[实用新型]动态飞轮

说明书

本实用新型涉及一种动态飞轮。

传统飞轮通常被应用于①储能②吸收脉动，其惯性能量结构为固定形态，因此其吸收及释放能量常在连续储能时呈加速，而在释能过程中呈减速。

在运动机构中飞轮为极重要的元件，除轮状外，还以其他许多种几何形状如星状、多角形等机械外形构成，以适应各种用途。而飞轮储能大小按其惯性质量速度而定，若定义飞轮的速度为2πRn，则飞轮所储存的动能为

E＝ 1/(2gc) m（2πRn）²＝ (2π²)/(gc) mR²n²

其中E：能量，ft·lbf或J

m：飞轮质量，lbm或Kg

gc：换算因数＝32.2lbm·ft／（lbf·S²）＝1.0Kg／（N.S²）

R：回转半径，ft或m

n：每秒转数（r／min）／60

由于上述效应而广泛应用于稳定运转减少振动以及储能等用途，因常用飞轮皆由固定结构所构成，故其惯性质量为恒定，因此对一自由飞轮而言，吸入动能将使转速增加，释出动能将使其转速降低为其固有现象。

本实用新型的目的在于提供一种根据动态飞轮效应原理设计的飞轮，使上述储能及释能惯量与速度间固定关系变为可控和可调整，即当使用飞轮后，因力矩变化而导致速率变动可减至最小。由于动能正比于惯性质量乘上速度的平方，故人们借助惯性体半径R的变化可改变其吸收或释放惯性质量的特性，并适合储能安定脉动等应用。

本实用新型是这样实现的，它包括飞轮本体和飞轮回转中心，沿飞轮径向分布设置并可沿径向作辐射状位移的至少两组惯性块，以及依靠所述惯性块的离心力和可伸缩机构的控制使所述惯性块沿飞轮径向移动的装置。

下面按照附图所示详细说明本实用新型的实施例。

图1所示为动态飞轮效应原理及结构示意图。

图2是借助气压缸及活塞构成依靠离心力线性随动以改变惯性质量的应用例示意图。

图3为按径向辐射设置静止为拉力的弹簧以配合惯性块构成依靠离心力线性随动的结构应用例示意图。

图4为按径向辐射设置静止为张力弹簧的应用例示意图。

图5为具有径向延伸辐射状分布弹性臂的惯性块构成依靠离心力线性随动的结构应用例示意图。

图6为具有径向延伸辐射状分布且具有中间转向支臂及弹簧伸张动作型张力臂的惯性块构成示意图。

图7为具有径向延伸辐射状分布且具有中间转向支臂及弹簧压缩动作型张力臂的惯性块构成示意图。

图8为借助压缩弹簧构成曲柄连杆式离心装置的应用例示意图。

图1所示为动态飞轮效应原理及结构示意图，其主要构成如下：

——飞轮101：可接受储能加速或稳定运转或释能减速，可为圆形或其他适应机构需要的几何形状；

——飞轮回转中心102；为供飞轮回转的机构中心；

惯性块103：设置于飞轮上沿径向作辐射分布，并可沿径向作辐射状位移调整驱动，以改变飞轮的惯性质量值：

借助上述基本结构，人们可获得一种可变惯性质量的飞轮。

此项动态飞轮效应原理及结构形态包括：

由弹性机构或可压缩流体元件在惯性块蓄能加速作径向离心位移时蓄存能量，而在释能减速时将惯性作还原位移的依靠离心力线性随动的动态功能，兹就此项功能结构应用说明如下：

如图2所示为借助气压缸及活塞构成依靠离心力线性随动以改变惯性质量的应用例示意图，其主要构成如下：

——惯性块402：分布于飞轮401上，由径向辐射状分布的气压缸403及活塞组404作相对驱动，并借助离心力向外位移及在缸体与活塞间的气室形成储压室405，而在离心力减少时，借此储压室的压力推动惯性块往轴心归位，以改变飞轮的惯性质量。

图3为按径向辐射设置静止为拉力的弹簧以配合惯性块构成依靠离心力线性随动的结构应用例示意图，其构成主要包括：

——飞轮500：供作储能及释能回转驱动，其上可设置惯性块及定位弹簧等；

——飞轮轴心501：为飞轮的回转中心；

——至少两组惯性块拉力定位弹簧502：为一端固定于近飞轮内沿而向外延伸，其向外延伸末段连接惯性块；

——惯性块503：设置于惯性块定位弹簧向外延伸的末端，能在飞轮转速愈快时，借助离心力的加大而克服弹簧的强力以作径向变位的位移，并在飞轮转速渐减时，渐向中心回归，以产生随速度变化的飞轮惯性质量；