【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种转动惯量自动无级可变的飞轮装置，属于储能。
技术介绍
1、飞轮是一种具有一定转动惯量的盘形零件。当旋转时，飞轮可以将能量以自身动能的形式储存起来，其作用如同一个能量储存装置，其储能能力一般通过转动惯量来表示，同样转速的情况下，转动惯量越大，储能越多。飞轮储能时，对于同样大小的驱动转矩来说，如果使用一个较大惯量的飞轮储能，会使得系统加速性能变慢，进而影响整体响应速度；如果直接使用较小惯量的飞轮，则会在相同转速下降低系统的最大储能能力。另外，在释放能量时，较小的惯量意味着较弱的驱动能力，会影响能量的释放，则需要配置更大的减速增扭装置。
2、针对上述问题，转动惯量可调的飞轮得到了越来越多的研究，但现有的转动惯量调节存在装置本身或其操作过程复杂、无法实现无极可调，或是成本高且具有危险性的缺陷，例如，申请号为201310625769.8的中国专利技术专利申请公开了一种转动惯量可调的惯性飞轮组装置，其主要包括多个可拆卸式的飞轮片以及飞轮片的夹持和拆卸机构，该装置通过增加或减少飞轮片的个数，进而增加转动部件的质量来实现改变飞轮组转动惯量的调节。该装置拆卸安装飞轮盘的操作过程很繁琐，且不能实现转动惯量无级可调，只能满足数种特定的转动惯量大小，具有较大的局限性；申请号为201110618879.1的中国专利技术专利申请公开了一种无级调节转动惯量的飞轮转子，该装置通过直流电机带动钢丝来调节配重块在飞轮上的位置，进而实现转动惯量的无级调节。该装置需要将安装的电机、电磁制动器和电池部件与飞轮盘一起转动，使得飞轮装置过于复杂
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种转动惯量自动无级可变的飞轮装置，该装置能够在飞轮旋转过程中根据自身旋转速度调节转动惯量，且能够实现无级变化；该装置结构简单、便于操作，成本低、安全性高。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种转动惯量自动无级可变的飞轮装置，包括飞轮底盘、飞轮上盖和传动轴，飞轮上盖安装于飞轮底盘顶部，传动轴固定连接于飞轮底盘底部；
3、所述飞轮底盘为一底部下凹、上部开放的旋转体，其纵向切面呈开口向上的抛物线状；在飞轮底盘内部设置有环形薄壁，环形薄壁将飞轮底盘内腔分隔成内圈和外圈两部分，其中，内圈腔体内注有高密度流体；所述环形薄壁上沿其圆周等间距开设至少两对通孔，相对设置的一对通孔上均安装有贴合于环形薄壁内壁设置的内置阀套，所述内置阀套上安装有内置单向阀，相对设置的另一对通孔上均安装有贴合于环形薄壁外壁设置的外置阀套，所述外置阀套上安装有外置单向阀；在环形薄壁内部和外部还分别对应地设置有用于连接内置单向阀和外置单向阀的内置支撑座和外置支撑座；
4、所述的内置阀套和外置阀套上沿其圆周开设有多个通流孔；
5、所述的内置单向阀和外置单向阀均包括横向同轴设置的阀芯、弹簧和弹簧座，所述弹簧一端连接阀芯，另一端连接弹簧座，所述弹簧座远离弹簧的一端具有平滑斜面一，在斜面一上设有纵向滑槽一；所述斜面一上滑动连接有滑块，所述滑块具有与斜面一相吻合的斜面二，在斜面二上设有与所述滑槽一滑动配合的凸起滑条一；与斜面二相对的滑块另一端面为平面，并设有凸起滑条二；滑块沿其纵向方向开设有用于安装螺杆的通孔；
6、所述螺杆包括小直径圆柱段和大直径圆柱段，小直径圆柱段与滑块进行连接，并在小直径端上部设有螺纹段，所述螺纹段自下而上穿出滑块上开设的通孔后与调节螺母配合连接；大直径圆柱段与其所在处的内置支撑座或外置支撑座连接,在大直径圆柱段下部设有螺纹段；
7、所述内置单向阀或外置单向阀的阀芯均与其所对应处的环形薄壁上的通孔以及内置阀套或外置阀套滑动配合；所述弹簧座均与其对应处的内置阀套或外置阀套滑动配合；
