專利名稱：主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪。
傳統(tǒng)飛輪通常被應用于①儲能②吸收脈動，其慣性能量結構為固定形態(tài)，因此其吸收及釋放能量常在連續(xù)儲能時呈加速，而在釋能過程中呈減速。
在運動機構中飛輪為極重要的元件，除輪狀外，還以其他許多種幾何形狀如星狀、多角形等機械外形構成，以適應各種用途。而飛輪儲能大小按其慣性質量速度而定，若定義飛輪的速度為2πRn，則飛輪所儲存的動能為E= 1/(2gc) m(2πRn)2= (2π2)/(gc) mR2n2其中E能量，ft·lbf或Jm飛輪質量，lbm或Kggc換算因數(shù)＝32.21bm·ft/(lbf·S2)＝1.0Kg/(N.S2)R回轉半徑，ft或mn每秒轉數(shù)(r/min)/60由于上述效應而廣泛應用于穩(wěn)定運轉減少振動以及儲能等用途，因常用飛輪皆由固定結構所構成，故其慣性質量為恒定，因此對一自由飛輪而言，吸入動能將使轉速增加，釋出動能將使其轉速降低為其固有現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪效應原理設計的飛輪，使上述儲能及釋能慣量與速度間固定關系變?yōu)榭煽睾涂烧{整，即當使用飛輪后，因力矩變化而導致速率變動可減至最小。由于動能正比于慣性質量乘上速度的平方，故人們借助慣性體半徑R的變化可改變其吸收或釋放慣性質量的特性，并適合儲能安定脈動等應用。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。本發(fā)明主要是借助在飛輪上設有沿中心輻射分布至少兩組慣性體，并借助外加操作控制以流體力或機械力加以主動驅動，以便在儲能或釋能中或安定運轉狀態(tài)，憑借驅動慣性塊與中心的距離，以改變其慣性質量，進而改變其轉速。此外，亦可在位移慣性塊設置當慣性塊以徑向輻射狀作位移滑動時能儲能的彈簧或可壓縮流體等，以便在儲能加速時借助離心力使上述可作徑向輻射狀位移的慣性塊向徑向外側位移而加大慣性質量，在釋能時因速度降低而使慣性塊被推回中心而減少其慣性質量，進而減少其速度對儲能或釋能時的變化度。
下面按照附圖所示詳細說明本發(fā)明的實施例。


圖1所示為主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪效應原理及結構示意圖。
圖2是以螺桿主動驅動調整慣性塊以改變其慣性質量的應用例示意圖。
圖3是借助剪式連桿構成可主動驅動調整飛輪慣性質量的應用例示意圖。
圖4是借助氣壓缸及活塞構成依靠離心力線性隨動以改變慣性質量的應用例示意圖。
圖5為按徑向輻射設置靜止為拉力的彈簧以配合慣性塊構成依靠離心力線性隨動的結構應用例示意圖。
圖6為按徑向輻射設置靜止為張力彈簧的應用例示意圖。
圖7為具有徑向延伸輻射狀分布彈性臂的慣性塊構成依靠離心力線性隨動的結構應用例示意圖。
圖8為具有徑向延伸輻射狀分布且具有中間轉向支臂及彈簧伸張動作型張力臂的慣性塊構成示意圖。
圖9為具有徑向延伸輻射狀分布且具有中間轉向支臂及彈簧壓縮動作型張力臂的慣性塊構成示意圖。
圖10為借助壓縮彈簧構成曲柄連桿式離心裝置的應用例示意圖。
圖1所示為主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪效應原理及結構示意圖，其主要構成如下-飛輪101可接受儲能加速或穩(wěn)定運轉或釋能減速，可為圓形或其他適應機構需要的幾何形狀;
-飛輪回轉中心102;為供飛輪回轉的機構中心;
-慣性塊103設置于飛輪上沿徑向作輻射分布，并可沿徑向作輻射狀位移調整驅動，以改變飛輪的慣性質量值;
借助上述基本結構，人們可獲得一種可變慣性質量的飛輪。
