述动量时使所述转子逐渐加速以快速旋转。还更优选地，所述提取联轴器组件包括围绕所述飞轮组件外围缠绕的连续提取带以及与所述转子相关联的相对小直径滑轮，所述滑轮相对于所述转子被配置用于其快速旋转。甚至还更优选地，所述电磁式发生器操作性地耦接到所述驱动装置的所述致动器，由此使由所述电磁式发生器产生的所述电力再循环以向所述致动器供电。甚至还更优选地，所述电磁式发生器与用于储存由所述发生器产生的所述电力的一个或多个电容器相关联，所述电容器与一个或多个电池相关联，所述一个或多个电池由所述储存电力充电并且被布置为向所述致动器供电。

优选地，所述提取装置还包括提取离合器，所述提取离合器操作性地耦接到所述提取联轴器组件，以使所述飞轮组件或所述能量发生器在所述传动装置实现所述飞轮组件的旋转时与所述提取联轴器组件脱离，从而允许通过所述传动装置使所述飞轮组件独立于所述提取装置旋转。更优选地，所述提取联轴器组件被布置为一旦所述飞轮组件已建立足够的动量，就与所述飞轮组件或所述能量发生器接合以便提取所述飞轮组件动量。

优选地，所述提取联轴器组件包括齿轮组件，所述齿轮组件操作性地耦接到所述飞轮组件和所述能量发生器以增大所述发生器相对于所述飞轮组件的旋转速度。更优选地，所述齿轮组件包括无级变速器。

优选地，所述设备还包括包含流体的外腔室，所述飞轮组件被容纳以便在所述外腔室内旋转并且被设计用于基本上中性漂浮在所述外腔室中所包含的所述流体内。更优选地，所述飞轮组件包括其内安装有飞轮的漂浮收容器，所述漂浮收容器充分漂浮以确保所述飞轮组件基本上中性漂浮在所述外腔室中所包含的所述流体内。还更优选地，所述飞轮由相对致密的材料构成并且具有基本上超环面形状。甚至更优选地，所述漂浮收容器的形状呈基本上圆柱形滚筒的形式。

优选地，所述飞轮组件包括连接到飞轮的旋转构件，所述旋转构件操作性地耦接到所述驱动装置和所述提取装置两者。更优选地，所述飞轮包括轴和多个枢转臂，所述轴基本上垂直定向并且同轴地固定到所述旋转构件，每个枢转臂在或邻近一个端部处枢转地耦接到所述轴。甚至更优选地，所述飞轮还包括多个加重元件，所述加重元件连接到所述多个枢转臂各自的相反端。

优选地，所述设备是彼此联网的多个所述设备中的一个。

根据本发明的第二方面，提供一种用于产生能量的方法，所述方法包括以下步骤：

致动与飞轮组件相关联的偏置装置，所述偏置装置的所述致动将所述偏置装置偏置，由此在所述偏置装置中提供储存能量；

释放所述偏置装置中的所述储存能量来向所述飞轮组件提供驱动力以实现所述飞轮组件的旋转，从而获得动量；

快速提取所述飞轮组件的所述动量；

通过能量发生器产生能量，所述能量发生器被布置为利用所述飞轮组件的所述快速提取的动量。

优选地，与所述偏置装置在延长的时间段内的相对缓慢的偏置相比，所述偏置装置的致动在减少的时间段内快速执行以在所述偏置装置中提供所述储存能量。更优选地，所述偏置装置偏置相对于接近能用所述偏置装置实现的最大位移的减小的位移。还更优选地，所述偏置装置在连续阶段中偏置所述减小的位移。甚至还更优选地，在所述偏置装置在所述连续阶段的前一阶段中基本上完全松弛之前，所述偏置装置在后一阶段中偏置所述减小的位移。

优选地，所述释放所述偏置装置中的所述储存能量的步骤涉及使所述偏置装置在所述偏置装置中的所述储存能量显著释放的基本上同时或在此之后不久与相关联致动器或传动装置脱离，从而允许所述飞轮组件继续旋转。

优选地，所述快速提取所述飞轮组件的所述动量的步骤涉及使所述能量发生器相对于所述飞轮组件快速旋转。更优选地，所述能量发生器相对于所述飞轮组件的所述旋转速度的比率为至少约100:1。甚至更优选地，所述能量发生器逐渐加速以便相对于所述飞轮组件快速旋转。

