[发明专利]一种飞轮储能转子的安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞轮储能领域。具体为一种飞轮储能转子的安装方法。

背景技术

飞轮储能是通过将电能、风能、太阳能等能源转化为机械能即飞轮的高速旋转来实现能量的储存，在需要使用能量时，将飞轮的动能转化为电能输出。飞轮储能通过运动储存能量，不需要任何化学物质和化学变化，还可进行无限次地充放电，不仅对环境无污染还突破了化学电池的限制，从而受到了高度的关注。

飞轮的储能公式为：其中J为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度。飞轮的旋转角速度越高，飞轮的转动惯量越大，其储能密度越高，储存的能量也越大。飞轮在由旋转轴带动旋转的时候，其中间部分与边缘部分所受的离心力不同，离旋转中心越远的位置所受到的离心力越大，一体式的飞轮由于不同位置受力不均，容易产生大的变形或者出现裂纹。因此，目前大部分飞轮转子采用分体式结构，即包括轮毂和固定地套在轮毂上的外轮，轮毂的形状为垂直于旋转轴的盘状，外轮与轮毂之间一般通过过盈配合来实现固定连接，外轮采用更加坚韧的材料制成。然而，在转速更高的情况下，例如在转速达到10000转/分钟及以上时，飞轮不可避免地会发生变形，产生“扩张”的形态，与轮毂相比，距离旋转中心更远的外轮受到更大的离心力，其变形也更大，高速旋转状态下的外轮的各个位置与轮毂相比向外“位移”的距离会更大。这样必然导致外轮与轮毂之间结合的预紧力减小，导致从轮毂向外轮传递的旋转力减小，增加了能量的耗损，严重时会出现轮毂和外轮之间的滑移，甚至脱落。因而，目前分体式的飞轮仍然限制了飞轮的提速，从而限制了飞轮的储能密度。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有的飞轮储能机构在高速旋转的情况下飞轮轮毂与外轮之间的预紧力减小的技术问题，提供一种飞轮储能转子的安装方法，在转子高速旋转的状态下仍可保持飞轮轮毂与外轮之间结合的预紧力，从而为进一步提高转子速度提供了条件。

本发明的飞轮储能转子的安装方法，包括以下步骤：

(1)将由弹簧钢制成的第一轮毂的盘状体的外缘弯折形成抵接部，所述第一轮毂的盘状体自中部向边缘相对于垂直于所述旋转轴的垂直平面倾斜，且朝向所述抵接部的一侧倾斜；

(2)在弯折的位置设应力减缓槽；

(3)将第一轮毂套在旋转轴上，并使旋转轴可带动第一轮毂同步转动；

(4)将第一轮毂和旋转轴一起装进桶状的外轮内，使第一轮毂的抵接部的外壁与外轮的内壁紧配合以使第一轮毂可带动外轮旋转。

作为优选，所述盘状体相对于垂直于所述旋转轴的平面倾斜的角度为5°-15°。

作为优选，在步骤(1)中，第一轮毂的盘状体的外缘弯折70°-85°形成所述抵接部。

作为优选，在步骤(1)中，使所述抵接部与所述盘状体之间通过圆角过渡，在步骤(2)中，所述应力减缓槽设在所述圆角的外壁上，且所述应力减缓槽环绕所述第一轮毂周向延伸。

作为优选，在步骤(4)中使第一轮毂的抵接部的外壁与设在外轮的内壁上并沿周向延伸的第一配合凸起紧配合。

作为优选，所述第一配合凸起的至少一端设有引导所述第一轮毂在所述外轮内沿轴线相对运动的安装引导坡，第一配合凸起的至少一端为安装时所述抵接部先接触的一端。

作为优选，在步骤(4)中，在将第一轮毂和旋转轴装进外轮之前，对外轮进行加热。

作为优选，在步骤(4)中对第一轮毂施加轴向的压力，使第一轮毂和旋转轴进入外轮。

作为优选，所述第一轮毂还包括位于所述盘状体的内部且与所述盘状体一体成型的安装轴套，步骤(3)的具体操作为，将第一轮毂的安装轴套套在所述旋转轴上并使安装轴套可与所述旋转轴同步转动。

作为优选，在步骤(3)中，使第一轮毂的安装轴套的下端与旋转轴的轴肩相抵。

作为优选，在步骤(3)中，将第一轮毂套在旋转轴上之后，将定位轴套套在所述旋转轴上，且使定位轴套的下端与所述第一轮毂的上端相抵。

作为优选，在步骤(3)中，将定位轴套套在所述旋转轴上之后，将由弹簧钢制成的第二轮毂套在所述旋转轴上，且第二轮毂的下端与定位轴套的上端相抵，并使第二轮毂可在所述旋转轴的带动下与所述旋转轴同步旋转，所述第二轮毂的结构形状与所述第一轮毂的结构形状相同，且在完成装配的状态下，使所述第一轮毂的盘状体与所述第二轮毂的盘状体的倾斜方向和倾斜角度相同，并使所述第二轮毂的抵接部与设置在外轮内壁上的第二配合凸起紧配合。