此項主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪效應原理及結構形態(tài)包括(A)以流力或機械力主動驅動慣性塊作徑向輻射狀調整，其功能含1.飛輪儲能加速時，借助主動驅動調整慣性塊增加或減少其慣性質量，以改變其速度變化率;
2.飛輪慣性運轉時，借助主動驅動調整慣性塊增加或減少其慣性質量，以改變其慣性運轉速度;
3.飛輪釋能減速時，借助主動驅動調整慣性塊增加或減少其慣性質量，以改變其速度變化率;
4.供主動驅動調整慣性塊的驅動能量可進一步具有當慣性塊向外位移時回收其離心動能，其回收方式包括以機械性蓄能或轉換為熱或電或化學等熟知的物理形態(tài)作動能回收。
圖2所示為以螺桿主動驅動調整慣性塊以改變其慣性質量的應用例示意圖，其主要構成如下-慣性塊203分布于飛輪上的徑向輻射狀導槽，可沿此導槽位移;
-驅動螺桿202耦合于慣性塊供驅動慣性塊作位移調整，螺桿具有傘形齒輪共同接受外接驅動傘形齒輪作同步調整;
-飛輪201其上具有至少二組徑向幅射狀分布的導槽，供安置慣性塊作沿徑向輻射狀驅動;
-驅動傘形齒輪204;接受人力或機械力驅動，進而驅動其所耦合的各驅動螺桿的齒輪組。
圖3所示為借助剪式連桿構成可主動驅動調整飛輪慣性質量的應用例示意圖，其功能與圖2相同，其主要構成如下-飛輪本體由具有至少兩對可驅動折疊支臂301的剪式結構所構成，并在折疊支臂的徑向外突關節(jié)處加設慣性塊302以擴大飛輪效應;
-剪式結構夾角調整裝置303借助上述剪式結構徑向外突夾角調整，可改變慣性塊與軸心的半徑，進而改變飛輪的慣性質量，人們可借助螺桿或流體或電磁等線性驅動裝置的驅動以改變折疊支臂的徑向外突關節(jié)的夾角。
上述慣性塊驅動螺桿，由于圖2及圖3為機械力主動驅動慣性應用例，僅供介紹說明，基于上述創(chuàng)新揭示，人們可視需要以獨立馬達或以其他機械驅動慣性滑塊，亦可由流體缸及活塞及連桿構成流體線性驅動元件所取代，而以回轉流體接頭引入壓力流體，以管道導入前述流體線性驅動元件，以對慣性塊作驅動調整。
(B)由彈性機械或可壓縮流體元件在慣性塊蓄能加速作徑向離心位移時蓄存能量，而在釋能減速時將慣性作還原位移的依靠離心力線性隨動的動態(tài)功能，茲就此項功能結構應用說明如下如圖4所示為借助氣壓缸及活塞構成依靠離心力線性隨動以改變慣性質量的應用例示意圖，其主要構成如下-慣性塊402分布于飛輪401上，由徑向輻射狀分布的氣壓缸403及活塞組404作相對驅動，并借助離心力向外位移及在缸體與活塞間的氣室形成儲壓室405，而在離心力減少時，借此儲壓室的壓力推動慣性塊往軸心歸位，以改變飛輪的慣性質量。
圖5為按徑向輻射設置靜止為拉力的彈簧以配合慣性塊構成依靠離心力線性隨動的結構應用例示意圖，其構成主要包括-飛輪500供作儲能及釋能回轉驅動，其上可設置慣性塊及定位彈簧等;
-飛輪軸心501為飛輪的回轉中心;
-至少兩組慣性塊拉力定位彈簧502為一端固定于近飛輪內沿而向外延伸，其向外延伸末段連接慣性塊;
-慣性塊503設置于慣性塊定位彈簧向外延伸的末端，能在飛輪轉速愈快時，借助離心力的加大而克服彈簧的強力以作徑向變位的位移，并在飛輪轉速漸減時，漸向中心回歸，以產生隨速度變化的飛輪慣性質量;
-拉力彈簧及慣性塊滑動導引導桿結構504可為導桿狀或孔槽狀。
上述按徑向輻射設置靜止為拉力的彈簧以配合慣性塊構成依靠離心力線性隨動，其拉力彈簧亦可改為張力彈簧并將慣性塊設置于近軸心側面，彈簧設置于外側。
圖6為按徑向輻射設置靜止為張力彈簧的應用例示意圖，其中-彈簧602呈輻射狀徑向置于飛輪的外側;
-慣性塊603呈可作輻射狀徑向位移而設置于近軸心側并接受彈簧的張力預壓。
圖7為具有徑向延伸輻射狀分布彈性臂的慣性塊構成依靠離心力線性隨動結構的應用例示意圖，其構成主要包括-飛輪700供作儲能及釋能回轉驅動，其上可設置慣性塊及定位彈簧等;
