双轮毂储能飞轮转子.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CN110071599A(43)申请公布日2019.07.30(21)申请号201910429226.6(22)申请日2019.05.22(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人戴兴建徐旸皮振宏张小章(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人黄德海(51)Int.Cl.H02K7/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称双轮毂储能飞轮转子(57)摘要本发明公开了一种双轮毂储能飞轮转子，包括芯轴、合金轮毂和轮缘，合金轮毂包括第一合金轮毂和第二合金轮毂，第一合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，第二合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，第一合金轮毂和第二合金轮毂间隔设置且使第一合金轮轨的U型开口和第二合金轮毂的U型开口彼此背向地通过过盈装配套固在芯轴的外周面上；轮缘采用过盈装配套固在第一合金轮毂和第二合金轮毂的外周面上。该飞轮转子高速旋转时，不但可以避免第一合金轮毂与芯轴及第二合金轮毂与芯轴发生松动，而且也可以避免第一合金轮毂与轮缘及第二合金轮毂与轮缘发生松动，飞轮转子整体结构牢固且整体结构动力学刚度高，可以实现飞轮的结构强度安全、连接稳定可靠的高速平稳旋转。CN110071599ACN110071599A权利要求书1/2页1.一种双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，包括：芯轴；合金轮毂，所述合金轮毂包括第一合金轮毂和第二合金轮毂，所述第一合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，所述第二合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，所述第一合金轮毂和所述第二合金轮毂间隔设置且使所述第一合金轮轨的U型开口和所述第二合金轮毂的U型开口彼此背向地通过过盈装配套固在所述芯轴的外周面上；轮缘，所述轮缘采用过盈装配套固在所述第一合金轮毂和所述第二合金轮毂的外周面上。2.根据权利要求1所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述第一合金轮毂包括第一外圆柱壳、第一内圆柱壳和第一连接板，所述第一连接板连接在所述第一外圆柱壳的一端环边和所述第一内圆柱壳的一端环边之间，所述第一内圆柱壳与所述芯轴之间过盈装配；所述第二合金轮毂包括第二外圆柱壳、第二内圆柱壳和第二连接板，所述第二连接板连接在所述第二外圆柱壳的一端环边和所述第二内圆柱壳的一端环边之间，所述二内圆柱壳与所述芯轴之间过盈配合，且所述第一连接板和所述第二连接板彼此相邻间隔设置。3.根据权利要求2所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述双轮毂储能飞轮转子高速旋转时，所述第一外圆柱壳和所述第二外圆柱壳在旋转离心力作用下分别在径向方向上向外扩张变形而紧贴在所述轮缘的内周面上。4.根据权利要求2所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述双轮毂储能飞轮转子高速旋转时，所述第一内圆柱壳和所述第二内圆柱壳在旋转离心力作用下的变形量小于所述第一内圆柱壳与所述芯轴及所述第二内圆柱壳与所述芯轴的过盈配合的过盈量。5.根据权利要求2所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述芯轴为阶梯轴，所述阶梯轴包括在轴向方向上依次相连的第一轴颈、过渡轴颈和第二轴颈，且所述第一轴颈、所述过渡轴颈和所述第二轴颈的外径依次增大，所述第一合金轮毂安装在所述第一轴颈的外周面上，所述第二合金轮毂安装在所述第二轴颈的外周面上；所述芯轴采用高弹性模量的高强度合金钢制作而成成。从而增加轴的刚性。6.根据权利要求5所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，还包括在轴向方向上与所述第二轴颈相连的第三轴颈，所述第三轴颈的外径大于所述第二轴颈的外径；所述过渡轴颈在与所述第一轴颈相连的部位处形成第一挡肩，所述第三轴颈在与所述第二轴颈相连的部位处形成第二挡肩；所述第一内圆柱壳安装在所述第一轴颈上时，所述第一连接板抵靠在所述第一挡肩上；所述第二内圆柱壳安装在所述第二轴颈上时，所述第二连接板抵靠在所述第二挡肩上。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述第一合金轮毂和所述第二合金轮毂均由高比强度的金属材料制作而成。8.根据权利要求7所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述第一合金轮毂和所述第二合金轮毂分别采用超硬铝合金、高强钛合金、超高强度钢合金中的一种制作而成。9.根据权利要求2-6中任意一项所述的双轮毂储能飞轮转子，其特征在于，所述轮缘的内周面包括在轴向方向上依次相连第一内周面、第二内周面和第二内周面；所述第一外圆柱壳包括在轴向方向上相连的第一环形柱段和第一非接触环形柱段；所述第二外圆柱壳包括在轴向方向上相连的第二非接触环形柱段和第二环形柱段；所述第一内周面与所述第一2CN110071599A权利要求书2/2页环形柱段的外周面过盈配合，所述第二内周面与所述第二环形柱段配合，且所述第二内周面分别与所述第一非接触环形