專利名稱：一種直槽高速內平衡變慣量飛輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，飛輪基體上具有徑向直槽，槽內裝配有可以沿槽滑動的質量塊，通過該質量塊在槽內位置的移動，實現飛輪轉動慣量的改變，通過把質量塊分組分別控制，大大降低了單次操縱質量塊的力，控制質量塊移動的是飛輪基體兩側的帶有螺線槽的控制盤，適用于汽車和城市軌道車輛傳動系統和再生制動系統、新能源汽車自動變速器和動力輔助裝置、風電發電系統，工礦機械、工程機械等領域。
背景技術：
目前變慣量飛輪在轉速高情況下，位置可變的質量塊產生巨大的離心力，例如 0. 5kg的質量塊，在半徑為0. Im,轉速為3000轉/分鐘時，其離心力約為5000N，是其重力的1000倍，在移動這些質量塊達到改變轉動慣量時，有時其需要的操縱力巨大，針對該種狀況，提出了一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，由兩側的螺線槽控制盤平衡了大部分質量塊的離心力，使得操縱力較小，以實現變慣量飛輪的高速化和快速改變其轉動慣量，更好適應工程實踐的需要。發明內容
本發明目的是針對上述不足之處提供一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，能解決在高速時，有效降低變慣量飛輪的操縱力和較容易實現飛輪轉動慣量的快速改變，由于提高了變慣量飛輪的轉速，而飛輪存儲的能量與轉速的平方成正比，所以同時使得飛輪的尺寸和重量大幅減小，具體結構是由開設有直槽的飛輪基體、開設有螺線槽的控制盤、可移動質量塊、離合器及分離軸承組成。
為實現上述目的，本發明采用如下技術措施
一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，在需要飛輪的轉動慣量降低時，操縱分離軸承壓下控制壓板，使得對應的可移動質量塊內的支撐銷插入兩側的螺線槽控制板，制動螺線槽控制板使得質量塊移向圓心，使得其半徑變小，達到降低飛輪整體轉動慣量的目的，通過對質量塊分組控制，能有效降低每次控制力的大小；在需要飛輪的轉動慣量升高時，操縱分離軸承壓下兩側控制壓板，使得右控制壓板上的銷釘插入對應的可移動質量塊內，拔起質量塊在直槽上的支撐銷，質量塊沿飛輪基體內的直槽在兩側螺線槽控制下移向飛輪外端， 使得其半徑變大，達到增加飛輪整體轉動慣量的目的。其特征在于飛輪基體1開設有槽2， 槽2呈徑向分布，槽2底部開設有通槽8，通槽8用以穿過支撐銷43，槽2內裝有質量塊5， 質量塊5處于的位置時是其轉動慣量最大的位置，質量塊4處于的位置是其轉動慣量最小的位置，質量塊4和質量塊5是同一質量塊處于不同位置是的情況，飛輪基體1中心部位設有圓柱面3，和質量塊4的內端面相配合，限制了質量塊的內端極限位置，飛輪基體1兩側裝有螺線槽控制盤21、22，在需要操縱相應質量塊是，通過離合器部件12、13、26、27和制動器14，使得飛輪基體1和螺線槽控制盤21、22位置對正，通過分離軸承10、17壓下控制壓板11、18，螺線槽控制盤上的銷釘16、19、M插入質量塊5相應的位置，使得質量塊的支撐銷43、50插入螺線槽控制盤對應的螺線槽，在制動器14的作用下，質量塊5被移向圓心；或者拔起對應的支持銷35、42，質量塊5在離心力作用下滑向外圍，質量塊5表面有緩沖層7，用以降低最大沖擊力，質量塊5內裝有支撐銷43、50，兩者在彈簧45的作用下被限制在質量塊5內部，支撐銷43通過尾端45直接被銷釘19操縱，支撐銷50則通過推桿47和其尾端的曲拐49被銷釘M操縱，支持銷35、42由彈簧37分離，兩者又通過鋼片36連接，限制支撐銷35和支撐銷42最大的分離距離，銷釘64內開設有槽62，槽62內通過鋼片36和彈簧 37，銷釘16作用于銷釘64尾端61時，推動銷釘64左移，64左端接觸鋼片36，克服彈簧37 的彈力，使得支撐銷35、42縮入質量塊5內，質量塊5能在離心力作用下滑向飛輪基體1的外端。
該方法具體包括以下步驟
