[發(fā)明專利]泡沫夾芯碳纖維飛輪及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010176410.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111438962B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 羅海波;何小輝;李欣;周江華;張冬輝;秦玉梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;F16F15/31;B64B1/40
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 李曉鋒

1.一種泡沫夾芯碳纖維飛輪，用于與高空氣球動力驅動件的轉軸連接，并在所述動力驅動件的驅動下轉動，其特征在于，包括由內至外依次間隔且同軸設置的飛輪內環(huán)、飛輪中環(huán)和飛輪外環(huán)，還包括沿所述飛輪外環(huán)的徑向設置于所述飛輪內環(huán)和所述飛輪外環(huán)之間的多個輻條，多個所述輻條沿所述飛輪外環(huán)的周向均勻分布；所述飛輪內環(huán)為碳纖維復合材料實心結構，所述飛輪中環(huán)、所述飛輪外環(huán)和所述輻條均為碳纖維復合材料空心結構，且所述碳纖維復合材料空心結構的內部填充有泡沫芯材；

還包括多個連接于所述飛輪外環(huán)的配重塊，多個所述配重塊沿所述飛輪外環(huán)的周向均勻分布；

所述飛輪內環(huán)的中心還預埋有傳動接頭，所述傳動接頭內設有帶連接鍵槽的軸孔，所述傳動接頭與所述飛輪內環(huán)連接的一側設有多個沿所述傳動接頭的周向間隔分布的縱向凹槽和多個沿所述傳動接頭的軸向間隔分布的環(huán)向凹槽。

2.根據(jù)權利要求1所述的泡沫夾芯碳纖維飛輪，其特征在于，所述縱向凹槽和所述環(huán)向凹槽均為等截面凹槽。

3.根據(jù)權利要求1所述的泡沫夾芯碳纖維飛輪，其特征在于，所述傳動接頭為鈦合金接頭。

4.根據(jù)權利要求1所述的泡沫夾芯碳纖維飛輪，其特征在于，所述飛輪中環(huán)包括同軸設置的第一飛輪中環(huán)和第二飛輪中環(huán)，所述飛輪內環(huán)、所述第一飛輪中環(huán)、所述第二飛輪中環(huán)和所述飛輪外環(huán)之間的徑向間距相同。

5.根據(jù)權利要求1所述的泡沫夾芯碳纖維飛輪，其特征在于，所述輻條與所述飛輪內環(huán)、所述飛輪中環(huán)和所述飛輪外環(huán)連接的交叉部均設置有倒角過渡段。

6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的泡沫夾芯碳纖維飛輪，其特征在于，所述泡沫芯材為PMI泡沫塑料。

7.一種制造如權利要求1至6中任一項所述的泡沫夾芯碳纖維飛輪的制造方法，其特征在于，包括：

將碳纖維復合材料按所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的預設橫截面形狀沿所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的高度方向連續(xù)鋪設至預設高度，在飛輪外環(huán)、飛輪中環(huán)和輻條處形成用于安裝泡沫芯材的凹槽；

在所述凹槽內安裝預制成型的所述泡沫芯材，繼續(xù)沿所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的高度方向連續(xù)鋪設所述碳纖維復合材料；

待整體的鋪設厚度達到所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的設計高度時，實施模壓一體成型工藝；

在所述飛輪外環(huán)的周向上均勻地安裝多個配重塊。

8.根據(jù)權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述將碳纖維復合材料按所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的預設橫截面形狀沿所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的高度方向連續(xù)鋪設至預設高度，在飛輪外環(huán)、飛輪中環(huán)和輻條處形成用于安裝泡沫芯材的凹槽，進一步包括：

在飛輪內環(huán)處預埋傳動接頭，對所述傳動接頭的外表面作噴砂處理；

將碳纖維復合材料按所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的預設橫截面形狀沿所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的高度方向連續(xù)鋪設，同時在所述傳動接頭的外表面注入膠粘劑；

待所述碳纖維復合材料的鋪設厚度達到預設高度時，在飛輪外環(huán)、飛輪中環(huán)和輻條處形成用于安裝泡沫芯材的凹槽。

9.根據(jù)權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述泡沫夾芯碳纖維飛輪在高度方向上形成0度鋪層、±45度鋪層和90度鋪層，所述0度鋪層、所述±45度鋪層和所述90度鋪層的鋪設比例為2:2:1。