机械式储能电池论文和设计-张晓毅

全文摘要

本实用新型涉及一种机械式储能电池，其包括壳体、棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、开关、连接杆、铁球和控制器，壳体为半圆柱体绝缘封闭壳体，壳体内部为真空，设有绝缘层，棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、连接杆和铁球位于壳体的内部，电动发电机固定在壳体的半圆形截面的圆心处，电动发电机与传动杆相连，传动杆通过多个棘轮分别与多个传动杆的第一端相连，传动杆的第二端连接有铁球，电磁铁为长条形结构，固定在壳体的长方形截面与半圆形截面的连接处，与传动杆平行，电磁铁的下方设有多个挡板，每个挡板对应一个铁球，开关与挡板电连接，电磁铁与外电网连接，开关与控制器相连。

主设计要求

1.一种机械式储能电池，其特征在于：其包括壳体、棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、开关、连接杆、铁球和控制器，所述壳体为半圆柱体绝缘封闭壳体，所述壳体内部为真空，设有绝缘层，所述棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、连接杆和铁球位于所述壳体的内部，所述电动发电机固定在壳体的半圆形截面的圆心处，所述电动发电机与所述传动杆相连，所述传动杆通过多个所述棘轮分别与多个所述传动杆的第一端相连，所述传动杆的第二端连接有所述铁球，所述铁球在所述壳体的半圆弧内做往复运动，所述电磁铁为长条形结构，固定在所述壳体的长方形截面与半圆形截面的连接处，与所述传动杆平行，所述电磁铁的下方设有多个挡板，每个挡板对应一个铁球，所述开关与所述挡板电连接，所述电磁铁与外电网连接，所述开关与控制器相连。

设计方案

1.一种机械式储能电池，其特征在于：其包括壳体、棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、开关、连接杆、铁球和控制器，

所述壳体为半圆柱体绝缘封闭壳体，所述壳体内部为真空，设有绝缘层，所述棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、连接杆和铁球位于所述壳体的内部，所述电动发电机固定在壳体的半圆形截面的圆心处，所述电动发电机与所述传动杆相连，所述传动杆通过多个所述棘轮分别与多个所述传动杆的第一端相连，所述传动杆的第二端连接有所述铁球，所述铁球在所述壳体的半圆弧内做往复运动，

所述电磁铁为长条形结构，固定在所述壳体的长方形截面与半圆形截面的连接处，与所述传动杆平行，所述电磁铁的下方设有多个挡板，每个挡板对应一个铁球，所述开关与所述挡板电连接，所述电磁铁与外电网连接，所述开关与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的机械式储能电池，其特征在于：所述壳体上还设有漏电保护器。

3.根据权利要求1所述的机械式储能电池，其特征在于：所述电动发电机上设有测速装置，所述测速装置与所述控制器相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，涉及一种机械式储能电池。

背景技术

近年来，随着新能源电池和储能行业的快速发展，电池技术不断成熟，产品类型逐渐丰富。目前主要的储能方式有机械储能、电化学储能、电磁储能、热储能和移动式储能。其中，机械储能方式主要为抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。

抽水蓄能是目前电力系统最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的储能装置，它的基本原理是在用电低估时将电能以水的势能的形式储存在高处的水库里，用电高峰时，开闸放水，驱动水轮机发电，抽水蓄能电站有上水库、高压引水系统、主厂房、低压尾水系统和下水库，上水库的进出水口，发电时为进水口，抽水时为出水口；下水库的进出水口，发电时为出水口，抽水时为进水口。但是，抽水蓄能的缺点在于厂址的选择依赖地理环境，有一定的难度和局限性，并且通常与负荷中心有一定距离，需要长距离输电。

压缩空气储能技术是目前已经被验证可以与抽水蓄能储能技术相当的可实现大规模储能的储能技术。压缩空气储能通过空气压缩机组把用电低谷期的多余电能以压缩空气的压力势能形式存储到储气罐内，当用电需求增加时，释放存储在储气罐内的压缩空气，加热后通过透平机将压缩空气储存的能量转化为电能，满足峰电气用电需要。但是，压缩空气储能系统需要大的洞穴存储空气，与地理条件密切相关，适用地点非常有限，并且以往的非绝热压缩空气技术，空气压缩过程中释放的热冷却消散了，压缩空气进入透平前需要再次加热，造成全程效率低于50％。

飞轮储能系统是一种以动能方式储存能量的机械电池，它有高速飞轮、电动机\/发电机、轴承、功率电子变换器、控制设备以及附加设备(如真空泵、紧急备用轴承)等组成。飞轮系统在储能时，由工频电子变换器，驱动电机并带动飞轮高速旋转，以动能的形式将能量储存于飞轮中，从而完成电能-机械能转换的储存能量过程。当需要向负载供电或者并入电网时，高速旋转的飞轮作为发电机发电，经功率变换器输出用于负载的电流与电压，完成机械能-电能转换释放能量过程。整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出的全过程。但是飞轮储能系统的能量密度较低，而且由于轴承的磨损和空气阻力，具有一定的自放电。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种机械式储能电池，将铁球做钟摆式往复摆动时产生的动能转化为电能，对外输送，没有地理限制，不污染或破坏环境，使用寿命长，可在任意时间间隔、以任意规模方便的进行能量释放，工作适应能力较强。