1)在飛輪不工作是，質量塊處于質量塊4的位置，支撐銷35、42伸出質量塊4夕卜， 此時飛輪的轉動慣量最小，利于機構的啟動。
2)在飛輪轉動慣量需要降低時，先控制離合器部件12、13、26、27和制動器14，使得飛輪基體1和螺線槽控制盤21、22位置對正，壓下控制壓板11、18，使得某一組質量塊5 內的支撐銷43、50插入螺線槽控制盤21、22內的螺線槽內，對應的質量塊在螺線槽控制盤和飛輪基體1內直槽雙重作用下，質量塊5滑向飛輪基體的圓心方向，飛輪整體的轉動慣量減小。
3)在飛輪轉動慣量需要增加時，先控制離合器部件12、13、26、27和制動器14，使得飛輪基體1和螺線槽控制盤21、22位置對正，壓下控制壓板11、18，銷釘16作用于銷釘 64的尾端61，使得支撐銷35、42縮入質量塊5內，質量塊5在其自身離心力的作用下滑向飛輪基體1的外端，飛輪整體的轉動慣量增加。
一種直槽高速內平衡變慣量飛輪是采取以下方案實現一種直槽高速內平衡變慣量飛輪具體結構是由開設有直槽的飛輪基體、開設有螺線槽的控制盤、可移動質量塊、離合器及分離軸承組成；其特征在于飛輪基體(1)開設有槽0)，所述槽(2)呈徑向分布，所述槽(2)底部開設有通槽(8)，所述通槽( 用以穿過支撐銷(43)，所述槽O)內裝有質量塊 (5)，所述質量塊( 處于位置是其轉動慣量最大的位置，質量塊(4)處于的位置是其轉動慣量最小的位置，所述質量塊(4)和所述質量塊( 是同一質量塊處于不同位置時的情況， 所述飛輪基體(1)和軸(9)同軸連接安裝，所述飛輪基體(1)中心部位設有圓柱面(3)，所述圓柱面C3)和所述質量塊(4)的內端面相配合，限制了所述質量塊(4)的內端極限位置， 所述飛輪基體(1)兩側同軸安裝有螺線槽控制盤和螺線槽控制盤(22)，所述螺線槽控制盤和所述螺線槽控制盤02)同軸安裝連接，其外圓面同軸安裝有制動器(14)， 所述螺線槽控制盤上裝有銷釘(19)和銷釘(16)，所述銷釘(16)同軸安裝有回位彈簧(15)，所述銷釘(19)同軸安裝有回位彈簧(20)，所述螺線槽控制盤02)上安裝有銷釘 (M)，所述銷釘04)同軸安裝有回位彈簧(23)，所述飛輪基體(1)同軸連接安裝了離合器摩擦片(27)，所述螺線槽控制盤02)同軸連接安裝有離合器擋板( )，離合器線圈(13) 和離合器底板(12)與所述軸(9)同軸安裝，所述離合器底板(12)固定安裝，所述螺線槽控制盤02)和所述螺線槽控制盤通過軸承05)與所述軸(9)同軸安裝，在所述螺線槽控制盤0 和所述螺線槽控制盤兩側同軸安裝有控制壓板(11)和控制壓板(18)，所述控制壓板(11)通過分離軸承(10)與所述軸(9)同軸安裝，所述控制壓板(18)通過分離軸承(17)與所述軸(9)同軸安裝，所述螺線槽控制盤開設有螺線槽(30)和孔(觀)、 孔(四)，所述孔08)和所述孔09)位置與所述銷釘(16)和銷釘(19)對應，所述螺線槽控制盤上開設有螺線槽(30)，所述螺線槽控制盤開設有孔(31)，所述孔(31)與所述軸(9)同軸連接安裝，所述螺線槽控制盤02)開設有螺線槽(32)和孔(34)，所述孔(34) 與所述銷釘04)位置對應，所述螺線槽控制盤0 開設有孔(33)，所述孔(3 與所述軸 (9)同軸安裝，所述質量塊(5)開設有孔(44)和孔(38)，所述孔(44)和所述孔(38)內同軸安裝有支撐銷G3)和支撐銷(50)，所述支撐銷03)尾端06)插入所述支撐銷(50)內孔內，彈簧0 連接所述支撐銷^幻和所述支撐銷(50)，使得所述支撐銷和所述支撐銷(50)縮入所述質量塊(5)內，臺階面08)軸向定位了支撐銷G3)和所述支撐銷(50)， 所述質量塊(5)開設有孔(39)和槽(67)，所述孔(39)和槽(67)內安裝有銷釘(47)，所述銷釘G7)尾端有曲拐(48)，所述銷釘(19)推動所述支撐銷G3)左移，所述銷釘04)推動所述銷釘G7)右移，從而推動所述支撐銷(50)右移，所述質量塊( 開設有孔(66)，所述孔(66)孔口同軸安裝有空心螺母(60)，所述孔(66)內同軸安裝有銷釘(64)，所述銷釘 (64)開設有槽(62)，所述槽(62)內通過彈簧(37)，所述銷釘(64)左端頭接觸鋼片(36)， 所述銷釘(64)左端作用有回位彈簧(65)，使得所述銷釘(64)右移，被所述空心螺母(60) 限位，所述質量塊(5)開設有孔(41)，所述孔(41)中間有縮小孔(40)，所述孔(41)內安裝有支撐銷(35)和支持銷(42)，所述支撐銷(35)和所述支持銷02)在彈簧(37)作用下伸出所述質量塊(5)外，所述鋼片(36)連接所述支撐銷(35)和所述支持銷(42)，所述銷釘 (16)作用于所述銷釘(64)，所述銷釘(64)左移，推動所述鋼片(36)，拉動所述支撐銷(35) 和所述支持銷0 縮入所述質量塊( 體內，從而所述質量塊( 能在所述槽( 內滑動， 由于每個所述槽( 內只有一個所述質量塊(5)，所述所述銷釘(16)和所述銷釘(19)在同一時刻只有一個起作用，在所述支撐銷^幻和所述支撐銷(50)被壓出受力后，所述控制壓板(11)和所述控制壓板(18)即松開，不在有力作用于所述銷釘(19)和所述銷釘04)。
本發明“一種直槽高速內平衡變慣量飛輪”是利用直槽和螺線槽組合結構，經過精心設計后提出一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，用于汽車和城市軌道車輛傳動系統和再生制動系統、新能源汽車自動變速器和動力輔助裝置、風電發電系統，工礦機械、工程機械等領域，能有效提高系統的效率和更好適應變工況的傳動情況。
本發明一種直槽高速內平衡變慣量飛輪的特點
1、本發明飛輪基體采用直槽結構，控制盤用螺線槽結構，控制盤分擔了絕大部分移動質量塊的離心力，使得質量塊移動時需要的操縱控制力大幅下降，達到飛輪變慣量速度快，控制消耗能量低的效果。
2、通過對質量塊分組，每組為2塊可移動質量塊，分別對每組質量塊進行控制，有效降低了每次需要控制的操縱力，使得變慣量飛輪機構體積小，質量輕。
3、用于控制的制動扭矩可以由負載提供，即飛輪在釋放能量時，飛輪的轉速總是高于負載的轉速，在兩者之間可以加一個離合器，這樣制動扭矩的功率為= Tz ( ω i- ω 2)， 顯然能有效降低制動扭矩的功率，提高系統的效率，Pk為控制制動器消耗的功率，Tz為制動扭矩，Q1為螺線槽控制盤轉速，ω 2負載端的轉速，這樣系統在吸收能力和釋放能量過程中的總效率能高于50%。
4、質量塊分組以后能提供更自由的控制操縱方式，能有效適應負載的應用情況，例如用于城市公交車的制動能量回收和二次牽引時，在汽車行駛途中突然減速后又加速， 本發明所述的變慣量飛輪就能有效在制動時吸收其動能，在加速時釋放飛輪動能起到加速助力的目的。
5、采用直槽結構后，可移動質量的移動距離大幅減小，使得滑塊的摩擦損耗大幅降低。
本發明一種直槽高速內平衡變慣量飛輪是針對目前變慣量飛輪的可移動質量離心力大而引起操縱控制力在飛輪高速時系統非常難提供如此大的力而設計，主要適用用于用于汽車和城市軌道車輛傳動系統和再生制動系統、新能源汽車的變速系統或動力輔助系統，風電發電系統，工礦機械、工程機械等領域，能有效提高系統的效率和降低其體積和質量。


以下將結合附圖對本發明作進一步說明。
附圖1 附圖7是一種直槽高速內平衡變慣量飛輪實施實例，本發明的實際使用并不局限于實施例。
具體實施方式
參照附圖1 附圖6，一種直槽高速內平衡變慣量飛輪結構特征為(如附圖1 附圖6)開設有直槽的飛輪基體1中有直槽2和槽8，飛輪基體1的直徑為235mm，直槽2槽寬全為30mm，槽深60mm，槽8槽寬全為10mm，質量塊5為0. 5kg,(如附圖1所示)，螺線槽控制盤18和22，其直徑均為MOmm，盤厚度為10mm，螺線槽深為7mm，材料為304不銹鋼，軸 9采用45鋼調質處理，直徑為60mm，離合器為電磁離合器，型號為DLD40(如附圖2 附圖 4所示)，質量塊5材料為45鋼，支撐銷43和支撐銷50的直徑為8mm，支撐銷35和支撐銷 42直徑為6mm，均為熱處理后的鋼材(如附圖5 附圖7所示)。
權利要求
