[发明专利]发条发动机

说明书

本发明属于发动机技术领域，公开了一种发条发动机，包括壳体；设于壳体内的发条盒和传动齿轮组，发条盒的外壁套设有第一齿轮，第一齿轮与传动齿轮组的输入端啮合；主动力输出轴，与传动齿轮组的输出端相连；主动力输出轴上设有第二齿轮；加速齿轮组，与第二齿轮啮合传动；制动开关，用于制动时与加速齿轮组的制动齿轮卡合。本发明所提供的一种发条发动机，发条储能后，制动开关脱离制动齿轮后，发条盒在发条的作用下转动，从而动力通过传动齿轮组传递至主动力输出轴，主动力输出轴将动力输出。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种发条发动机。

背景技术

自然界中存在着各式各样的能量，大至我们身边流动的空气和水，小至生物体内分子的运动，但是这些能量往往需要转换成相应的势能才能实现存储。如果把风能或者流水转换成电能，进而利用蓄电池转化为化学能进行存储，在需要的时候，则把化学能转化为电能并进一步转换为机械能。显然这种多步能量存储与释放的效率是作常低的。在很多情况下，人们也可以把这些能量是对外界所做的功(机械能)转化为弹性能进而存储起来。例如各种弹簧装置、玩具以及钟表的发条等。这种机械能与弹性能之间的转换是通过弹簧材料内部原子间距的变化来实现的。也就是说，当外力作用到弹簧的时候，弹簧材料的原子间距被拉长或缩短，从而将外力所做的功转换成了弹簧的弹性能；而当弹簧被释放的时候，弹簧材料内部的原子间距则会恢复到原始距离，从而将弹性能释放为对外界所做的功。尽管机械能与弹性能之间的转换可以几乎没有损耗，但是弹性变形的材料所能存储的能是密度相对很低。

随着西安交通大学丁向东等关于纳米弹簧的研究，设计出了以表面能为媒介，高效存储和释放机械能的新装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同，纳米弹簧是通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放的。该装置在加载和卸载过程中的表现就像手风琴一样：在加载过程中，车孪晶界向表面能高的孪晶取向移动，从而把外力所做的功转换为纳米装置的表面能而存储起来；在卸载的时候，在存储的表面能的驱动下，孪晶界移向表面较低的孪晶取向，从面将存储表面能转换为机械能。这种纳米弹簧具有显著优于块体弹簧的性能，

以截面宽度为2.3nm的纳米弹簧为例，其存储的能量密度超过1000J/cm³。(是钟表发条的1600倍以上)，而且其能量转换效率高达98％，随着弹簧的横截面宽度的增大，装置的能量转换效率虽然有所减小，但是在纳米线的横截面宽度不大于5nm的条件下，其能量转换效率仍然可以保持在95％以上。

因此我们可以展望在不久的将来，纳米弹簧将在能量转换领域发挥巨大的作用，特别是在发动机技术领域，有望取代传统的发动机(如：内燃机、外燃机和电动机等)以及蓄电池。因此需要设计出一种利用弹簧或者发条进行储能的发条发动机。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种发条发动机，实现发条储能的高效转换。

本发明所采用的技术方案为：

一种发条发动机，包括壳体；

设于壳体内的发条盒和传动齿轮组，发条盒的外壁套设有第一齿轮，第一齿轮与传动齿轮组的输入端啮合；

主动力输出轴，与传动齿轮组的输出端相连；主动力输出轴上设有第二齿轮；

加速齿轮组，与第二齿轮啮合传动；

制动开关，用于制动时与加速齿轮组卡合。

发条储能后，制动开关脱离制动齿轮后，发条盒在发条的作用下转动，从而动力通过传动齿轮组传递至主动力输出轴，主动力输出轴将动力输出。

优选地，所述加速齿轮组包括通过齿轮与第二齿轮啮合传动的第一输出轴，第一输出轴连接设置电磁涡流制动器。

优选地，所述壳体内活动设有转轴，发条盒套设在转轴上，发条盒内发条的一端连接转轴，另一端连接发条盒内壁。