悬浮陀螺的制作方法

本发明涉及玩具陀螺领域，具体涉及一种悬浮陀螺。

背景技术：

绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺，陀螺是中国民间最早的娱乐工具之一。形状上半部分为圆形，下方尖锐。从前多用木头制成，现代多为塑料或铁制。玩时可用绳子缠绕，用力抽绳，使直立旋转。或利用发条的弹力旋转。传统古陀螺大致是木或铁制的倒圆锥形，玩法是用鞭子劈。

但是陀螺存在如下缺点：陀尖是较为尖锐的，高速转动时陀尖若接触儿童的皮肤，可能会蹭破表皮，存在一定的危险，因此这种传统的陀螺并不适合年龄较小的儿童玩耍。

其次现有的陀螺玩法也比较单一，未解决玩法单一的问题。目前，申请号为CN95233271.X的中国专利公开了一种飞行陀螺。在现有陀螺的基础上增加一个带有螺旋桨叶片的桨盘，桨盘上设有开口，飞行陀螺旋转时就会飞离地面，娱乐性，趣味很强，解决了普通陀螺只能在地面上旋转，而不能飞离地面的问题。具有结构简单、美观、实用的效果，是健体和娱乐的良好用具。

上述陀螺存在如下缺陷：

1.动力输入是通过手动输入的，当陀螺离手后，不再有源源不断的动力输入，陀螺飞行后马上因为动力缺失转速变低，开始掉落，难以续航持续转动，需要使用者频繁的转动。

2.陀螺是整体的，高速转动又飞在空中，很容易导致高速转动的陀尖误伤儿童头部或脸部。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种悬浮陀螺，配重的飞轮设置在壳体内，壳体及叶片质轻，可以在陀螺接触儿童皮肤后快速停转，降低进一步伤害，提高安全性；其次，陀螺带有驱动器和电源可以一直转动；叶片可实现陀螺飞行增加趣味性。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种悬浮陀螺，包括壳体和在壳体内可转动的飞轮，壳体底部设有用于支撑陀螺转动的陀尖，所述壳体包覆于飞轮的外表面，所述壳体开设有供齿条插入的开孔，所述飞轮设有配合齿条拉动使飞轮水平旋转的第一齿轮，所述壳体内还固定有托板，所述飞轮放置于托板上方，飞轮随重力贴附于托板上表面，托板与壳体同步转动；所述壳体还设有旋转可使陀螺飞行的叶片，所述叶片与壳体同步转动。

悬浮陀螺还包括电源、离心触发开关和使飞轮持续转动的驱动器，所述离心触发开关连接驱动器和电源，通过增设电源、驱动器和离心触发开关，使飞轮能够一直源源不断的得到驱动器的动能，使陀螺能够一直转动，本发明中提到的离心触发开关是根据离心力大小判断的触发，当转速较高时开关连通，转速较低则开关断开。所述离心触发开关包括：

-固定触头，用于连接电源和驱动器；

-活动触头，随离心力增大时可以接触固定触头使驱动器通电，所述活动触头为导电件；

-复位件，当离心力低时使活动触头与固定触头分离；

-活动腔，供活动触头移动并接触或远离固定触头。

上述托板可以与壳体一体，只要使托板与壳体相固定带动壳体转动即可，为方便制造本发明优选，所述壳体包括上盖和底座，所述托板夹设并固定于上盖和底座之间，所述飞轮设于托板和上盖之间，开孔位于底座上。

优选的，所述叶片设于壳体内侧，叶片外侧包括有转轴，所述转轴枢接于靠近陀螺外周的壳体内侧，壳体设有供叶片随陀螺离心转动从壳体内转出的开槽，增设开槽使得叶片可以收入壳体内，不占用体积，缩小空间，其次提升陀螺的活动动作，增加趣味性。

