[发明专利]一种分瓣圆环壳合金轮毂组合储能飞轮

说明书

本发明提供的一种分瓣圆环壳合金轮毂组合储能飞轮，包括：芯轴、轮毂和轮缘；芯轴、轮毂和轮缘由内向外同轴设置；轮毂包括分瓣式圆环壳、圆环板和圆柱壳；圆环板通过圆环板中心设置的与圆柱壳对应的孔与圆柱壳固定连接；圆环板通过圆环板外围分割形成的与分瓣式圆环壳对应的边缘与分瓣式圆环壳固定连接；分瓣式圆环壳具体为空心圆柱体分割形成的不完整圆环壳体。本发明通过轮毂的分瓣式圆环壳和圆环板的搭配，使得在组合储能飞轮高速旋转时，分瓣式圆环壳由于被分割成不完整壳体，因而能够自动向外张开，紧贴轮缘的内侧，轮毂与轮缘在高速旋转时能够紧密协调而不会散架，实现了轮毂与轮缘的大变形协调，保证了大变形协调下的强度安全。

技术领域

本发明涉及发电机检测技术领域，尤其涉及一种分瓣圆环壳合金轮毂组合储能飞轮。

背景技术

飞轮储能是一种功率密度高、响应迅速、寿命长、环境特性友好的先进物理储能技术。为提高储能密度和功率密度，飞轮通常运行在很高的转速(超过10000rpm),飞轮结构内部存在高速离心载荷引起的强大应力，为防止应力超过材料的强度，必须采用高强度、低密度的先进材料，比如缠绕纤维增强复合材料，因缠绕纤维复合材料的各向异性，需要考虑环向和径向两个方向的应力状态和许用强度。

纤维增强复合材料飞轮的径向应力将随飞轮厚度的增加而增加，而且缠绕纤维树脂基体复合圆环结构的径向强度一般只有20～30MPa，径向强度成为限制飞轮极限转速的重要因素。为防止径向强度不足而脱层，采用多个薄圆环过盈套装、预应力缠绕等技术，增强转子外缘复合材料径向抗拉强度，充分发挥纤维材料环向比强度高的优势。

纤维缠绕飞轮一般难以做成径向厚度很厚的结构，需要采用高强度合金材料的轮毂连接飞轮与芯轴，轮毂设计的难点是实现大变形协调下的强度安全。

因此，如何实现大变形协调下的强度安全是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种分瓣圆环壳合金轮毂组合储能飞轮，用于解决传统的储能飞轮在大变形协调下的强度安全不能保证的技术问题。

本发明提供的一种分瓣圆环壳合金轮毂组合储能飞轮，包括：芯轴、轮毂和轮缘；

所述芯轴、所述轮毂和所述轮缘由内向外同轴设置；

所述轮毂包括分瓣式圆环壳、圆环板和圆柱壳；

所述芯轴外围与所述圆柱壳固定连接；

所述圆环板通过所述圆环板中心设置的与所述圆柱壳对应的孔与所述圆柱壳固定连接；

所述圆环板通过所述圆环板外围分割形成的与所述分瓣式圆环壳对应的边缘与所述分瓣式圆环壳固定连接；

所述分瓣式圆环壳具体为空心圆柱体分割形成的不完整圆环壳体。

优选地，所述分瓣式圆环壳具体包括若干个圆环壳分瓣；

所述圆环壳分瓣在所述分瓣式圆环壳圆周上均匀分布并固定与所述圆环板边缘。

优选地，所述轮毂与所述轮缘之间过盈配合。

优选地，所述轮缘包括第一轮缘和第二轮缘；

所述第一轮缘具体为所述轮毂上缠绕成型的纤维环氧复合材料圆柱；

所述第二轮缘具体为所述第一轮缘上缠绕成型的纤维环氧复合材料圆柱；

所述第一轮缘的模量比所述第二轮缘的模量小。

优选地，所述第一轮缘具体为玻璃纤维环氧复合材料圆柱。

优选地，所述第二轮缘具体为高强度碳纤维环氧复合材料圆柱。

优选地，所述轮毂上设置有螺纹孔；