-飛輪軸心701為飛輪的回轉中心;
-至少兩組慣性塊定位片狀彈簧702為一端固定于近飛輪外沿，另一端向內延伸，其向內延伸末端耦合慣性塊;
-至少兩組慣性塊703設置于慣性塊定位彈簧向內延伸的末端，能在飛輪轉速愈快時，克服彈簧的彈力而作徑向變位的位移，而在飛輪轉速漸減時，逐漸向中心回歸，以產生隨速度變化的飛輪慣性質量。
圖8為具有徑向延伸輻射狀分布且具有中間轉向支臂及彈簧伸張動作型張力臂的慣性塊構成例，其主要構成如下-可作徑向位移的慣性塊組為供作儲能及釋能回轉驅動的沿軸向輻射狀平均分布的向外曲折臂狀801，其曲臂一側向外末端具有重量較大的慣性塊803，同側設有與軸心呈拉力(或另一側設有與軸心呈推力)的彈簧804，以便在加速時慣性塊803向外擴張時彈簧為受力狀態(tài)，而曲臂另一側為內縮，當減速時彈簧的恢復力將使曲臂及慣性塊回歸及釋能。
圖8中虛線所示為與其配合的流力驅動翼片及相關結構驅動裝置的蓄能應用例，圖中曲臂801沿擺動心軸802擺動，其中設有慣性塊803的一側設有拉力彈簧804，軸805尾端設有定向尾翼B，前端設有迎向氣流的整流罩M，流體翼片設置于曲臂801，當迎向流體時以軸805為中心旋轉作相對的運轉，當轉速增加時，慣性塊因離心力而外張，使曲臂順流體流向后仰，整個裝置回轉慣性質量增大，當流體流速減慢而轉速減低時，慣性塊逐漸內縮減速釋能而達成較安定的速度調節(jié)作用。
圖9為具有徑向延伸輻射狀分布且具有中間轉向支臂及彈簧壓縮動作型張力臂的慣性塊構成例。
圖8及圖9實施例中的彈簧亦可改由可壓縮流體缸體及活塞與連桿取代，此外，本發(fā)明主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪效應原理及結構亦可與其他機構相結合，而構成共生的依靠離心力線性隨動調整效果。
圖10為借助壓縮彈簧構成曲柄連桿式離心裝置的應用例，主要由至少兩組共同銜接于滑塊的曲柄連桿組1001及設置于曲柄突出關節(jié)的慣性塊1002所構成，并在可作軸向滑動位移的兩滑環(huán)1003之間設有可壓縮彈簧1004，借助其張力使滑環(huán)1003在轉軸靜止時，因張力撐開兩滑環(huán)而使慣性塊1002貼近轉軸1005;當回轉驅動時，因離心力使慣性塊向外位移進而壓迫兩滑塊向內夾壓上述彈簧以獲得蓄能的功能，在減速時則因彈簧的張力使慣性塊內縮進而加速其釋能。
權利要求
1.一種主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于包括主要借助在飛輪上設有的沿中心輻射分布的至少兩組慣性體，并借助外加操作控制以流體力或機械力加以主動驅動，以便在儲能或釋能中或安定運轉狀態(tài)，借助驅動慣性塊與中心的距離，以改變其慣性質量，進而改變其轉速；此外，亦可在位移慣性塊設置當慣性塊作徑向輻射狀位移滑動時能儲能的彈簧或可壓縮流體等，以便在儲能加速時借助離心力使所述可作徑向輻射狀位移的慣性塊向徑向外側位移而加大慣性質量，在釋能時因速度降低而使慣性塊被推回中心而減少其慣性質量，進而減少其速度對儲能或釋能時的變化度的裝置，其主要構成如下-飛輪101可接受儲能加速或穩(wěn)定運轉或釋能減速，可為圓形或其他適應機構需要的幾何形狀；-飛輪回轉中心102為供飛輪回轉的機構中心；-慣性塊103設置于飛輪上沿徑向作輻射分布，并可沿徑向作輻射狀位移調整驅動，以改變飛輪的慣性質量值。
2.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括以流力或機械力主動驅動慣性塊作徑向輻射狀調整的裝置，其功能含①飛輪儲能加速時，借助主動驅動調整慣性塊增加或減少其慣性質量，以改變其速度變化率;②飛輪慣性運轉時，借助主動驅動調整慣性塊增加或減少其慣性質量，以改變其慣性運轉速度;③飛輪釋能減速時，借助主動驅動調整慣性塊增加或減少其慣性質量，以改變其速度變化率;④供主動驅動調整慣性塊的驅動能量可進一步具有在慣性塊向外位移時回收其離心動能，其回收方式包括以機械性蓄能或轉換為熱或電或化學等熟知的物理形態(tài)作動能回收。