优选的，所述转轴处设有用于叶片复位收拢至壳体内侧的扭簧，通过扭簧。

优选的，所述叶片与飞轮均位于上盖内，叶片包括外片部、过渡部和内片部，所述外片部位于壳体内部的外边缘，内片部位于壳体内侧，过渡部连接外片部和内片部，所述过渡部位于飞轮的外周侧，内片部位于飞轮的上表面并留有间隙，过渡部和内片部共同构成用于容纳飞轮的容纳腔，容纳腔位于内片部下方，所述外片部和内片部为倾斜方向和角度相同的平行平面。

优选的，所述过渡部倾斜设置，过渡部倾斜方向与外片部和内片部倾斜方向相同。

上述复位件可以采用弹簧、橡胶等弹性件，但是上述弹性件存在一定的老化生锈现象，并且体积较大，因此优选的，所述复位件为与活动触头相互吸引的永磁体，所述活动触头为与永磁体配合的导电磁吸件，不存在老化现象且体积小，使离心触发开关进一步缩小体积。

由于磁性件之间的吸引力是根据距离产生一个指数的变化，完全吸和时的吸力是最大的，难以控制，因此本发明优选的，所述复位件和活动触头之间设有增加二者距离用于降低吸引力的隔绝壁。

优选的，所述固定触头分为第一触头和第二触头，所述活动腔为供活动触头直线移动的通道，所述活动腔朝向第一触头和第二触头中间。

优选的，所述活动触头为钢珠或圆柱形钢块，因为圆形件特殊性使得其角度变化对于活动触头的位置影响不大，若是采用矩形件、三角形或其他形状，很容易导致活动触头以为角度变为而卡在活动腔内。

优选的，所述电池座和电机座均朝向飞轮的旋转中心且呈“Y”形排列，上盖设有与覆盖电池座、电机座及离心触发开关的封盖，所述封盖与上盖可拆卸的活动连接。Y形排列的目的在于平衡转动中心，使陀螺顶部的重量分配均匀。封盖的设置在于便于使用者更换电池。

优选的，第一齿轮还设有用于增加飞轮转速的多级加速结构，所述多级加速结构由若干齿轮构成，通过齿轮达到多级加速，单次拉动齿条得到的飞轮转速可以更快。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的悬浮陀螺，具有如下有益效果：

一、通过齿条带动飞轮高速转动,利用飞轮的重力与托板产生摩擦，进而间接带动整个陀螺的壳体转动，由于整个高速转动的飞轮是设置在壳体内部的，壳体将飞轮进行包裹，可以有效防止高速转动的飞轮擦伤或蹭伤儿童，起到良好的保护作用。

二、壳体内的飞轮作为配重件，经齿条拉动后一直处于高速转动的状态，即使将壳体固定后，飞轮依旧处于转动的状态，当陀螺重新放到地上后，通过飞轮又会高速转动，最终达到壳体与飞轮同步转动；因此本发明中的陀螺碰撞障碍物后不会像传统的陀螺直接倒地停止转动。

三、由于带有电源和驱动装置，当离心触发开关被高速旋转的壳体触发时，驱动装置通电使飞轮一直快速转动，陀螺可以一直转动，直到使用者手动停止其转动。

四、壳体外增设有叶片，当壳体转动的速度足够大时，可以通过叶片产生向上的推动力，将整个陀螺提升至离地或者通过提升力降低陀螺的重力，减小陀螺与地面之间的摩擦，转动陀螺所要克服的阻力降低，驱动器负荷降低。