优选地，从所述能量发生器产生的所述能量再循环以用于致动所述偏置装置，从而在所述偏置装置中提供所述储存能量。

优选地，所述方法还包括：将所述飞轮组件的所述旋转速度调控在基本上恒定的速度下的步骤。

附图说明

为了实现对本发明的本质的更透彻理解，现在将仅通过实例的方式参考附图描述用于产生能量的设备的若干实施方案，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施方案的用于产生能量的设备的总体布置的透视图；

图2和图3是取自图1的实施方案的设备的驱动装置和部分传动装置的放大透视图；

图4是取自图2和图3的实施方案的包括偏置装置和致动器的驱动装置的示意图；

图5是取自图1的实施方案的设备的提取装置和能量发生器的透视图；

图6是根据本发明的用于产生能量的设备的第二实施方案的示意图；

图7是根据本发明的用于产生能量的设备的第三实施方案的示意图；

图8是包括替代偏置装置和致动器的替代驱动装置的示意图；

图9是在图1至图5的设备的背景下的图8的替代驱动装置的透视图；

图10是根据本发明的用于产生能量的设备的第四实施方案的示意图。

具体实施方式

如图1所示，存在根据本发明的第一实施方案的用于产生能量的设备10，所述能量通常呈电能或电力的形式。设备10用于产生电力并且通常包括飞轮组件12；驱动装置14，所述驱动装置14操作性地耦接到飞轮组件12；以及能量发生器16，所述能量发生器16通过提取装置18操作性地耦接到飞轮组件12。该实施方案的驱动装置14包括偏置装置20，所述偏置装置20连接到致动器22，所述致动器22被布置为在偏置装置20中提供储存能量。该实施方案的设备10还包括传动装置24，所述传动装置24耦接在飞轮组件12与偏置装置20之间，其中从偏置装置20释放储存能量提供驱动力，所述驱动力实现飞轮组件12的旋转，从而获得动量。提取装置18被布置用于快速提取飞轮组件12的动量。能量发生器16从飞轮组件12的快速提取的动量产生能量或在这种情况下产生电力。

在该实施方案中，设备10还包括外腔室26，飞轮组件12容纳在所述外腔室26内以便旋转。外腔室26为棱柱形或立方形，并且被设计为容纳流体28，飞轮组件12至少部分地浸没在所述流体28内。该实施方案中的飞轮组件12包括其内安装有飞轮32的漂浮收容器30。飞轮32的形状基本上是超环面的并且由诸如钢的相对致密的材料构成。飞轮32具有相对大的质量，从而在旋转时提供显著的惯性并且以相对低的旋转速度传递相对大的动量。漂浮收容器30呈圆柱形滚筒的形式并且被设计成使得飞轮组件12基本上中性漂浮在外腔室26的流体28内。即，圆柱形滚筒30的浮力在很大程度上抵消飞轮32的重力，从而为飞轮组件12提供基本上中性的浮力。外腔室26内流体28的比重将影响圆柱形滚筒30的所需浮力，以针对飞轮组件12实现中性浮力。例如，较高比重的流体对漂浮滚筒30的依赖较小(具有较小的体积)和/或将在保持中性浮力的同时承受较重的飞轮32。

在此实例中，超环面形飞轮32通过飞轮轴34轴向固定在漂浮收容器内。漂浮收容器或滚筒30包括一对轴承元件36a和36b，所述轴承元件36a和36b与飞轮轴34轴向对准并且分别安装到漂浮滚筒30的相对面38a和38b上。轴承元件36a/b旋转地安装到固定到外腔室26的相对的相应内面42a和42b的对应轴承元件40a和40b上。飞轮组件12因此在外腔室26内自由旋转，并且在中性浮力下，飞轮组件12很可能将向轴承元件36a/40a和36b/40b施加最小负载和摩擦。

如图2和图3最佳所示，该实施方案的驱动装置14包括连接到呈电动马达23形式的致动器22的呈螺旋扭力弹簧21形式的偏置装置20。马达23由电池44供电，以便使扭力弹簧21从其中心轴线旋转，从而对弹簧21施加压力，进而提供储存弹簧能量。应当理解，对电池44进行充分充电以在将扭力弹簧21偏置时初步向电动马达23供电，从而启动设备10的运行。该实施方案的传动装置24包括呈连续驱动带25形式的驱动联轴器。驱动带25围绕扭力弹簧21和飞轮组件12缠绕，其中从扭力弹簧21释放储存能量提供驱动力来：