3.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括以螺桿主動驅動調整慣性塊以改變其慣性質量的裝置，其主要構成如下-慣性塊203分布于飛輪上的徑向輻射狀導槽，可沿此導槽位移;-驅動螺桿202耦合于慣性塊供驅動慣性塊作位移調整，螺桿具有傘形齒輪共同接受外接驅動傘形齒輪作同步調整;-飛輪201其上具有至少二組徑向輻射狀分布的導槽供安置慣性塊作沿徑向輻射狀驅動;-驅動傘形齒輪204接受人力或機械力驅動，進而驅動其所耦合的各驅動螺桿的齒輪組。
4.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括借助剪式連桿構成可主動驅動調整飛輪慣性質量的裝置，其主要構成如下-飛輪本體由具有至少兩對可驅動折疊支臂301的剪式結構所構成，并在折疊支臂的徑向外突關節(jié)處加設慣性塊302以擴大飛輪效應;-剪式結構夾角調整裝置303借助所述剪式結構徑向外突夾角調整，可改變慣性塊與軸心的半徑，進而改變飛輪的慣性質量，人們可借助螺桿或流體或電磁等線性驅動裝置的驅動以改變折疊支臂的徑向外突關節(jié)的夾角。
5.如權利要求1或3或4所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述機械力驅動結構可視需要以獨立馬達或以其他機械驅動慣性滑塊，亦可由流體缸及活塞及連桿構成流體線性驅動元件所取代，而以回轉流體接頭引入壓力流體，以管道導入所述流體線性驅動元件，以對慣性塊作驅動調整。
6.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括由彈性機構或可壓縮流體元件在慣性塊蓄能加速作徑向離心位移時蓄存能量，而在釋能減速時將慣性作還原位移的依靠離心力線性隨動功能的裝置，其結構包括借助氣壓缸及活塞構成依靠離心力線性隨動以改變慣性質量的裝置，其主要構成如下-慣性塊402分布于飛輪401上由徑向輻射狀分布的氣壓缸403及活塞組404作相對驅動，并借助離心力向外位移及在缸體與活塞間的氣室形成儲壓室405，而在離心力減少時，借此儲壓室的壓力推動慣性塊往軸心歸位，以改變飛輪的慣性質量。
7.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括按徑向輻射設置靜止為拉力的彈簧以配合慣性塊構成依靠離心力線性隨動的裝置，其構成主要包括-飛輪500供作儲能及釋能回轉驅動，其上可設置慣性塊及定位彈簧等;-飛輪軸心501為飛輪的回轉中心;-至少兩組慣性塊拉力定位彈簧502為一端固定于近飛輪內沿而向外延伸，其向外延伸末段連接慣性塊;-慣性塊503設置于慣性塊定位彈簧向外延伸的末端，能在飛輪轉速愈快時，借助離心力的加大而克服彈簧的強力以作徑向變位位移，并在飛輪轉速漸減時，漸向中心回歸，以產生隨速度變化的飛輪慣性質量;-拉力彈簧及慣性塊滑動導引導桿結構504可為導桿狀或孔槽狀;所述按徑向輻射設置靜止為拉力的彈簧，以配合慣性塊構成依靠離心力線性隨動，其拉力彈簧亦可改為張力彈簧，并將慣性塊設置于近軸心側面，彈簧設置于外側。
8.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括按徑向輻射設置靜止為張力彈簧的裝置，其構成主要包括-彈簧602呈輻射狀徑向置于飛輪的外側;-慣性塊603呈可作輻射狀徑向位移而設置于近軸心側并接受彈簧的張力預壓。
