[实用新型]一种铁塑复合材料制造的贮能飞轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铁塑复合材料制造的机械贮能飞轮，该飞轮应用于机械贮能装置中作为贮能元件。

背景技术

机械贮能飞轮是一种常见的机械部件；它的主要作用是运用机械飞轮高速旋转时在飞轮上贮藏的转动惯量来贮藏机械能量，以使机械系统达到平稳转速、提高抗冲击性能、减少机械系统频繁起动时对起动转矩的要求减小刹车时产生的能量损耗等作用。根据相关的物理学定理可知飞轮贮藏的能量与飞轮的质量成正比；为了提高飞轮的性能让飞轮贮藏更多的能量通常飞轮需要较大的质量；为了达到上述目的机械飞轮无一例外都是用钢铁来制造。由于近年来的钢材涨价，飞轮制造成本不断的上涨直接影响制造成本。

如何降低制造成本的同时又不降低飞轮的性能，据物理学相关定律可知飞轮的转动惯量在相同转速的情况下取决于飞轮质量的同时也取决于质量在飞轮整体上的分布；距转动中心越远的质量分布对转动惯量的贡献越大，距中心越近的质量分布对转动惯量的贡献越小甚至为零。为了提高材料的利用率，飞轮设计尽可能的将质量分布在距中心较远的位置上，以最大限度地获取转动惯量。

发明内容

本实用新型根据相关物理学原理将质量较大的钢铁材料分布到距转动中心较远的轮子外圈上去，力求在同等质量下获得较大的转动惯量；相对于对转动惯量贡献较小的距轴较近部份用质量较轻价格相对较低的复合塑料制造，充分利用材料的使用价值节约制造成本。

本实用新型所要解决其技术问题采用的技术方案是：运用铁塑复合材料制造机械飞轮，在对转动惯量贡献大、强度要求较高的飞轮最外圈轮箍部份运用强度高质量大的钢铁材料制造飞轮轮箍保证了飞轮对转动惯量的要求，在对转动惯量贡献较小，对结构强度要求不高的飞轮内部轮肚部份用价格相对较低的复合塑料制造降低成本。所制造有贮能飞轮其特征是飞轮的整体呈圆形结构，最外圈是钢铁或其它金属材料制造的轮箍，轮箍以内部份是塑料复合材料经热注塑固化形成轮肚部份，轮箍与轮肚部份在热固成型过程中形成飞轮整体。

本实用新型所取得的有益效果是：制造同样转动惯量的贮能飞轮在不影响其工作性能的同时大大减小了价格昂贵的金属材料使用量，在降低了制造成本的同时还大大的减轻了飞轮的重量，有助于飞轮在一些对机械重量要求较高的场合使用贮能飞轮这一机械装置改善机械性能。

附图说明

图1是本实用新型的径向剖视图。

图2是飞轮正面外形图。

图3是轮箍径向剖视图。

图4是轮箍的轴向视图。

图中1是钢铁材料制造的轮箍部份、2是热塑性塑料复合材料制造的轮肚部份、3是对复合材料进行热成型加工形成的通风叶片。

具体实施方式

首先用质量较大的钢铁加工制造成图3、图4形状的飞轮轮箍部份，图3为轮箍的径向剖视图、图4为轮箍的轴向视图。

其次将轮箍预热后放在注塑成型模内，在轮箍中心空间中注入复合塑料材料2，再经过热固化成型使中间的热固型复合塑料材料2发生热固成型与轮箍1钢铁材料形成一个完整的整体，从而完成整个飞轮的制造。如图1所示图中1为钢铁制造的轮箍部份、2为复合塑料材料经热固化成型的轮肚部份、3是复合塑料材料热固成型后形成的通风叶片，在飞轮转动时起到通风冷却的附加作用。

由于钢铁与塑料的热胀冷缩比例不同，在长期的使用中不可避免的会引起钢铁制造的轮箍与内部复合塑料热固成型的轮肚部份产生松动分离，本实用新型将轮箍内圈设计成倒燕尾槽状，同时在注塑成型之前对钢铁制成的轮箍进行预加热使其发生热胀增大直径后再行注塑热固化成型，在整体制成后钢铁轮箍因冷却收缩与复合塑性材料热固成型的轮肚之间形成过盈配合加上倒燕尾槽的限位作用有效克服了松动现象保证了飞轮的整体性能。

使用本实用新型制造的机械贮能飞轮仅在飞轮轮箍部份使用钢铁材料，其余部份均使用重量轻、价格低的复合塑料材料甚至可以使用回收的废旧塑料材料制造，在满足性能的同时极大地降低了飞轮的重量和制造成本、节约大量的钢材从而降低了贮能设备整体的制造成本提高产品的竞争力。