[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
[0019] 参照图1，本发明的结构是，包括钢制的真空容器1，在真空容器1的内腔中，竖直设置有转轴2，转轴2上端同轴安装有手动充电把手13，转轴2上端外圆周套装在轴承二12中，转轴2下端外圆周套装在轴承一8中；转轴2上半部分同轴安装有超导电动机4(即转轴2作为超导电动机4的传动轴)，超导电动机4通过电力电子变换电路3对外连接；转轴2下半部分套装有弹簧组6，弹簧组6统一设置在装载辅助弹簧组运动组件5中，弹簧组6的一端固定在转轴2上，弹簧组6的另一端固定于真空容器1底部；转轴2上还分别设置有压力传感器7和位移传感器9；转轴2上另外还通过离合器11连接有刹车机构10。
[0020] 上述的压力传感器7和位移传感器9、刹车机构10、离合器11均与控制器连接。
[0021] 轴承一8和轴承二12均采用高温超导磁悬浮轴承或气悬浮轴承，轴承一8用于支撑转轴2的下端，承担少部分的两个自由度径向悬浮力；轴承二12用于支撑转轴2的上端，承担大部分的两个自由度径向悬浮力。机械摩擦基本上没有或者极小，功耗低，储存效率较高。
[0022] 超导电动机4与转轴2同轴转动，电力电子变换电路3用于驱动超导电动机4旋转或者在超导电动机4发电状态的电能参数变换；当超导电动机4转动时，转轴2带动弹簧组6拉紧压缩或释放扭转，获得一定势能。压力传感器7和位移传感器9，用于感受弹簧组6的状态。当弹簧组6被动达到所需能量大小(压缩预紧力)时，超导电动机4同时停止工作，刹车机构
10工作，离合器11定住转轴2，这样弹簧组6就获得了一定的势能储存。
[0023] 参照图2，电力电子变换电路3的结构是(图2中的虚线框部分)，包括充电部分和放电部分，通过两部分组件分别实现“充电”和“放电”，充电部分包括依次连接的PWM整流器一14和PWM逆变器15，PWM整流器一14输入端与外部电源连接，PWM逆变器15输出端与超导电动机4连接，功能是实现弹力电池“充电”；放电部分包括依次连接的PWM整流器二16和直流变换电路17，PWM整流器二16的输入端与超导电动机4连接，直流变换电路17输出端与外界电路连接，功能是实现弹力电池的“放电”。“充电”状态时，PWM整流器一14处于工作状态，PWM整流器二16不工作，PWM整流器一14将外部电源先整流成直流电，再由PWM逆变器15逆变为电压频率可调的交流电来驱动超导电动机4旋转，使得弹簧组6动作将电能转换为势能储存起来。“放电”状态时，PWM整流器二16处于工作状态，PWM整流器一14不参与工作，弹簧组6释放势能，驱动超导电动机4旋转，PWM整流器二16将超导电动机4发出的交流电整流成直流电，该直流电再经直流变换电路17转换成电压值恒定的直流电输出。
[0024] 弹簧组6采用扭簧组或发条弹簧组，为整个装置最核心部件，它直接决定了整个装置的储能大小，其中弹簧材料的选用、弹簧组结构的设计和弹簧组个数的选择等都将影响储能能力。先将弹簧组6缠绕成平面螺旋形，然后将弹簧的一端固定于真空容器1底部，另一端固定在转轴2上，当外部初始能量介入带动电动机4转动，然后转轴2带动发条弹簧组或扭簧扭转，弹簧组6产生弯曲弹性变形，因而弹簧在自身平面产生扭转，弹簧组6存储了一定的弹性势能，其变形角的大小和扭矩成正比，具有高扭力与多角度的扭转力距，可长时间使用，不易疲劳。
[0025] 刹车机构10安装在转轴2外圈上，当压力传感器7判定弹簧组6运动到所需能量大小时，刹车机构10接收到电信号，开始工作，同时超导电动机4停止工作。当外界需要电能时，松开刹车机构10，弹性势能向动能转变，带动超导电动机4旋转，并通过电力电子变换电路3输入所需电能。
[0026] 为了减少充放电过程中的能量损耗(主要是摩擦力损耗)，超导电动机4使用高温超导磁轴承或气悬浮轴承，以减少机械摩擦；同时将弹簧组6和超导电动机4放置在真空容器1中，以减少空气摩擦，这样弹力电池的净效率(输入输出)能够达到95％左右。下表1为本发明装置与现有几种类型的电池的性能对比。
[0027] 表1、本发明装置与现有几种类型电池的性能参数比较
[0028]
[0029] 由表1可见，本发明的弹力电池与现有技术的其他种类电池相比，性能参数明显具有优势。
[0030] 本发明的弹力储能方法，利用上述的装置，按照以下步骤实施：
[0031] 步骤1)当需要存储能量时，从外界输入初始电能，通过电力电子变换电路3给超导电动机4供电，带动超导电动机4转动，然后超导电动机4及转轴2输出动能，带动弹簧组6运动，通过压力传感器7和位移传感器9实时检测，当弹簧组6运动到所需压力值对应的位置状态时，控制器给刹车机构10启动信号，刹车机构10开始工作，通过离合器11定住转轴2，超导电动机4停止运动，然后切断外部初始能量输入，弹簧组6就获得了一定势能的存储；
[0032] 步骤2)当需要向外部输出能量时，控制器给刹车机构10停止信号，刹车机构10停止工作，离合器11松开转轴2，此时弹簧组6开始工作，均匀释放先前存储的弹性势能，将获得的弹性势能转换为动能，通过超导电动机4和电力电子变换电路3向外输出电能。
[0033] 步骤3)手摇充电把手13用于特殊情况，如果没有外界电力进行充电时，应急环境下进行人力摇动操作来充电；用手摇动手摇充电把手13产生动能，使得超导电动机4运转并拉紧弹簧组6产生势能，当需要向外部输出能量时，参照上述的步骤2)转变为电能。可以在无电源等紧急情况下，为该弹力电池储能充电。
