[發(fā)明專利]泡沫夾芯碳纖維飛輪及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010176410.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111438962B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅海波;何小輝;李欣;周江華;張冬輝;秦玉梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電研究院
• 主分類號(hào): B29C70/34
• 分類號(hào): B29C70/34;B29C70/54;F16F15/31;B64B1/40
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)件的轉(zhuǎn)軸連接，并在所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于，包括由內(nèi)至外依次間隔且同軸設(shè)置的飛輪內(nèi)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(shè)置于所述飛輪內(nèi)環(huán)和所述飛輪外環(huán)之間的多個(gè)輻條，多個(gè)所述輻條沿所述飛輪外環(huán)的周向均勻分布；所述飛輪內(nèi)環(huán)為碳纖維復(fù)合材料實(shí)心結(jié)構(gòu)，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(fù)合材料空心結(jié)構(gòu)，且所述碳纖維復(fù)合材料空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)部填充有泡沫芯材；

還包括多個(gè)連接于所述飛輪外環(huán)的配重塊，多個(gè)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(nèi)環(huán)的中心還預(yù)埋有傳動(dòng)接頭，所述傳動(dòng)接頭內(nèi)設(shè)有帶連接鍵槽的軸孔，所述傳動(dòng)接頭與所述飛輪內(nèi)環(huán)連接的一側(cè)設(shè)有多個(gè)沿所述傳動(dòng)接頭的周向間隔分布的縱向凹槽和多個(gè)沿所述傳動(dòng)接頭的軸向間隔分布的環(huán)向凹槽。

2.根據(jù)權(quán)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(quán)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(dòng)接頭為鈦合金接頭。

4.根據(jù)權(quán)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(shè)置的第一飛輪中環(huán)和第二飛輪中環(huán)，所述飛輪內(nèi)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(quán)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(nèi)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(shè)置有倒角過(guò)渡段。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)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(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)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(fù)合材料按所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的預(yù)設(shè)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(shè)至預(yù)設(shè)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(nèi)安裝預(yù)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(shè)所述碳纖維復(fù)合材料；

待整體的鋪設(shè)厚度達(dá)到所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的設(shè)計(jì)高度時(shí)，實(shí)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(gè)配重塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述將碳纖維復(fù)合材料按所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的預(yù)設(shè)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(shè)至預(yù)設(shè)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(jìn)一步包括：

在飛輪內(nèi)環(huán)處預(yù)埋傳動(dòng)接頭，對(duì)所述傳動(dòng)接頭的外表面作噴砂處理；

將碳纖維復(fù)合材料按所述泡沫夾芯碳纖維飛輪的預(yù)設(shè)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(shè)，同時(shí)在所述傳動(dòng)接頭的外表面注入膠粘劑；

待所述碳纖維復(fù)合材料的鋪設(shè)厚度達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，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(quán)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(shè)比例為2:2:1。