[實用新型]環(huán)形單晶無機非金屬部件的制作設備及飛輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820859837.5
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN208362459U
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 靳普
• 申請（專利權(quán)）人: 至玥騰風科技投資集團有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/32;C23C16/40;C23C16/517;C30B25/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

本實用新型提供環(huán)形單晶無機非金屬部件的制作設備及飛輪，其中制作設備包括：制備容器、基體和基體控制組件；制備容器包括微波室和等離子室，微波室與等離子室隔離，微波室內(nèi)設置有微波發(fā)生器，等離子室設置有進氣口和真空裝置，真空裝置用于將等離子室抽真空，并控制等離子室內(nèi)的氣壓，從進氣口進入等離子室中的原料氣體能夠在微波激勵下形成等離子體；基體設置于等離子室內(nèi)的等離子體分布區(qū)域，基體控制組件用于控制基體旋轉(zhuǎn)，以使等離子體沉積于基體的外圓周面形成環(huán)形單晶無機非金屬部件。該環(huán)形單晶無機非金屬部件具備高硬度、高導熱性以及低熱膨脹系數(shù)等性能，可以作為飛輪使用于飛輪儲能器，從而使得高儲能密度的飛輪制作成為可能。

技術領域

本實用新型涉及制造技術領域，特別涉及環(huán)形單晶無機非金屬部件的制作設備及飛輪。

背景技術

隨著科學技術的發(fā)展，能耗產(chǎn)品的使用越來越普及，儲能裝置的需求也越來越多。飛輪儲能系統(tǒng)是一種機電能量轉(zhuǎn)換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現(xiàn)儲能。在儲能時，電能通過電力轉(zhuǎn)換器變換后驅(qū)動電機運行，電機帶動飛輪加速轉(zhuǎn)動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械能轉(zhuǎn)換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中。之后，電機維持一個恒定的轉(zhuǎn)速，直到接收到一個能量釋放的控制信號；釋能時，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動電機發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負載的電流與電壓，完成機械能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。整個飛輪儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出的過程。

理論上，飛輪儲能系統(tǒng)的功率密度很高，可以實現(xiàn)無限次的大功率充放電，且對環(huán)境無污染。但現(xiàn)有技術的飛輪儲能的儲能密度較低，這是因為飛輪儲能系統(tǒng)的儲能密度，一方面取決于飛輪的轉(zhuǎn)速，另一方面取決于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量。但是，由于受材料的限制，飛輪的轉(zhuǎn)速過高時，飛輪很容易損壞甚至爆炸，目前碳纖維復合材料作為飛輪的優(yōu)選材料，其具有較高的抗拉強度，但是，在飛輪旋轉(zhuǎn)速度達到一定值時依舊存在爆炸的可能和危險。

而眾所周知，金剛石及同類無機單晶非金屬材料，硬度及強度大，且其具有良好的導熱性以及極低的熱膨脹系數(shù)等。因此，利用此類無機單晶非金屬材料制造飛輪，能夠突破目前飛輪儲能技術發(fā)展材料受限的難點。

但是如何使用單晶無機非金屬材料制造飛輪依然存在難以克服的技術難點。現(xiàn)有技術中，無機單晶非金屬部件的制作方法包括直接法、熔煤法和外延法等，但這些方法合成的無機單晶非金屬部件都無法用來制作飛輪。例如采用直接法合成金剛石時，合成的金剛石為多晶粉末，采用熔煤法制造出的金剛石為磨料級金剛石，而采用外延法制造的金剛石為顆粒狀或者平板狀。因此，現(xiàn)有方法均無法制作飛輪儲能器中所需的圓環(huán)狀飛輪。

因此，如何制作一種適用于飛輪儲能器的飛輪的環(huán)形單晶無機非金屬部件，以提升飛輪儲能系統(tǒng)的儲能密度是我們亟待解決的技術問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型實施例的目的在于提供環(huán)形單晶無機非金屬部件的制作設備及飛輪，以解決現(xiàn)有方案均無法使用單晶無機非金屬材料制作飛輪儲能器中所需的圓環(huán)狀飛輪的技術問題。

為了達到上述目的，本實用新型實施例提供的具體方案如下：

第一方面，本實用新型實施例提供了一種環(huán)形單晶無機非金屬部件的制作設備，利用如上述第一方面中任一項所述的環(huán)形單晶無機非金屬部件的制作方法制作環(huán)形單晶無機非金屬部件，所述制作設備包括：所述制作設備包括：制備容器、基體和基體控制組件；

所述制備容器包括微波室和等離子室，所述微波室與所述等離子室隔離，所述微波室內(nèi)設置有微波發(fā)生器，所述等離子室設置有進氣口和真空裝置，所述真空裝置用于將所述等離子室抽真空，并控制所述等離子室內(nèi)的氣壓，從所述進氣口進入所述等離子室中的原料氣體能夠在微波激勵下形成等離子體；

所述基體設置于所述等離子室內(nèi)的等離子體分布區(qū)域，所述基體控制組件用于控制所述基體旋轉(zhuǎn)，以使等離子體沉積于所述基體的外圓周面形成環(huán)形單晶無機非金屬部件。