1.提供扭力弹簧21的驱动运动，或者在此实例中提供扭力弹簧21的旋转；

2.扭力弹簧21的此旋转驱动与其配合的驱动带25；

3.驱动带25驱动也与其配合的飞轮组件12。

如图4所示，螺旋扭力弹簧21是扭矩弹簧组件48的一部分，扭力弹簧21安装在所述扭力弹簧组件内。扭力弹簧21轴向地容纳在弹簧组件48的圆柱形外壳50内。扭力弹簧21的外端区域52固定在圆柱形外壳50的内部，而弹簧21的内端区域54连接到马达23的轴56。图4示出为了提供储存能量而将扭力弹簧21偏置并且随后从扭力弹簧21释放所述储存能量作为驱动力的以下事件：

1.在图4(a)中，马达23在一个方向上旋转，从而对扭力弹簧21逐渐施加压力使其从其相对松弛状态到图4(b)中的其完全受应力状态。

2.在图4(b)与图4(c)之间，受应力扭力弹簧21在预定拉力下释放其储存弹簧能量，从而通过使圆柱形外壳50在所述一个方向上旋转来提供驱动力，直到受应力扭力弹簧21释放其储存弹簧能量中的至少一部分。

如图1和图4最佳所示，驱动马达23被致动或供电，以便使扭力弹簧21在减少的时间段内快速偏置或受应力。应当理解，在图4(a)与图4(b)之间发生的此减少或缩短的时段有效地提高在对弹簧21施加应力并因此提供储存弹簧能量时的驱动操作的综合效率。减少的时间段可以变化，并且很大程度上取决于扭力弹簧21的弹簧常数和由马达23提供的扭矩。在此实例中，相对短的时间段预期不超过约5秒。这意味着驱动马达23是间歇地供电或循环，以仅在将弹簧21偏置或张紧的过程中旋转。随后释放储存能量以提供使弹簧组件48旋转的驱动力在图4b和图4c所示的阶段之间发生。

在该实施方案中，扭力弹簧21还被设计为通过驱动马达23偏置减小的旋转位移。这意味着扭力弹簧21的旋转位移仅为扭矩弹簧在其弹性范围内可实现的最大旋转位移的一小部分。应当理解，此减小的位移有效地进一步提高在对弹簧21施加应力并因此提供储存弹簧能量时的驱动操作的综合效率。

图4中的扭力弹簧21或其他偏置装置可分阶段受应力和释放，而不是单个循环或脉冲。在此变型中，在弹簧21从前一阶段未完全松弛的情况下，弹簧21可在后一阶段中受应力。应当理解，扭力弹簧21特别是在此阶段的操作模式下更高效。在未示出的替代布置中，驱动带围绕扭力弹簧组件或其他偏置装置以及与飞轮组件相关联的相对小直径的主轴缠绕。在该替代实施方案中，应当理解，对于扭力弹簧组件的给定旋转位移，飞轮组件的旋转行进大于优选实施方案。还应当理解，与优选实施方案的大直径飞轮组件相比，扭力弹簧组件在驱动小直径主轴时施加的扭矩更小。

如在图1和图4的上下文中所设想的，可对设备10进行修改以提高由驱动装置14驱动飞轮组件12的机械效率。此修改通常将涉及增大由偏置装置20向飞轮组件12提供的传动比(杠杆或放大)。在优选的实施方案的上下文中，增加的齿轮装置增大由弹簧组件48提供的驱动力，以使飞轮组件12以给定旋转速度旋转。因此，弹簧组件48的旋转速度由与增大的传动比近似成比例的系数增大。此增加的齿轮装置可以通过与偏置装置20相关联的或至少部分地形成传动装置24的啮合齿轮或滑轮组支点布置来实现。

在优选的实施方案的此修改中，弹簧组件48将在减少的时间段内以增大的旋转速度释放其储存能量。减少的时间将与由增大的传动比实现的弹簧组件48的增大的旋转速度近似成反比例。这意味着由弹簧组件48或其他偏置装置提供的驱动力随齿轮装置的增加而按比例放大。在快速提取其动量之前，需要较短时间段的驱动力来使飞轮组件旋转。近似而言，如果传动比增大了2倍，则弹簧组件48的驱动力和旋转速度将增大2倍，并且弹簧组件48将释放其储存弹簧能量从而提供驱动力达约一半时间段(与无增加的齿轮装置的设备相比)。这意味着在给定时间段内，可以在优选的实施方案的具有更多循环的诸如48的弹簧组件的此齿轮修改的设备中来实现另外的能量效率(与无齿轮装置的设备相比)。

