飞轮储能装置、飞轮转子及其金属轮毂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111435805A(43)申请公布日2020.07.21(21)申请号201910030135.5(22)申请日2019.01.14(71)申请人坎德拉（深圳）科技创新有限公司地址518000广东省深圳市南山区粤海街道滨海大道3012号三诺智慧大厦20楼(72)发明人刘成涛(74)专利代理机构深圳市睿智专利事务所44209代理人郭文姬罗兴元(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)B32B15/14(2006.01)B32B1/00(2006.01)B32B33/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称飞轮储能装置、飞轮转子及其金属轮毂(57)摘要一种飞轮储能装置、飞轮转子及其金属轮毂，该飞轮转子包括：金属轮毂，第一碳纤维复合材料轮缘以及第二碳纤维复合材料轮缘；其中，该金属轮毂的轮缘内壁的上端和下端分别设有一环凸缘，用于动平衡测试过程中的磨削去重，该第一碳纤维复合材料轮缘套设在该金属轮毂外周，该第二碳纤维复合材料轮缘套设在该第一碳纤维复合材料轮缘外周。本发明有利于提高储能密度。CN111435805ACN111435805A权利要求书1/1页1.一种飞轮转子，其特征在于，包括：金属轮毂，第一碳纤维复合材料轮缘以及第二碳纤维复合材料轮缘；其中，该金属轮毂的轮缘内壁的上端和下端分别设有一环凸缘，用于动平衡测试过程中的磨削去重，该第一碳纤维复合材料轮缘套设在该金属轮毂外周，该第二碳纤维复合材料轮缘套设在该第一碳纤维复合材料轮缘外周。2.根据权利要求1所述的飞轮转子，其特征在于，该金属轮毂包括圆盘状的主体和由该主体的中央向上下两侧延伸出的轴部，所述的轮缘是由该主体的边缘向上下两侧延伸出的，该轴部在上下两个方向上均形成有圆柱凹槽。3.根据权利要求1所述的飞轮转子，其特征在于，该金属轮毂选用屈服强度达2255MPa的超高强度钢。4.根据权利要求1所述的飞轮转子，其特征在于，该第一碳纤维复合材料轮缘呈空心圆柱状，由日本东丽T800HB碳纤维通过浸渍环氧树脂、缠绕、分层固化制备而成，具体有：每缠绕3mm~5mm厚度轮缘后加热固化。5.根据权利要求1所述的飞轮转子，其特征在于，该第二碳纤维复合材料轮缘呈空心圆柱状，由日本东丽M40JB碳纤维通过浸渍环氧树脂、缠绕、分层固化制备而成，具体有：每缠绕3mm~5mm厚度轮缘后加热固化。6.根据权利要求1所述的飞轮转子，其特征在于，装配之前先在该第一碳纤维复合材料轮缘的外表面涂覆环氧树脂，然后用压机压装该第二碳纤维复合材料轮缘。7.根据权利要求1所述的飞轮转子，其特征在于，该第一碳纤维复合材料轮缘的外表面加工成0.7°锥度，而该第二碳纤维复合材料轮缘的内表面通过模具保证0.7°的锥度。8.根据权利要求1至7任一项所述的飞轮转子，其特征在于，该第一碳纤维复合材料轮缘通过单边0.1mm的过盈量和该金属轮毂装配，该第一碳纤维复合材料轮缘和该第二碳纤维复合材料轮缘之间采用单边0.32mm的过盈量进行过盈配合。9.一种飞轮储能装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的飞轮转子。10.一种金属轮毂，其特征在于，包括：圆盘状的主体，由该主体的中央向上下两侧延伸出的轴部，由该主体的边缘向上下两侧延伸出的轮缘以及由该轮缘的内壁的上端和下端分别朝向该轴部突伸出的一环凸缘。2CN111435805A说明书1/4页飞轮储能装置、飞轮转子及其金属轮毂技术领域[0001]本发明涉及一种飞轮储能装置，特别涉及一种具有高储能的飞轮转子。背景技术[0002]飞轮储能是可以将电能、风能、太阳能等能源转化成飞轮的旋转动能加以储存的一种新型高效的机械储能技术。飞轮储能以其体积小、比功率大、充放电速度快、寿命长、无废弃废料污染等特点，引起了各国广泛的关注。近十余年来，随着新型高强度纤维复合材料、电磁悬浮轴承和电力电子技术等一系列关键技术的突破，复合材料飞轮储能系统的优越性逐渐显示出来，与钢制飞轮相比，它具有储能密度高、质量轻、寿命长等方面的优势，使其在电动汽车、航空航天、电网调峰、不间断供电备用电源等诸多领域有着广泛的应用。[0003]飞轮的质量和占有体积随飞轮储能容量的增加而增大。提高飞轮的线速度，可使飞轮减轻，占地减小，选择比强度高的材料并且采用优化的结构设计，可使飞轮达到较高的轮缘线速度，从而增大飞轮储能密度。由于纤维增强复合材料的比强度较高，可以达到较高的储能密度，是目前国内外制作飞轮的首选材料。复合材料具有可设计性，但缠绕加工工艺比较复杂，不易制作形状复杂的飞轮，因此复合材料飞轮大多采用圆环形状，并通过过盈装配产生的径向压缩应力抵消旋转过程中的拉伸应力，从而能够避免复合材料轮缘由于较弱的径向强度导致的高速