CN104565200A - 组合式飞轮结构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种组合式飞轮结构，其主要包括飞轮外环圈及飞轮外环圈支撑架，所述飞轮外环圈是以坎入、螺固、焊接或其他等效方式连接于飞轮外环圈支撑架上，透过置换不同比重、密度或材质的飞轮外环圈，以达到飞轮所需达成的功能，并在飞轮外环圈支撑架的外环面或内环面崁入非导磁金属圈，在飞轮转动时产生Eddy？Current（涡流）而达到制动的效果，或在飞轮外环圈支撑架上崁入同心圆金属圈，并在同心圆金属圈内环面布设以相异磁极环状排列而成的永久磁铁，即可与外接的环形线圈产生磁性循环进行发电。

Description

组合式飞轮结构

技术领域

本发明是一种飞轮结构，尤指一种飞轮与内支撑架是以崁入式设计，使飞轮与飞轮外环圈支撑架可为不同材质，以达到多功能需求，且节省材料成本、生产组装成本的组合式飞轮结构。 

背景技术

传统的飞轮，大多是铸铁、铝合金、水泥或其他比重较高的材质一体结构制成，但由于现代飞轮需求的功能趋向多功能、高质量或环保等方向，因此，传统飞轮的设计，不论在结构、功能、环保，甚至于成本上均已不符现今的需求，整理各种传统飞轮的缺点如下： 

1、铸铁飞轮：铸造后必须经过两次以上的加工，耗费工时，且铸造或加工时会造成材料的浪费，其成本较高。 

2、铝合金飞轮：铝合金单价较高，因此成本较高。 

3、水泥、混凝土飞轮：此种飞轮是将水泥或混凝土倒入模具内，使其凝固成型，然而，水泥或混凝土形成的飞轮因材料本身的问题，容易碎裂，因此，必须在外环至飞轮中心的内部灌浇大量的水泥或混凝土，造成材料的浪费，再者，水泥、混凝土飞轮的功能变化性不易，且不环保。 

除上所述，传统飞轮设计时均未考量转动惯性的最佳化，除了浪费材料成本之外，亦未能达到运动效果，再者，传统飞轮设计时，也未考量发电或阻尼的多元化需求，当有需求时，则需增加设计的成本，导致事倍功半的情况。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多功能设计的组合式飞轮结构。 

本发明的次要目的在于提供一种除具运动效果外，尚可运用于发电的组合式飞轮结构。 

本发明的又一目的在于提供一种节省材料成本、生产组装成本的组合式飞 轮结构。 

本发明的再一目的在于提供一种崁入式设计，进而使质量稳定且更富环保效益的组合式飞轮结构。 

为达上述目的，本发明的组合式飞轮结构，包括飞轮外环圈及飞轮外环圈支撑架，所述飞轮外环圈是环状体，而所述飞轮外环圈支撑架具有若干呈放射状或其他形状设置的支撑柱，所述支撑柱的一端支撑于所述飞轮的内环面，且所述支撑柱是以坎入、螺固、焊接或其他等效方式与飞轮外环圈组合，另外，所述飞轮外环圈支撑架中心套崁入有轴承座做为轴心，或所述飞轮外环圈支撑架上设有同心圆金属圈，所述同心圆金属圈细崁入所述支撑柱上，且所述同心圆金属圈内圈环设有若干永久磁铁，所述永久磁铁是由相异磁极的永久磁铁环状排列而成，透过环状线圈，可在飞轮外环圈转动时产生磁性循环作为发电之用。 