8、所述内置支撑座和外置支撑座均呈l形，其包括竖直平面和水平平面，在竖直平面上设有与滑块的凸起滑条二相适配的滑槽二，在水平平面上开设与螺杆大直径圆柱段螺纹段进行连接的螺纹孔；
9、所述飞轮上盖圆周边缘与飞轮底盘密封连接，飞轮上盖对应于环形薄壁的位置，设有环形凸起，所述环形凸起与环形薄壁之间间隙配合。
10、进一步地，所述高密度流体为汞。
11、进一步地，所述的飞轮底盘沿其圆周边缘设有凹槽，所述飞轮上盖沿其圆周边缘设有与所述凹槽配合的凸缘，在凸缘与凹槽之间设有密封圈。
12、进一步地，所述阀芯在其朝向弹簧的一端设置有与其一体的环形导向板，该环形导向板与内置阀套或外置阀套滑动配合；所述环形导向板上沿其环形端面开设多个通孔。
13、本专利技术通过在飞轮底盘内部设置环形薄壁，将飞轮底盘内腔分为内圈和外圈两部分，内圈腔体内注有高密度流体；在环形薄壁上等间距设置至少两对通孔，相对设置的一对通孔上安装内置阀套，相对设置的另一对通孔上安装外置阀套，并在内圈和外圈与内置阀套及外置阀套相对应地设置内置支撑座和外置支撑座，内置单向阀安装于内置阀套和内置支撑座之间，外置单向阀安装于外置阀套和外置支撑座之间，单向阀阀芯与阀套之间滑动配合，阀芯与弹簧座一端之间同轴安装有弹簧，弹簧座另一端为斜面，贴合该斜面滑动设置有滑块，滑块远离弹簧座的一端与支撑座的竖直平面滑动配合，滑块还通过螺杆与支撑座的水平平面螺纹连接，通过调节螺杆继而使滑块上下移动，使弹簧座在阀套内滑动进而挤压或释放弹簧，改变内置和外置单向阀的状态。相应地，改变了高密度流体由内圈进入外圈或由外圈进入内圈对应的转速，从而实现飞轮装置在储能过程中低速时具有较小的转动惯量，提高了系统响应速度；在释放能量时飞轮装置具有较大的转动惯量，提高了其扭矩，有利于能量更加完全的释放，避免了小惯量飞轮装置部分能量无法释放的问题，实现了转动惯量的无级变化。另外，通过调节螺杆对滑块的高度进行调节，实现了飞轮转动惯量变化的临界速度值可调，提高了其在各类使用飞轮储能的设备或场合的通用性。
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1.一种转动惯量自动无级可变的飞轮装置，包括飞轮底盘(1)、飞轮上盖(2)和传动轴(3)，飞轮上盖(2)安装于飞轮底盘(1)顶部，传动轴(3)固定连接于飞轮底盘(1)底部；
2.根据权利要求1所述的转动惯量自动无级可变的飞轮装置，其特征在于，所述高密度流体为汞。
3.根据权利要求1所述的转动惯量自动无级可变的飞轮装置，其特征在于，所述的飞轮底盘(1)沿其圆周边缘设有凹槽(27)，所述飞轮上盖(2)沿其圆周边缘设有与所述凹槽(27)配合的凸缘(28)，在凸缘(28)与凹槽(27)之间设有密封圈。
4.根据权利要求1所述的转动惯量自动无级可变的飞轮装置，其特征在于，所述阀芯(12)在其朝向弹簧(13)的一端设置有与其一体的环形导向板(29)，该环形导向板(29)与内置阀套(5)或外置阀套(7)滑动配合；所述环形导向板(29)上沿其环形端面开设多个通孔。
【技术特征摘要】
1.一种转动惯量自动无级可变的飞轮装置，包括飞轮底盘(1)、飞轮上盖(2)和传动轴(3)，飞轮上盖(2)安装于飞轮底盘(1)顶部，传动轴(3)固定连接于飞轮底盘(1)底部；
2.根据权利要求1所述的转动惯量自动无级可变的飞轮装置，其特征在于，所述高密度流体为汞。
3.根据权利要求1所述的转动惯量自动无级可变的飞轮装置，其特征在于，所述的飞轮底盘(1)沿其圆周边缘设有凹槽(...
【专利技术属性】
技术研发人员：董子涵，李建松，吕亮，赵辉，孙麟，魏苗宇，权宁，朱涛，燕硕，
申请(专利权)人：徐州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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