[发明专利]用于复合材料飞轮储能装置的设备

摘要

本发明提供一种飞轮，所述飞轮由复合材料形成，所述复合材料具有纤维，所述纤维基本围绕飞轮沿着圆周方向取向并且嵌入基质材料中。飞轮具有内表面、外表面和在其之间的厚度，并且限定转动轴线。在内表面上在沿着轴线的纵向分段处圆周地分配多个质量负载。飞轮围绕轴线转动，转动速度在纤维中沿着圆周方向产生环向应力，并且在基质材料中沿着径向方向产生穿透厚度的应力。每个质量负载都在内表面上产生力，所述力操作成随着飞轮围绕轴转动而减小基质材料中的最大穿透厚度的应力。以其它方式足以产生基质材料的结构失效的转动速度产生纤维的结构失效而非基质材料的结构失效。

主权项

一种设备，其包括：用于电动机/发电机的中空的圆柱形飞轮，所述飞轮由复合材料形成，所述复合材料包含有基质材料和纤维，所述纤维至少部分地围绕所述飞轮沿着圆周方向取向并且嵌入所述基质材料中，所述飞轮具有纵向转动轴线、径向内表面、径向外表面以及在所述内表面与所述外表面之间的径向厚度，所述飞轮围绕所述转动轴线的转动在所述纤维中沿着所述圆周方向产生环向应力，并且在所述基质材料中沿着所述径向方向产生穿透厚度的应力，所述纤维的材料特性和所述基质材料的材料特性使得所述飞轮围绕所述转动轴线以高到足以产生所述飞轮的结构失效的转动速度的转动产生沿着所述径向方向的所述基质材料的失效，而不产生沿着所述圆周方向的所述纤维的失效，这种转动速度是第一转动速度；和多个负载质量，所述多个负载质量在沿着所述转动轴线的纵向分段处围绕所述飞轮的径向内表面圆周地分配并且联接到所述飞轮的径向内表面，所述飞轮的转动促使所述多个负载质量中的每个负载质量都在所述飞轮的内表面上产生径向向外指向的力，所述力起作用以减小所述基质中的最大穿透厚度的应力，使得高到足以在所述纵向分段中产生所述飞轮的结构失效的转动速度产生沿着所述圆周方向的纤维的失效，而不产生沿着所述径向方向的基质材料的失效，这种转动速度是比所述第一转动速度大的第二转动速度。