[发明专利]一种高强度纤维飞轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于一种飞轮电池的飞轮及其制造方法。

背景技术

如何高效地将电能储存起来，一直是人类社会关注的重大课题。目前商业化的储电装置几乎都是各种化学蓄电池，但是它们一直无法摆脱化学电池固有的弊病：能量密度小、污染大、寿命短等缺陷。因此，近年来物理储电装置受到了科技界的广泛重视，其中飞轮电池(也有称飞轮储能装置)已经显现出巨大的优势：比能量高、比功率大、体积小、充电快(以分钟计，而化学电池以小时计)、寿命长、无任何废气废料污染等特点。

近十年来，国外研究机构和公司已开发出了实用化水平的飞轮电池产品，一些飞轮转速高达每分钟几十万转，其飞轮通常需要采用高强度复合材料制造。但是迄今为止，任何一种高强度钢均无法满足高速飞轮的强度要求。

发明内容

为了克服已有飞轮电池的飞轮的强度无法满足超高速旋转需要的不足，本发明提供一种能够有效满足飞轮超高速旋转需要的高强度纤维飞轮及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高强度纤维飞轮，所述的高强度纤维飞轮包括飞轮基体和高强度纤维线，所述的飞轮基体包括轮缘、轮辐和轮毂，所述的高强度纤维线绕制在轮缘上。

进一步，所高强度纤维线为单根纤维线，所述的高强度纤维线层层绕制在轮缘上。

再进一步，所述高强度纤维线涂覆粘结剂。

更进一步，所述高强度纤维线是由多根较细的高强度纤维线组成的单根多股线。

一种高强度纤维飞轮的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

(1)将高强度纤维线沿着轮缘的周向分层绕制在轮缘的外表面上，当达到要求的绕制层数后，使周向的高强度纤维线在位于飞轮某一侧面边缘处折弯转向；

(2)将所述的高强度纤维线沿飞轮侧面绕到轮缘的内表面，穿过轮辐之间的空档，从飞轮的另一侧沿侧面绕到飞轮的周向高强度纤维线的外侧，在绕过整一周时达到前段高强度纤维线处，

(3)将高强度纤维线的当前段压在前段高强度纤维线的折弯内侧，

(4)将当前高强度纤维线紧靠前一周高强度纤维线绕制，沿侧面绕到轮缘的内表面，穿过轮辐之间的空档，从飞轮的另一侧沿侧面绕到飞轮的周向高强度纤维线的外侧，实现又整一周的绕制，直至达到要求的绕制周数。

进一步，所述的绕制周数以高强度纤维线的最末一周绕制到达紧靠高强度纤维线的第一周为止；所述制造方法还包括以下步骤：

(5)当高强度纤维线的最末一周绕制到达高强度纤维线的第一周时，将高强度纤维线的末端绕到轮缘的内表面，穿过轮辐之间的空档，至轮缘的侧边处截断；

(6)将高强度纤维线的末端与轮缘的内表面和两侧的高强度纤维线粘结。

进一步，所述步骤(1)中，将高强度纤维线沿着轮缘的周向紧密均匀地分层绕制在轮缘的外表面上。

所述的高强度纤维线为高强度碳纤维线。当然，也可以选择其他高强度纤维线。

绕制过程中，所述高强度纤维线被涂覆粘结剂。

本发明的技术构思为：将高强度纤维线绕制在钢质飞轮基体外面，飞轮的尺寸和形状精度主要由钢质飞轮基体保证，而因高速旋转产生的飞轮内部的离心应力则完全由绕制在钢质飞轮基体外高强度纤维线承担，从而达到飞轮强度高、动平衡性能好、制造方法简单的目的。

本发明的有益效果主要表现在：1、飞轮强度高，能够有效满足飞轮超高速旋转需要；2、动平衡性能好、制造方法简单。

附图说明

图1是高强度纤维飞轮基体结构的实施例的剖示图。

图2是图1所示的高强度纤维飞轮基体的侧视图。

图3是高强度纤维飞轮制造方法的实施例的分解示意图之一。

图4是图3的俯视图。

图5是图3的左视图。

图6是高强度纤维飞轮制造方法的实施例的分解示意图之二。

图7是图6的A向局部视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1和图2，一种高强度纤维飞轮，所述的高强度纤维飞轮包括飞轮基体1和高强度纤维线2，所述的飞轮基体1包括轮缘1a、轮辐1b和轮毂1c，所述的高强度纤维线2绕制在轮缘1a上。

所述的绕制在轮缘1a上的高强度纤维线2为单根纤维线，所述的高强度纤维线2层层绕制在轮缘1a上。

上述绕制过程中，高强度纤维线2被涂布粘结剂，以利于高强度纤维线之间的固结成形。

所述的单根高强度纤维线2可以是由多根较细的高强度纤维线组成的单根多股线。

本实施例的高强度纤维线为高强度碳纤维线。

实施例2