虽然在该实施方案中未示出或包括，驱动装置14还可包括驱动离合器，所述驱动离合器被设计为使偏置装置20在偏置装置中的储存能量至少被显著释放的基本上同时或在此之后不久与致动器22脱离。此脱离可能与图4(c)中扭力弹簧21处于其相对松弛状态同时或稍晚发生。此通过驱动离合器的脱离允许扭力弹簧21在没有驱动马达23的牵引的情况下独立于致动器22继续旋转。替代地，在循环中的此阶段处，扭力弹簧21可以从传动装置24释放或脱离。

扭力弹簧可以是共享公共致动器的一组扭力弹簧中的一个。弹簧可与固定到所述弹簧中的每一个的致动器的驱动轴并联布置，其中致动器的致动同时使弹簧组偏置或受应力。然后，并联弹簧一起释放其储存能量，以向飞轮组件提供驱动力。替代地，弹簧可与仅固定到弹簧中的一个的致动器的驱动轴串联布置，其中相邻的弹簧彼此连接。串联弹簧连续释放其储存弹簧能量，以向飞轮组件提供驱动力。此同时或分阶段释放储存弹簧能量增大驱动力或飞轮组件的旋转行进，以便增加飞轮组件的动量，之后快速提取此动量。

图5示出能量发生器16以及设备10的该实施方案的部分提取装置18。发生器16呈电磁式发生器17形式，所述电磁式发生器17包括安装在定子内的转子(两者均未示出)。转子包括转子轴58，所述转子轴58轴向固定到小直径转子滑轮60。该实施方案的提取装置18包括提取联轴器组件，所述提取联轴器组件呈围绕转子滑轮60和大直径飞轮组件12缠绕的连续提取带19形式。因此，提取装置18被配置为快速提取飞轮组件12的动量。提取联轴器组件还可以包括齿轮组件(未示出)，所述齿轮组件操作性地耦接到飞轮组件12和能量发生器16，以增大发生器16的旋转速度。相对于飞轮组件12的速度的增大可由包括无级变速器(未示出)的多种常规齿轮组件中的一种来实现。无级变速器不仅增大发生器16的旋转速度，而且在提取装置18与发生器16的转子之间初步提供缓冲器。将在之后更加详细描述的此缓冲器为在提取飞轮组件12的动量时使发生器16的转子逐渐加速以快速旋转提供缓冲。

通常，提取装置18或更具体地，提取联轴器组件在飞轮组件12受到驱动装置14的影响时与飞轮组件12或发生器16脱离。一旦飞轮组件12已建立足够的动量并且例如正滑行时，提取联轴器组件就被布置为与飞轮组件12或发生器16接合。提取装置18可包括用于此目的的提取离合器(未示出)。在此实例中，转子滑轮60相对于飞轮组件12的旋转速度预期为约100:1的比率。这意味着对于具有约60至120rpm的旋转速度的飞轮组件12，电磁式发生器16的转子滑轮和相关联转子将以约6000至12000rpm旋转。

电磁式发生器16呈交流发生器形式，所述交流发生器在转子滑轮60和相关联转子旋转时以常规方式产生电力。在该实施方案中，电力储存在一个或多个电容器(诸如64)中。应当理解，电容器64特别适合于储存在电磁式发生器16相对快速旋转时产生的电力。虽然未示出，但是由发生器16产生的或储存在电容器64内的电力可以在设备10的闭环配置中再循环以向驱动装置14的致动器22供电。在前述图的实施方案中，致动器22通过电池44供电，所述电池44利用由发生器16产生的或储存在电容器64中的电力进行再充电。

飞轮组件12的浮力滚筒30包括与漂浮滚筒30一体形成的一对相对大的滑轮66和68。诸如66的滑轮位于漂浮滚筒30的中心，并且每个滑轮由大致位于漂浮滚筒30周围的相对的一对连续轨道70a和70b形成。驱动带25接合或缠绕滑轮66中的一个，而驱动带19缠绕另一个滑轮68。驱动带25和从动带19充分张紧以提供飞轮组件12和发生器16的所需旋转。驱动带25和/或从动带19可以是带肋的或有齿的，以便充分夹紧或接合其相关联旋转部件。