本实用新型是这样实现的：

一种机械式储能电池，其包括壳体、棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、开关、连接杆、铁球和控制器，所述壳体为半圆柱体绝缘封闭壳体，所述壳体内部为真空，设有绝缘层，所述棘轮、传动杆、电动发电机、电磁铁、挡板、连接杆和铁球位于所述壳体的内部，所述电动发电机固定在壳体的半圆形截面的圆心处，所述电动发电机与所述传动杆相连，所述传动杆通过多个所述棘轮分别与多个所述传动杆的第一端相连，所述传动杆的第二端连接有所述铁球，所述铁球在所述壳体的半圆弧内做往复运动，所述电磁铁为长条形结构，固定在所述壳体的长方形截面与半圆形截面的连接处，与所述传动杆平行，所述电磁铁的下方设有多个挡板，每个挡板对应一个铁球，所述开关与所述挡板电连接，所述电磁铁与外电网连接，所述开关与控制器相连。

优选的，所述壳体上还设有漏电保护器。

优选的，所述电动发电机上设有测速装置，所述测速装置与所述控制器相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的机械式储能电池结构简单，通过铁球做钟摆式摆动时的往复运动，将动能转化为电能，对外输送，节能环保。

(2)本实用新型的机械式储能电池没有地理限制，不污染或破坏环境，使用寿命长，可在任意时间间隔、以任意规模方便的进行能量释放，且安全稳定，工作适应能力较强。

(3)设有测速装置，可根据具体用电情况控制铁球的数量，从而按需提供电能。

(4)壳体设置为绝缘真空的，防止漏电，而且增加漏电保护器，进一步加强防护，更加安全。

附图说明

图1为本实用新型的机械式储能电池的结构示意图；以及

图2为本实用新型的机械式储能电池的剖视图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和性能方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1所示，一种机械式储能电池，其包括壳体6、棘轮2、传动杆3、电动发电机4、电磁铁1、挡板9、开关8、连接杆5、铁球7和控制器10，壳体6为半圆柱体绝缘封闭壳体，壳体6内部为真空，设有绝缘层，保持壳体6内的绝缘真空防止漏电，棘轮2、传动杆3、电动发电机4、电磁铁1、挡板9、连接杆5和铁球7位于壳体6的内部，电动发电机4固定在壳体6的半圆形截面的圆心处，电动发电机4与传动杆3相连，传动杆3通过多个棘轮2分别与多个传动杆3的第一端相连，传动杆3的第二端连接有铁球7，铁球7在壳体6的半圆弧内做钟摆式往复运动，将运动的动能转化为电能；电磁铁1为长条形结构，固定在壳体6的长方形截面与半圆形截面的连接处，与传动杆3平行，电磁铁1与外电网连接，通过外电网供电后电磁铁1吸附铁球7，使其停止摆动；电磁铁1的下方设有多个挡板9，每个挡板9对应一个铁球7，通过挡板9可将电磁铁1吸附住的铁球7固定在壳体6的最高处，开关8与挡板9电连接，开关8与控制器10相连，开关8用于控制挡板9的开启，当电磁铁1将铁球7吸附在壳体6的最高处时，开关8开启，控制挡板9抬起，将铁球7固定，停止其摆动，同时，电磁铁1停止工作。当需要供电时，开关8 关闭，控制挡板9收回，铁球7开始进行摆动，将动能转化为电能。

铁球7摆动时，通过连接杆5带动传动杆3转动，通过传动杆3带动电动发电机4转动，从而将动能转化为电能，进行发电。传动杆3上连接有多个铁球7，多个铁球7可以同时进行摆动，也可以根据用电需求，单个摆动或多个依次摆动，通过电磁铁1、挡板9和开关8进行摆动的铁球7的数量控制。如需多个铁球7依次摆动时，开关8控制多个挡板9依次收回，铁球 7则依次落下，进行钟摆式摆动。

优选的，壳体6上还设有漏电保护器，防止漏电，使电池更加安全。

优选的，电动发电机4上设有测速装置，测速装置与控制器10相连，当测速装置检测到电动发电机4停止转动时或无法满足用电需求时，通过控制器10控制开关8，释放更多的铁球7，加大转化的电能。

综上，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的机械式储能电池结构简单，通过铁球摆动时的往复运动，将动能转化为电能，对外输送，节能环保。本实用新型的机械式储能电池没有地理限制，不污染或破坏环境，使用寿命长，可在任意时间间隔、以任意规模方便的进行能量释放，且安全稳定工作适应能力较强。设有测速装置，可根据具体用电情况控制铁球的数量，从而按需提供电能。壳体设置为绝缘真空的，防止漏电，而且增加漏电保护器，进一步加强防护，更加安全。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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