本发明的组合式飞轮结构与现有飞轮相比较，更具有以下的优点： 

本发明的飞轮外环圈与飞轮外环圈支撑架是属分离的结构，因此可按照所需的目的更换适合的飞轮外环圈，以达到所需的功能。 

本发明由于飞轮外环圈支撑架均与飞轮外环圈分离，而非如现有一体架构而成，飞轮外环圈支撑架可采用轻量或较为便宜的材质，以节省生产成本。 

本发明由于飞轮外环圈支撑架是与飞轮外环圈分属不同构件，因此当飞轮外环圈或飞轮外环圈支撑架发生损坏或故障，仅需更换其中一个，因此其损坏的成本也较现有飞轮低。 

本发明透外崁入非导磁金属圈，可与外部的永久磁铁或电磁铁，在飞轮转动时产生Eddy Current（涡流）而达到制动的效果。 

本发明利用崁入同心圆金属圈，并于同心圆金属圈内环面布设以相异磁极环状排列而成的永久磁铁，可与外接的环形线圈与永久磁铁产生磁性循环进行发电。 

附图说明

图1为本发明的立体分解图； 

图2为本发明的立体外观图； 

图3为本发明第一实施例的立体外观图； 

图4为本发明第二实施例的立体分解图； 

图5为本发明第二实施例的立体外观图；以及 

图6为本发明第三实施例的立体外观图。 

附图标记说明 

1、飞轮外环圈；11、定位孔；2、飞轮外环圈支撑架；21、支撑柱；22、环体；23、环状凹槽；231、定位柱；232、螺孔；3、支撑架侧盖；31、开口；4、非导磁金属圈；5、锁固元件；6、轴承座；7、同心圆金属圈；8、永久磁铁。 

具体实施方式

实施例1 

本发明的结合是飞轮结构针对飞轮在运动健身车中所担任的功能角色，并考量飞轮转动惯性、发电效果及阻尼制动等功能进行设计。 

请参阅图1～2，本发明的组合式飞轮结构，主要包括：飞轮外环圈支撑架2、飞轮外环圈1、支撑架侧盖3及非导磁金属圈4，其中所述飞轮外环圈支撑架2为金属或非金属材质，且所述飞轮外环圈支撑架2包括复数支撑柱21、环体22、环状凹槽23，所述支撑柱21呈放射状或其他形状设置，且所述支撑柱21的自由端是支撑于所述环体22的内环面，所述环状凹槽23是开设于环体22的侧面，所述环状凹槽23内设有若干定位柱231，所述定位柱231上均设有螺孔232，而所述飞轮外环圈1是环状体，且为金属或非金属材质，所述飞轮外环圈1上开设有若干定位孔11，所述支撑架侧盖3对应螺孔232位置开设若干开口31，另外，所述非导磁金属圈4是崁入于飞轮外环圈支撑架2的环体22的内环面内。 

另外，所述支撑架侧盖可以坎入、螺固、焊接或其他等效方式，将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间，所述飞轮外环圈是以坎入、螺固、填充、焊接或其他等效方式定位于飞轮外环圈支撑架的环状凹槽内。 

本发明的组合式飞轮结构，是将飞轮外环圈1透过将所述定位孔11穿入定 位柱231中，使飞轮外环圈1置于环状凹槽23内，然后将支撑架侧盖3覆罩于飞轮外环圈1的外侧，并以螺固元件5穿入开口31并锁入螺孔232内，而将支撑架侧盖3锁于飞轮外环圈支撑架2上，同时令飞轮外环圈1包覆于环状凹槽23与支撑架侧盖3之间。 

本发明的组合式飞轮结构中，由于飞轮外环圈1可与飞轮外环圈支撑架2为可分离结构，当使用时可依所需的比重、密度、欲达成功能、运动效果等，更换适合的飞轮外环圈1，例如高密度、高比重的非金属或金属材质，而且，本发明中支撑飞轮外环圈1的飞轮外环圈支撑架2可使用轻质量或较为便宜的材料制作，无须如现有般一体结构成型，可进而减少材料成本，再者，由于仅需一个飞轮外环圈支撑架2，即可搭配复数飞轮外环圈1，因此即便飞轮外环圈支撑架2损坏，也仅需更换一个飞轮外环圈支撑架2即可，而无须如现有必须整组都换掉。 

透过飞轮的转动惯性＝MR2计算，以2kg，内径260mm，外径280mm的飞轮外环圈为例，其转动惯性为： 

转动惯性＝MR2 

＝1/8*M*（R12+R22） 

＝1/8*2kg*（2602+2802） 

＝36.5T/cm2 

本发明的组合式飞轮结构中，可在飞轮外环圈支撑架2中心崁入不同耐久材料的轴承座6或轴心，再者，由于所述非导磁金属圈4的设置，当本发明的组合式飞轮结构中的飞轮外环圈1转动时，所述非导磁金属圈4可配合飞轮转动时产生Eddy Current（涡流）而达到制动的效果，另外，请参阅图3，本发明的组合式飞轮结构中，所述非导磁金属圈4也可崁入飞轮外环圈支撑架2的环体22外侧，同样可在飞轮转动时产生Eddy Current（涡流）而达到制动的效果。 