设备10可根据其将被应用到的功率要求而放大或缩小。设备10可以是相同或不同比例或大小但彼此联网的多个设备中的一个。联网设备的特定配置可以变化，但包括以分支布置配置的设备。优选的实施方案的飞轮组件12可由驱动装置14的模块化形式驱动，所述驱动装置14包括通过公共传动装置24操作性地耦接到飞轮组件12的多个偏置装置/致动器模块。预期飞轮组件12的质量决定驱动飞轮组件12所需的偏置装置/致动器模块的数量或比例。预期偏置装置/致动器模块在运行中是分阶段或连续的，从而释放偏置装置中的储存能量以提供足以使飞轮组件12旋转的驱动力。类似地，可提供能量发生器16作为操作性地耦接到公共提取装置18的多个电磁式发生器模块。发生器模块可同时产生电力或以连续阶段或循环同步产生电力。

在设备10的该实施方案的变型中，提取装置18可包括缓冲器(未示出)，所述缓冲器布置在提取装置18与发生器16的转子之间。所述缓冲器可呈诸如图4的弹簧组件的扭力弹簧的形式，所述扭力弹簧在这种情况下被设计为在提取飞轮组件12的动量时使发生器16的转子逐渐加速以快速旋转。在此变型中，从动带19缠绕圆柱形外壳50，所述圆柱形外壳50相当于前述实施方案的转子滑轮60。扭力弹簧21的内端区域54凭借以下耦接到转子轴58：

1.在从动带19的影响下，外壳50的初始旋转使弹簧21在转子轴58不旋转的情况下变形；

2.弹簧21在阈值张力下启动转子轴58的旋转，所述转子轴58在其旋转时逐渐加速；

3.扭力弹簧21达到其变形极限，在此阶段转子轴58已加速到基本上等于圆柱形外壳50的旋转速度的旋转速度。

图6和图7示意性地示出用于产生能量的设备的第二实施方案和第三实施方案。两种情况下的设备实际上与图1至图5的前述实施方案的设备10相同。为了易于参考并且为了避免重复，具有附加“0”或“00”的相同附图标记用于对应的部件。例如，图6的实施方案的飞轮组件被指定为120并且图7的飞轮组件被指定为1200。

在图6的第二实施方案中，驱动装置140包括致动器220，所述致动器220通过中间离合器110耦接到偏置装置200。该实施方案中的致动器220呈旋转涡轮270形式，所述旋转涡轮270诸如存在于燃煤电厂290中。涡轮220通过离合器110驱动偏置装置200旋转。设备100在构造上与前述实施方案类似，除了不存在对利用由发生器160产生的电力来向致动器220供电的需求。设备100可包括齿轮组件102，所述齿轮组件102操作性地耦接到发生器160并由提取装置180驱动。齿轮组件102可包括诸如前述实施方案中所述的缓冲器或与之配合。因此，该实施方案的设备100具有开环配置，其中所产生的能量或电力可用于其他地方的消耗。

在图7的第三实施方案中，驱动装置1400在构造上类似于第一实施方案，除了在这种情况下，电池4400通过电网4500的电力进行再充电。电力是由与设备1000本地的燃煤电厂2900相关联的化石燃料或其他发生器4700或者变电站产生的。因此，设备1000具有产生用于其他地方消耗的电力的开环配置。因此，设备可以能够改造为发电厂或变电站的能量模块的形式提供，包括不可再生能源，诸如化石燃料和铀。替代地，设备可呈能够改造为发电厂或变电站的能量模块的形式，包括可再生能源，诸如太阳、风、海浪、水力、生物质、潮汐或地热源。

设备在其构造方面可变化，只要驱动装置可包括：

1)弹性柔性细长构件，而不是优选的实施方案的扭力弹簧；

2)线性螺旋弹簧，所述线性螺旋弹簧用于在线性作用下拉伸或压缩而不是扭力弹簧的旋转变形；

3)液压驱动或气动驱动装置，而不是优选的实施方案的电动马达。

传动装置和/或提取装置可包括啮合齿轮或操作性地耦接到飞轮组件的其他机械装置。替代地，连续带可以用连续链条替代。飞轮组件可以以其旋转轴线竖直而不是水平的方式来定向。优选的实施方案的外腔室在其顶部处可以是开放棱柱形，其中底部腔室部分地呈圆柱形或与漂浮收容器互补。在不存在外腔室和漂浮收容器时，飞轮组件可以由磁性轴承或其他轴承支撑以旋转。