9.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括具有徑向延伸輻射狀分布彈性臂的慣性塊構成依靠離心力線性隨動結構的裝置，其構成主要包括-飛輪700供作儲能及釋能回轉驅動，其上可設置慣性塊及定位彈簧等;-飛輪軸心701為飛輪的回轉中心;-至少兩組慣性塊的定位片狀彈簧702為一端固定于近飛輪外沿，另一端向內延伸，其向內延伸末端供耦合慣性塊;-至少兩組慣性塊703設置于慣性塊定位彈簧向內延伸的末端，能在飛輪轉速愈快時，克服彈簧而作徑向變位的位移，而在飛輪轉速漸減時，逐漸向中心回歸，以產生隨速度變化的飛輪慣性質量。
10.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括具有徑向延伸輻射狀分布且具有中間轉向支臂及彈簧伸張動作型張力臂的慣性塊構成裝置，其主要構成如下-可作徑向位移的慣性塊組供作儲能及釋能回轉驅動的沿軸向輻射狀平均分布的向外曲折臂狀801，其曲臂向外一側末端具有重量較大的慣性塊803，同側并設有與軸心呈拉力(或另一側設有與軸心呈推力)的彈簧804，以便在加速時慣性塊803向外擴張時彈簧為受力狀態(tài)，而曲臂的另一側為內縮，當減速時彈簧的恢復力將使曲臂及慣性塊回歸及釋能;或具有徑向延伸輻射狀分布且具有中間轉向支臂及彈簧壓縮動作型張力臂的慣性塊構成裝置;所述彈簧亦可改由可壓縮流體缸體及活塞與連桿取代。
11.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于與其配合的流動驅動翼片及相關結構驅動裝置的蓄能結構包括曲臂801沿擺動心軸802擺動，其設有慣性塊803的一側曲臂并設有拉力彈簧804，軸805尾端設有定向尾翼B，前端設有迎向氣流的整流罩M，流體翼片F(xiàn)設置于曲臂801，當迎向流動體時以軸805為中心旋轉作相對的運轉，當轉速增加時，慣性塊因離心力而外張，使曲臂順流體流向后仰，整個裝置回轉慣性質量增大，當流體流速減慢時而轉速減低時，慣性塊逐漸內縮減速釋能而形成較安定的速度調節(jié)作用。
12.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪可與其他機構相結合，而構成共生的依靠離心力線性隨動調整效果的裝置。
13.如權利要求1所述的主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其特征在于所述飛輪包括借助壓縮彈簧構成曲柄連桿式離心裝置應用結構，主要由至少兩組共同銜接于滑塊的曲柄連桿組1001及設置于曲柄突出關節(jié)的慣性塊1002所構成，并在可作軸向滑動位移的兩滑環(huán)1003之間設有可壓縮彈簧1004，借助其張力使滑環(huán)1003在轉軸靜止時，因張力撐開兩滑環(huán)而使慣性塊1002貼近轉軸1005，當回轉驅動時，因離心力使慣性塊向外位移進而壓迫兩滑塊向內夾壓所述彈簧以獲得蓄能的功能，在減速時則因彈簧的張力使慣性塊內縮進而加速其釋能。
全文摘要
一種主動驅動或依靠離心力線性隨動的動態(tài)飛輪，其中在飛輪上設置至少兩組沿中心輻射分布的慣性體，并借助外加操作控制以流體力或機械力輔以主動驅動，在儲能或釋能等狀態(tài)時，根據(jù)慣性體與飛輪中心的距離，即可改變其慣性質量,進而改變其轉速。此外，在慣性體上設置儲能彈簧或可壓縮流體，以便當儲能加速時借離心力使慣性體向飛輪外側位移，當釋能減速時使慣性體回到飛輪中心，從而使儲能及釋能慣量與速度間的固定關系變?yōu)榭煽睾涂烧{整。
文檔編號F03D9/02GK1066106SQ9210267
公開日1992年11月11日 申請日期1992年4月9日 優(yōu)先權日1991年4月9日
發(fā)明者楊泰和 申請人:楊泰和