[發(fā)明專利]高速飛輪電池的轉子

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110031152.4
• 申請日: 2011-01-28
• 公開（公告）號: CN102624141A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 肖耀軍
• 申請（專利權）人: 深圳飛能能源有限公司
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02;H02K1/22
• 代理公司: 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司 44232
• 代理人: 劉抗美;周惠來

技術領域

本發(fā)明涉及高速飛輪電池領域，尤其與高速飛輪電池的轉子結構有關。

背景技術

參閱圖1，高速飛輪電池（飛輪儲能系統(tǒng)）通常包括一高強度復合材料的圓筒1a和一套裝在圓筒1a內的金屬輪轂2a，由金屬輪轂2a來帶動圓筒1a加速或減速。由于金屬輪轂2a處于圓筒1a內，其外沿線速度比圓筒1a的線速度小，所以輪轂2a所受的離心力和應力也比圓筒1a所受的離心力和應力要小一些，而金屬的彈性模量一般又比復合材料的彈性模量大一些，所以導致在高速旋轉時，復合材料圓筒1a的膨脹量比金屬輪轂2a的膨脹量大，從而導致圓筒1a與輪轂2a松脫，從而無法繼續(xù)傳遞扭矩。

現有技術中有如下兩種常見解決辦法。

1、過盈配合。

預先使圓筒1a跟輪轂2a箍得更緊，這樣就可以承受更高一點的轉速。但是，過盈配合在裝配時比較麻煩，而且效果不太明顯，即轉速并不能因此而增加更多，因為相比于高速旋轉時的松脫量，在裝配過程中所施加的過盈量總是有限的。

2、傘形輪轂。

把金屬輪轂2a從一個整體圓盤形變成傘形，眾所周知，傘的外沿半徑會靈活地增大或縮小。隨著圓筒轉子在高速旋轉下的膨脹，傘形輪轂也會在自身離心力的作用下撐開，半徑增大，從而始終保持輪轂外沿跟圓筒轉子內壁的緊密配合。這種結構下，傘形輪轂不再是一整塊金屬圓盤，而是用活動的金屬板/片連接在一起，金屬板/片之間的連接是柔性的（否則不能撐開），互相之間不提供拉力，所以每一塊金屬板/片所受的離心力，主要由輪轂中心的小小軸條套來承受。而軸條套的強度有限，不能承受太大的離心力，所以轉子的轉速也不可能太高。

所以，要想制造高速飛輪電池，必須另想辦法解決輪轂與圓筒在高速旋轉下的松脫問題。此外，就圓筒本身而言，在同一種纖維纏繞成型的情況下，內外彈性模量一致，但由于圓筒外沿線速度大，離心力和應力大，圓筒內沿線速度小，離心力應力小，所以導致圓筒外沿的膨脹量大于圓筒內沿的膨脹量，在速度達到一定程度時，膨脹量之間的較大差異，就會導致圓筒外沿與內沿撕開。這就限制了高速飛輪的轉速提高。

為此，也有兩個常見的解決辦法。

1、預應力纏繞。

越到外沿，纏繞時的預應力越大。

這種做法會有一定的改善，但不是本質上的改變，而且也比較麻煩。

2、分層配置彈性模量。

使內沿纖維的彈性模量更小，外沿纖維的彈性模量更大，這樣一來，即使內沿纖維所受的應力小于外沿纖維所受的應力，也能使內沿纖維的膨脹量跟外沿纖維的膨脹量一樣大。

但這種做法需要進行纖維的定制化生產，以形成彈性模量的梯度配置。這是比較麻煩的。而且以目前的纖維生產水平，彈性模量的調節(jié)范圍有限，尚不能大范圍的按需定制彈性模量。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種高速飛輪電池的轉子，其采用分割式的圓弧形輪轂結構，巧妙避免了輪轂松脫或輪轂強度不夠的問題，同時，輪轂本身還可以壓迫圓筒內壁，使其向外膨脹，從而使圓筒的外沿和內沿的膨脹量趨于一致，從而削弱了圓筒轉子在高速下的內外沿撕裂現象。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高速飛輪電池的轉子，包括：一圓筒、一套裝在圓筒內的輪轂以及一帶動輪轂轉動的轉軸，所述輪轂由多段圓弧板拼合而成，在所述轉軸上設置有多根與轉軸相連并沿輪轂徑向分布的軸條，各圓弧板與各軸條自由端通過配合件在輪轂的徑向過盈配合。

進一步地，在各圓弧板的中部分別設置一凹槽，所述配合件為設置在各凹槽內的軸條套，各軸條自由端分別插裝在各圓弧板的軸條套內并與軸條套在輪轂的徑向過盈配合。

進一步地，所述軸條套沿圓弧板徑向向內伸出圓弧板。

進一步地，各軸條中部交叉，且每根軸條的兩端分別對應一個圓弧板。

進一步地，各軸條中部設置有一供所述轉軸穿過的穿軸孔，所述穿軸孔與輪轂同軸，所述轉軸依次穿過各軸條的穿軸孔并使各軸條重疊套裝在轉軸上。

進一步地，所述轉軸在對應軸條厚度方向的一側設置一卡環(huán)，所述卡環(huán)上開設多個供各軸條卡入的卡槽。

進一步地，所述轉軸在對應軸條厚度方向的另一側設置一限制軸條軸向移動的限位環(huán)。

進一步地，各軸條的末端在同一平面上。

進一步地，所述圓筒的材質為纖維復合材料。

進一步地，所述軸條的材質為纖維復合材料。