[发明专利]双轮毂储能飞轮转子

说明书

本发明公开了一种双轮毂储能飞轮转子，包括芯轴、合金轮毂和轮缘，合金轮毂包括第一合金轮毂和第二合金轮毂，第一合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，第二合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，第一合金轮毂和第二合金轮毂间隔设置且使第一合金轮毂的U型开口和第二合金轮毂的U型开口彼此背向地通过过盈装配套固在芯轴的外周面上；轮缘采用过盈装配套固在第一合金轮毂和第二合金轮毂的外周面上。该飞轮转子高速旋转时，不但可以避免第一合金轮毂与芯轴及第二合金轮毂与芯轴发生松动，而且也可以避免第一合金轮毂与轮缘及第二合金轮毂与轮缘发生松动，飞轮转子整体结构牢固且整体结构动力学刚度高，可以实现飞轮的结构强度安全、连接稳定可靠的高速平稳旋转。

技术领域

本发明涉及飞轮转子储能技术领域，尤其涉及一种双轮毂储能飞轮转子。

背景技术

飞轮转子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，飞轮转子通常运行在很高的转速（超过10000 rpm）,飞轮转子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，轮缘必须采用高强度、低密度的材料，比如缠绕纤维增强复合材料制成的轮缘。飞轮转子在高速旋转时，缠绕纤维增强复合材料轮缘在旋转离心力的作用，轮缘容易与轮毂发生松脱现象。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种双轮毂储能飞轮转子，高速旋转时，双轮毂储能飞轮转子整体结构牢固且整体结构动力学刚度高，可以实现飞轮的高速旋转。

根据本发明实施例的双轮毂储能飞轮转子，包括：

芯轴；

合金轮毂，所述合金轮毂包括第一合金轮毂和第二合金轮毂，所述第一合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，所述第二合金轮毂的轴向断面呈U型轮廓，所述第一合金轮毂和所述第二合金轮毂间隔设置且使所述第一合金轮毂的U型开口和所述第二合金轮毂的U型开口彼此背向地通过过盈装配套固在所述芯轴的外周面上；

轮缘，所述轮缘采用过盈装配套固在所述第一合金轮毂和所述第二合金轮毂的外周面上。

根据本发明实施例的双轮毂储能飞轮转子，高速旋转时，高速旋转时，不但可以避免第一合金轮毂与芯轴及第二合金轮毂与芯轴发生松动，而且也可以避免第一合金轮毂与轮缘及第二合金轮毂与轮缘发生松动，双轮毂储能飞轮转子整体结构牢固且整体结构动力学刚度高，可以实现飞轮的结构强度安全、连接稳定可靠的高速平稳旋转。

根据本发明的一个实施例，所述第一合金轮毂包括第一外圆柱壳、第一内圆柱壳和第一连接板，所述第一连接板连接在所述第一外圆柱壳的一端环边和所述第一内圆柱壳的一端环边之间，所述第一内圆柱壳与所述芯轴之间过盈装配；所述第二合金轮毂包括第二外圆柱壳、第二内圆柱壳和第二连接板，所述第二连接板连接在所述第二外圆柱壳的一端环边和所述第二内圆柱壳的一端环边之间，所述二内圆柱壳与所述芯轴之间过盈配合，且所述第一连接板和所述第二连接板彼此相邻间隔设置。

根据本发明进一步的实施例，所述双轮毂储能飞轮转子高速旋转时，所述第一外圆柱壳和所述第二外圆柱壳在旋转离心力作用下分别在径向方向上向外扩张变形而紧贴在所述轮缘的内周面上。

根据本发明进一步的实施例，所述双轮毂储能飞轮转子高速旋转时，所述第一内圆柱壳和所述第二内圆柱壳在旋转离心力作用下的变形量小于所述第一内圆柱壳与所述芯轴及所述第二内圆柱壳与所述芯轴的过盈配合的过盈量。

根据本发明进一步的实施例，所述芯轴为阶梯轴，所述阶梯轴包括在轴向方向上依次相连的第一轴颈、过渡轴颈和第二轴颈，且所述第一轴颈、所述过渡轴颈和所述第二轴颈的外径依次增大，所述第一合金轮毂安装在所述第一轴颈的外周面上，所述第二合金轮毂安装在所述第二轴颈的外周面上；所述芯轴采用高弹性模量的高强度合金钢制作而成。