1.一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，具有轉動慣量可變的裝置，其特征在于結構是由開設有直槽的飛輪基體、開設有螺線槽的控制盤、可移動質量塊、離合器及分離軸承組成組成，飛輪基體(1)開設有槽O)，槽( 呈徑向分布，槽( 底部開設有通槽(8)，通槽(8)用以穿過支撐銷(43)，槽O)內裝有質量塊(5)，飛輪基體(1)兩側同軸安裝有螺線槽控制盤 (21)和螺線槽控制盤(22)，螺線槽控制盤和螺線槽控制盤02)同軸安裝連接，其外圓面同軸安裝有制動器(14)，螺線槽控制盤(21)上裝有銷釘(19)和銷釘(16)，銷釘(16) 同軸安裝有回位彈簧(15)，銷釘(19)同軸安裝有回位彈簧(20)，螺線槽控制盤02)上安裝有銷釘(M)，銷釘04)同軸安裝有回位彈簧(23)，螺線槽控制盤上開設有螺線槽 (30)，飛輪基體(1)同軸連接安裝了離合器摩擦片(27)，螺線槽控制盤02)同軸連接安裝有離合器擋板(26)，離合器線圈(13)和離合器底板(12)與軸(9)同軸安裝，離合器底板 (12)固定安裝，螺線槽控制盤02)和螺線槽控制盤通過軸承05)與軸(9)同軸安裝，在螺線槽控制盤0 和螺線槽控制盤兩側同軸安裝有控制壓板(11)和控制壓板 (18)，控制壓板(11)通過分離軸承(10)與軸(9)同軸安裝，控制壓板(18)通過分離軸承 (17)與軸(9)同軸安裝，螺線槽控制盤(22)開設有螺線槽(32)，質量塊(5)開設有孔(44) 和孔(38)，孔(44)和孔(38)內同軸安裝有支撐銷(43)和支撐銷(50)，支撐銷(43)尾端 (46)插入支撐銷(50)內孔內，彈簧(45)連接支撐銷(43)和支撐銷(50)，使得支撐銷(43) 和支撐銷(50)縮入質量塊(5)內，臺階面08)軸向定位了支撐銷G3)和支撐銷(50)，質量塊(5)開設有孔(39)和槽(67)，孔(39)和槽(67)內安裝有銷釘(47)，質量塊(5)開設有孔(66)，孔(66)孔口同軸安裝有空心螺母(60)，孔(66)內同軸安裝有銷釘(64)，銷釘 (64)開設有槽(62)，槽(62)內通過彈簧(37)，銷釘(64)左端頭接觸鋼片(36)，銷釘(64) 左端作用有回位彈簧(65)，質量塊(5)開設有孔(41)，孔(41)中間有縮小孔(40)，孔(41) 內安裝有支撐銷(35)和支持銷(42)，支撐銷(35)和支持銷02)在彈簧(37)作用下伸出質量塊(5)外，鋼片(36)連接支撐銷(35)和支持銷(42) 0
2.根據權利要求1所述的一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，其特征在于飛輪基體(1) 開設有槽O)，槽O)的個數可為4-20個。
3.根據權利要求1所述的一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，其特征在于螺線槽控制盤開設有螺線槽(30)，螺線槽的個數可以為1個。
4.根據權利要求1所述的一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，其特征在于螺線槽控制盤02)開設有螺線槽(32)，螺線槽的個數可以為1個。
5.根據權利要求1所述的一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，其特征在于螺線槽控制盤可只用螺線槽控制盤或螺線槽控制盤02)其中一個。
全文摘要
本發明涉及的是一種直槽高速內平衡變慣量飛輪，飛輪基體上具有徑向直槽，槽內裝配有可以沿槽滑動的質量塊，控制質量塊移動的是飛輪基體兩側的帶有螺線槽的控制盤，特別適用于汽車和城市軌道車輛再生制動系統，其結構特征在于飛輪基體1開設有槽2和槽8，槽內安裝有質量塊5，通過控制螺線槽控制盤21、22即可以改變飛輪的慣量。
文檔編號F16F15/31GK102518746SQ20121000539
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者呂云嵩, 文少波, 鄒政耀 申請人:南京工程學院