五、壳体和叶片相对飞轮的重量轻很多，因此使陀螺的壳体紧急停止较为容易，当陀螺飞离地面时，即使陀尖接触皮肤，壳体会快速的停止转动，飞轮不影响，不会伤害到使用者。

附图说明

图1为本发明悬浮陀螺实施例1的结构示意图；

图2为本实施例1中悬浮陀螺叶片展开的结构示意图；

图3为本实施例1中悬浮陀螺的爆炸示意图；

图4为本实施例1中飞轮和叶片的结构示意图；

图5为本实施例1中飞轮和叶片的半剖结构示意图；

图6为本实施例1中叶片的结构示意图；

图7为本实施例1中叶片和飞轮的剖视图；

图8为本实施例1中上盖的结构示意图；

图9为本实施例1中离心触发开关的结构示意图；

图10为本发明悬浮陀螺实施例2的结构示意图；

图11为本实施例2中悬浮陀螺的爆炸示意图；

附图标记：1、上盖；10、电机座；11、电池座；12、开槽；2、底座；20、开孔；3、托板；4、飞轮；40、第一齿轮；41、第二齿轮；5、加速齿轮；6、离心触发开关；60、复位件；61、活动触头；62、活动腔；63、隔离壁；64、固定触头；640、第一触头；641、第二触头；7、封盖；8、驱动器；81、电池；9、叶片；90、转轴；91、外片部；92、过渡部；93、内片部；94、容纳腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例1：

如图1至图3所示的悬浮陀螺，由上至下依次包括：封盖7、上盖1、叶片9、飞轮4、托板3和底座2。

本实施例中整个飞轮4和叶片9是处于上盖1的内部，通过齿条带动飞轮4转动，再通过飞轮4与托板3的摩擦接触，进而带动陀螺的壳体转动。

其中加速齿轮5的数量可以是单个，也可以是多个。

上盖1的顶部增设了离心触发开关6、驱动器和电源，通过高速转动的陀螺触发离心触发开关6，使驱动器8通电，驱动器8进而使得飞轮4一直处于转动状态，整个陀螺一直转动，直到离心触发开关6断开，陀螺才停止转动。

托板3夹设并固定在上盖1和底座2之间，底座2设有开孔20，齿条可以从开孔20内深入并拉动使加速齿轮5转动。

飞轮4中部设有一根转轴，转轴与飞轮4固定并同步转动，飞轮4的底部设有第一齿轮40，第一齿轮40和加速齿轮5配合，可带动整个飞轮快速的转动。底座2的内壁表面设有供飞轮4的转轴固定并转动的转轴座，转轴座降低了转轴的摩擦。

如图8所示，飞轮4的顶部设有第二齿轮41，第二齿轮41与转轴的端部固定，转轴穿透上盖1，第二齿轮41位于上盖1的顶部。

上盖的顶部设有离心触发开关6、电池座11和电机座8，电池座内安装有电池9，电机座内固定驱动器8，驱动器8采用微型电机进行驱动，驱动器8设有驱动齿轮80，驱动齿轮80与第二齿轮41相配合。

如图9所示，离心触发开关6包括固定触头64、活动触头61、磁铁60、隔离壁63和活动腔62。

固定触头64分为第一触头640和第二触头641，活动腔62为供活动触头61直线往复移动的通道，该通道一端位于第一触头和第二触头之间，另一端位于磁铁60。

活动触头61采用钢珠或圆柱形的钢块，隔离壁63用于降低磁铁60对活动触头61的吸引力，便于离心的触发。

当陀螺转动时，离心力足够大可使得活动触头61脱离磁铁60的吸引，活动触头61被离心的惯性甩到第一触头640和第二触头641之间，使两个触头连通构成回路。而当陀螺转速降低时，磁铁60的吸力大于离心力，活动触头61被吸回原位，固定触头64处于断开状态。

叶片9设于壳体内侧，叶片9外侧包括有转轴90，转轴90处设有用于叶片9复位收拢至壳体内侧的扭簧，转轴90枢接于靠近陀螺外周的壳体内侧，壳体设有供叶片9随陀螺离心转动从壳体内转出的开槽12。

在陀螺低速转动时，由于离心力较小，叶片9无法克服扭簧的弹力，因此叶片9是呆在上盖1内的，而当陀螺高速转动时，由于叶片9被离心力由上盖1内部甩出至壳体外部展开，其次由于叶片9的倾斜设置，叶片9时刻受到风的阻力，使得叶片9牢牢的抵在开槽12的槽底位置，保持一个展开的状态。

如图4至图7所示，叶片9与飞轮均位于上盖内，叶片9包括外片部91、过渡部92和内片部93，外片部91位于壳体内部的外边缘，内片部93位于壳体内侧，过渡部92连接外片部91和内片部93，过渡部92位于飞轮的外周侧，内片部93位于飞轮的上表面并留有间隙，外片部91和内片部93保持倾斜的角度相同，目的在于叶片9切割空气时产生的向上的力是统一的，若角度不同则产生的力是不统一的，易导致叶片震动。