在另一个实施方案中，并且如图8所示，偏置装置可包括包括在弹簧组件82中的恒定扭矩弹簧80。弹簧组件82还包括内壳体84和外壳体90，所述内壳体84固定到马达88的轴86，所述外壳体90锚固到扭矩弹簧80的最外圈。内壳体84被锚固到扭矩弹簧80的最内圈，使得马达88的致动和相关联轴86的旋转实现对扭矩弹簧80施加应力。图8示出为了提供储存能量而将扭矩弹簧80偏置并且随后从扭矩弹簧80释放所述储存能量作为驱动力的以下事件顺序：

1.在图8(a)中，马达88在一个方向上旋转，从而对扭矩弹簧80逐渐施加压力使其从其松弛状态到图8(b)中的其完全受应力状态。

2.在图8(b)与图8(c)之间，受应力扭矩弹簧80在扭矩弹簧80的预定时间或位移下释放其储存弹簧能量，从而通过使外壳体90在所述一个方向上旋转来提供驱动力，直到受应力扭矩弹簧80释放其基本上全部的储存弹簧能量。

图9示出在图1至图5的设备的情况下包括弹簧组件82的替代驱动装置。为了易于参考，除了恒定扭矩弹簧组件82的各种部件外，我们对设备10使用了相同附图标记。

图10是根据本发明的设备10000的第四实施方案的示意图。应当理解，设备10000包括与第一实施方案相同的驱动装置14000和能量发生器16000，并因此这些部件没有详细说明。飞轮组件12000可以按照第一实施方案被封闭在漂浮收容器中以便在流体外腔室中旋转，或者替代地飞轮组件可以不包括这些另外的特征并且只在大气空间中旋转。为了易于参考并且为了避免重复，相同附图标记用于该替代设备10000的相同部件。

设备10000主要偏离前述实施方案，只要飞轮组件12000包括同轴地连接到第二飞轮11000的呈第一飞轮32000形式的旋转构件。在该实施方案中，第二飞轮11000包括轴向地固定到第一飞轮32000并且基本上竖直定向的飞轮轴13000。第二飞轮11000呈调速飞轮的形式，所述调速飞轮包括枢转地连接到飞轮轴13000的上部区域的多个飞轮臂，诸如15000a和15000b。枢转臂15000a/b在其自由端或远端处通过相应的飞轮配重17000a/b进行配重。在运行中，第一飞轮32000通过驱动装置14000旋转，其中：

1.飞轮臂15000a/b在与飞轮轴13000的径向距离增大时逐渐上升，从而使调速飞轮11000的旋转动量增大；

2.飞轮臂15000a/b根据配重17000a/b和第一飞轮32000的旋转速度而达到预定高度，这利用了驱动装置14000的呈重力势能和旋转动量的形式的输入能量。

第二飞轮或调速飞轮11000还有效地与第一飞轮32000配合，以在很大程度上根据飞轮组件12000的构造将飞轮组件12000的旋转速度调节在基本上恒定的速度下。因此，调速飞轮11000控制飞轮组件12000的旋转的方式是动态的。

该实施方案的飞轮组件12000的第一飞轮32000通过连续驱动带25000耦接到驱动装置14000，并且第一飞轮32000通过连续提取带19000耦接到能量发生器16000。

因此，设备10000在其提取阶段快速提取飞轮组件12000的动量。在提取阶段中，调速飞轮11000的飞轮臂15000a/b逐渐朝飞轮轴13000下降，从而增大飞轮组件12000的旋转速度，否则其可变慢。因此，在此提取阶段期间，调速飞轮11000将飞轮组件12000的旋转保持在基本上恒定的旋转速度下。还应当理解，与本发明的前述实施方案相比，调速组件11000在其驱动和提取阶段保持飞轮组件12000的基本上恒定的旋转速度时提供提高的效率。第一飞轮32000的大小和质量可以从前述实施方案中减小，前提是当飞轮臂15000a/b下降并且飞轮组件12000的动量被快速提取时，调速飞轮11000促进飞轮组件12000的旋转。在替代实施方案中，旋转构件可在其实际上不用作飞轮的情况下具有减小的质量，在这种情况下，飞轮组件12000限于仅呈调速飞轮11000形式的单个飞轮。在此变型中，旋转构件可以是旋转平台的形式，其支撑调速飞轮11000并且提供驱动带25000与提取带19000的耦接。

