[发明专利]一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方法

说明书

本发明提供一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方法，包括以下步骤：S10、确定高速旋转状态下对飞轮转子的性能要求；S20、基于步骤S10中的性能要求，对飞轮转子的基础材料和基础制备工艺进行选定；S30、对采用步骤S20制备出的飞轮转子进行应力应变分析；S40、根据步骤S30的分析结构对飞轮转子的结构进行优化；S50、根据步骤S40优化后的结构制造模具，并确定制备工艺。本发明提供一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方法，飞轮在高速旋转时可以提供足够的径向压应力，避免飞轮轮毂与轮缘发生脱离。

技术领域

本发明涉及飞轮技术领域，尤其涉及一种防止高速飞轮转子脱离的结构 设计方法。

背景技术

飞轮储能是利用电动机为飞轮旋转提供电能，以使电动机的电能以动能 的形式存储起来，在需要的时候，可将飞轮中储存的能量利用飞轮带动发电 机发电释放出来，从而转化成电能的一种储能方式。飞轮储能主要应用的原 理是电能和机械能相互转换以达到储能的目的。飞轮储能因其应用的为物理 方法，而不是常规的化学方法对能量进行储存，使得能源利用更清洁，因而 具有更广阔的研究前景。

然而，飞轮在高速旋转时往往会由于径向压应力不够导致飞轮轮毂与轮 缘发生脱离，致使飞轮失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方法，以 解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防止高速飞轮转子脱 离的结构设计方法，包括以下步骤：

S10、确定高速旋转状态下对飞轮转子的性能要求；

S20、基于步骤S10中的性能要求，对飞轮转子的基础材料和基础制备工 艺进行选定；

S30、对采用步骤S20制备出的飞轮转子进行应力应变分析；

S40、根据步骤S30的分析结构对飞轮转子的结构进行优化；

S50、根据步骤S40优化后的结构制造模具，并确定制备工艺。

作为本发明的一种改进，在步骤S10中，对飞轮转子的性能要求为轮缘 的纵向拉伸强度满足告诉高速的需求。

作为本发明的一种改进，在步骤S20中，飞轮转子的轮毂由金属合金制 成，轮缘由碳纤维材料制成。

作为本发明的一种改进，飞轮转子的轮毂采用机械加工方法制备，轮缘 采用周向成型工艺缠绕于轮毂外周。

作为本发明的一种改进，在步骤S30中，采用建模法对飞轮转子进行静 态应力应变分析和动态应力应变分析，应力集中于轮毂和轮缘接触点的边缘 以及轮毂的外层边缘。

作为本发明的一种改进，在步骤S40中，对飞轮转子的结构优化包括最 大化过盈量、最佳分层。

作为本发明的一种改进，对飞轮转子的结构优化还包括对飞轮转子不平 衡量引起的离心力补偿，飞轮转子不平衡量引起的离心力采用公式(1)计算，

F＝(e·M)·w² 公式(1)

其中，F为转子的不平衡量引起的离心力，e为许用不平衡度，M为飞轮 转子的总质量，w为转子角速度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说 明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方法，包括以下步骤：

S10、确定高速旋转状态下对飞轮转子的性能要求；