如图7所示，过渡部92和内片部93共同构成用于容纳飞轮的容纳腔94，容纳腔94位于内片部93下方，外片部91和内片部93为倾斜方向和角度相同的平行平面，过渡部92倾斜设置，过渡部92倾斜方向与外片部91和内片部93倾斜方向相同。

过渡部92的作用之一是用于将内片部93抬高，使内片部93可以插入飞轮4上部的上盖1空间内；其次过渡部92的倾斜角度与外片部或内片部93相同，是为了不扰乱气流，不能产生反向的阻力；再者过渡部92倾斜的角度小于其余二者，目的是为小幅增加叶片的阻力，用于克服扭簧的弹力，避免飞行过程中扭簧的回弹。

因此，本实施例使用过程如下：

1.飞轮手动转动：由底座2的开孔20处插入齿条，拉动齿条带动加速齿轮5转动，进而第一齿轮40跟随转动，飞轮4开始高速转动；

2.壳体转动：飞轮4的转动带动托板3转动，进而使得壳体也跟随转动；

3.开关触发：壳体的转动速度达到一定值时，活动触头61的离心力大于磁铁60的吸引力，使得活动触头61通过活动腔62向固定触头64端移动，使得第一触头640-活动触头61-第二触头641连通构成，电源9与微型电机8连通。

4.电动转动：微型电机8得到供电快速转动，通过驱动齿轮80、第二齿轮41带动飞轮4持续的快速转动，并保持活动触头61压靠在第一触头640和第二触头641之间，保持电机供电。

6.叶片展开：陀螺转速足够高，使得叶片9由上盖1内部因离心力而从开槽12处甩出，叶片9克服扭簧弹力沿转轴90转出开槽12，并抵靠在开槽12的槽底。在后续转动中，由于叶片9受到空气的阻力，阻力主要由过渡部92产生，使得叶片9牢牢的固定在开槽的槽底。

7.陀螺悬浮：由于叶片9的内片部93和外片部91随陀螺高速转动，使流动的气流对叶片产生向上的托举浮力，将整个陀螺向上托举，可降低整个陀螺的重力甚至使陀螺飞离地面。

5.停转：通过降低陀螺壳体的转速，使得离心触发开关6内活动触头61收到的离心力小于磁铁60的吸引力，活动触头61被磁铁60吸回原位，使得固定触头处断开，微型电机8失去供电，飞轮依靠惯性继续转动一段时间后停止(或者增设延时开关，在离心触发开关6启动后一段时间内自动断开驱动器和电源的连接，使陀螺停止转动)。

本实施例具有如下优点：

1.陀螺可通过电池和电机一直转动，无需频繁的供力。

2.离心触发开关6除了与电机连接外，开可以增设部分发光元器件和发声元器件，使其接入电源后发出音效和光，提高玩具陀螺的趣味性。

3.配重用的飞轮安置在轻质的壳体内部，在陀螺碰触儿童皮肤或其他物件时，可以快速停转，降低危险。

4.陀螺受叶片托举，重力变低，摩擦阻力变小，电机负载小。

实施例2：

如图10和图11所示，为实施例1的简化版，其中叶片9是直接固定在陀螺的壳体上，壳体分为上盖1和底座2，托板3是分离设置的，托板3可以通过螺栓粘胶等方式固定在上盖1和底座2之前，飞轮4放置在上盖内，飞轮下方接触托板3。

上盖1顶部还设有电池座11和电机座10，电池座11内放置电池，电机座10内固定微型电机。电机的输出轴直接与飞轮的转轴连接，上盖1顶部还设有与实施例1相同的离心触发开关6。

本实施例相较于实施例1的优点在于：在实现陀螺自动供电自转飞行的同时，保证其安全性，降低叶片的活动达到降低制造成本的目的。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。