在前述实施方案中的每一个中，并且根据本发明的另一个方面，提供一种用于产生能量的方法。在第一实施方案的上下文中的方法涉及以下一般步骤：

1.致动与飞轮组件12相关联的偏置装置20，所述致动在偏置装置20中提供储存能量；

2.以驱动力的形式向飞轮组件12释放偏置装置20中的储存能量以实现飞轮组件的旋转，由此飞轮组件12获得动量；

3.快速提取飞轮组件12的动量；

4.通过能量发生器16产生能量，所述能量发生器16被布置为利用飞轮组件12的快速提取的动量。

为了提高设备10的效率，偏置装置20在减少的时间段内由致动器22快速致动。在第一实施方案中，这意味着在减少的时间段内将功率提供给驱动马达23，从而提高在将偏置装置20偏置并提供储存能量时的驱动操作的综合效率。如在设备10的上下文中所述，偏置装置10可部分地移位或变形达其最大范围的弹性位移的一部分。在优选的实施方案中，驱动马达23可在小于5秒的时段内间歇地供电或发脉冲。

在释放偏置装置20中的储存能量以提供驱动力时，优选地使偏置装置20与致动器22或传动装置24脱离。此脱离可在偏置装置20中的储存能量被显著释放的基本上同时或在此之后不久发生，从而允许飞轮组件12独立于致动器22继续旋转。此脱离可在致动器或驱动马达23的间歇供电的每个循环或脉冲之后的预定时段发生。然后，偏置装置20必须在其下一次功率循环之前与执行器22重新接合。驱动动力可涉及弹簧的多于一个绕组或其他偏置装置20，直到飞轮组件12实现所需的旋转速度。在任何情况下，停止致动器22或驱动马达23以为偏置装置20提供锚固件，从而以免在提供所需驱动力时旋转。

在该实施方案中，快速提取飞轮组件12的动量涉及使能量发生器16相对于飞轮组件12快速旋转。在这种情况下，发生器16的转子相对于飞轮组件12的旋转速度的比率为至少约100:1。发生器16可与提取装置18啮合，以便增大发生器16的相对旋转速度，以快速提取飞轮12动量。

在其闭环模式中，设备10再循环或提取其产生的用于致动致动器22并将偏置装置20偏置的能量或电力。在开环模式下，设备10或更具体地，驱动装置14的执行器22被外部供电或驱动。

既然已描述本发明的若干实施方案，应当理解，用于产生能量的设备至少具有以下优点：

1.所述设备利用以相对低的旋转速度旋转的飞轮组件的动量，以有效地产生能量；

2.通过与用于产生能量的能量发生器相关联的提取装置快速提取飞轮组件的动量；

3.驱动装置包括偏置装置，所述偏置装置通过传动装置以驱动力的形式有效地储存能量并将能量释放到飞轮组件，从而提供飞轮组件的必要旋转，由此获得动量。

本领域技术人员将了解，本文所描述的本发明可以有除具体描述的那些以外的变型和修改。如果在设计中包括足够的低摩擦轴承，则可以将飞轮组件简化为配重飞轮，而不会在外腔室中浮动。偏置装置可脱离优选的实施方案的扭力弹簧，并且扩展至其他形式的弹簧，包括但不限于压缩或拉伸或其他螺旋弹簧、恒力弹簧、钢板弹簧或具有弹性储存和返回动力的装置。如果偏置装置中的储存能量被释放作为传输到飞轮组件以使其旋转的驱动力，则传动装置和提取装置可与优选的实施方案的驱动带不同，并且提取装置提供飞轮组件的动量的快速提取。在该实施方案中，驱动力是呈弹簧力形式的基本力。替代地，驱动力可以是重力的形式，诸如浮力。偏置装置可根据设备所需或设计的驱动力而脱离弹簧，例如，其中偏置装置呈与飞轮组件相关联的漂浮收容器的形式，并且浸没在优选的实施方案的外腔室的流体中。所有此类变型和修改被视为在本发明的范围内，本发明的本质将根据前述描述确定。