实施例2 

请参阅图4～5，本实施例与实施例1的区别仅在于，亦可在支撑柱21上崁入一同心圆金属圈7，所述同心圆金属圈7内环面布设以相异磁极环状排列而成 的永久磁铁8，当飞轮转动时，透过运动飞轮车固定于飞轮侧边的固定处所设的环形线圈，与永久磁铁8产生磁性循环进行发电。 

实施例3 

参阅图6，本实施例与实施例1的区别仅在于，直接将永久磁铁8设于飞轮外环圈支撑架2的内环面，使永久磁铁8与环形线圈产生磁性循环进行发电。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (17)

1.一种组合式飞轮结构，其是使用于飞轮健身车上，其特征在于，主要包括：

飞轮外环圈支撑架，所述飞轮外环圈支撑架具有若干支撑柱，所述等支撑柱的一端支撑于环体的内环面，所述环体侧边开设有环状凹槽；

飞轮外环圈，所述飞轮外环圈是环状体，且所述飞轮外环圈定位于飞轮外环圈支撑架的环状凹槽内；

支撑架侧盖，所述支撑架侧盖穿入环状凹槽内，将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间；

非导磁金属圈，所述非导磁金属圈崁入于支撑架的内环面。

2.如权利要求1所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述环状凹槽内设有若干定位柱，所述定位柱上均设有螺孔，所述飞轮外环圈上开设有若干定位孔，且所述支撑架侧盖对应螺孔位置开设若干开口，所述定位孔穿入定位柱中，然后以螺固元件穿入开口并锁入螺孔内，而将支撑架侧盖锁于飞轮外环圈支撑架上，并将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间。

3.如权利要求1所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述支撑架侧盖是以坎入、螺固、焊接或其他等效方式，将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间。

4.如权利要求1所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述飞轮外环圈是以坎入、螺固、焊接、填充或其他等效方式定位于飞轮外环圈支撑架的环状凹槽内。

5.如权利要求1所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述飞轮外环圈支撑架中心崁入有轴承座。

6.如权利要求1所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述非导磁金属圈为坎入飞轮外环圈支撑架的环体外侧。

7.如权利要求1所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述支撑柱为放射状或其他形状设置。

8.一种组合式飞轮结构，是使用于飞轮健身车上，其特征在于，主要包括：

飞轮外环圈支撑架，所述飞轮外环圈支撑架具有若干支撑柱，所述支撑柱的自由端支撑于环体的内环面，所述环体侧边开设有环状凹槽；

飞轮外环圈，所述飞轮外环圈是环状体，且所述飞轮外环圈是定位于飞轮外环圈支撑架的环状凹槽内；

支撑架侧盖，所述支撑架侧盖是穿入环状凹槽内，将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间；以及

同心圆金属圈，所述同心圆金属圈是崁入所述支撑柱上，且所述同心圆金属圈内圈环设有若干永久磁铁。

9.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述环状凹槽内设有若干定位柱，所述定位柱上均设有螺孔，所述飞轮外环圈上开设有若干定位孔，且所述支撑架侧盖对应螺孔位置开设若干开口，所述定位孔穿入定位柱中，然后以螺固元件穿入开口并锁入螺孔内，而将支撑架侧盖锁于飞轮外环圈支撑架上，并将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间。

10.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述支撑架侧盖是以坎入、螺固、焊接或其他等效方式，将飞轮外环圈包覆于环状凹槽与支撑架侧盖之间。

11.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述飞轮外环圈是以坎入、螺固、焊接、填充或其他等效方式定位于飞轮外环圈支撑架的环状凹槽内。

12.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述同心圆金属圈内圈环设的永久磁铁的由相异磁极的永久磁铁环状排列而成。

13.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述同心圆金属圈中心外接环状线圈与永久磁铁产生磁性循环作为发电之用。

14.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述飞轮外环圈支撑架的内环面或环体外侧供非导磁金属圈崁入。

15.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述飞轮外环圈支撑架中心崁入有轴承座。

16.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述永久磁铁直接环设在飞轮外环圈支撑架的内环面上，而无须设置同心圆金属圈。

17.如权利要求8所述的组合式飞轮结构，其特征在于，所述支撑柱为放射状或其他形状设置。