[发明专利]复合材料和金属共固化飞轮储能密度优化的制备方法

权利要求书

1.一种复合材料和金属共固化飞轮储能密度优化的制备方法，其特征在于，通过结构优化得到零件参数，设计缠绕成型工艺所需的组合式模具，采用湿法制备预浸料，缠绕成型复合材料轮后进行装配得以实现；

所述的结构优化是指：建立飞轮转子密度优化的数学模型，利用群粒子优化算法求解非线性问题的最优解并得到优化零件参数；

所述的飞轮转子密度优化的数学模型包括：

目标函数：即

约束条件：其中：E为飞轮转子的动能即飞轮的储能量，ω为转子转动的角速度，r₀为飞轮转子的外径，r_i为转子的内径，λ为飞轮转子的内外径比，且λ＝r_i/r₀。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的群粒子优化算法是指：针对N个粒子，以目标函数U(x)为适应度函数：记第i个粒子的当前所在位置为x(r)_i＝(x(r)_i1,x(r)_i2,…,x(r)_i5)，速度为v_i＝(v_i1,v_i2,…,v_i5)，粒子i所经过的最佳位置为pbest_i＝(p_i1,p_i2,…,p_i5)；整个种群所经过的最佳位置gbest＝(g₁,g₂,…,g₅)，即是所需寻找到的最优解：gbest＝Max{pbest₁,pbest₂,…,pbest_N}。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的组合式模具为45号钢制成，表面锥度1/1000。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的预浸料为T700/AG80预浸料，胶膜厚度为0.1mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的缠绕成型为环向缠绕，纤维缠绕线速度小于0.9m/s，固化温度为160℃，保温3小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的装配，包括：利用压机与锥度，将复合材料轮的内外环完全装配后，将金属轮辐与复合材料轮环装配，最后将铝合金轮毂浸入液氮并将内圈与之前装配好的复合材料轮环胶接装配。

7.一种根据上述任一权利要求所述方法制备得到的飞轮，其特征在于，其轮毂外径为170mm,内环厚度为15mm,外环厚度为15mm,轮毂与内环过盈量为0.3mm,内外环过盈量为0.3mm，其转子储能密度为209.236kJ/kg。