專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械零件中的飛輪裝置，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種高速柔性飛輪儲(chǔ)能
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的迅速發(fā)展，飛輪旋轉(zhuǎn)速度向著高速化方向發(fā)展。在轉(zhuǎn)子制造與使用中，由于材料的不均勻、制造工藝誤差、裝配誤差等多方面因素，飛輪轉(zhuǎn)子總存在或大或小的不平衡量。高速轉(zhuǎn)子將在不平衡力的作用下，而發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)。為了控制轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)振幅在允許范圍之內(nèi)，在運(yùn)行前必須要作動(dòng)平衡處理。傳統(tǒng)的動(dòng)平衡方法是去重法，借助于動(dòng)平衡機(jī)，尋找到不平衡量，再用機(jī)械加工的方法，去掉多余的質(zhì)量，從而達(dá)到動(dòng)平衡的目的。然而針對(duì)由復(fù)合材料制成的飛輪本體，例如碳纖維制成的飛輪本體，由于機(jī)械加工較為困難，這種去重法不宜使用。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，該飛輪儲(chǔ)能裝置可以在飛輪高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，使飛輪方便快捷的達(dá)到自動(dòng)平衡目的，保證整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，包括上柔性軸、飛輪本體、電機(jī)、上滾動(dòng)軸承、下滾動(dòng)軸承和下柔性軸，電機(jī)位于飛輪本體的下方，飛輪本體上端通過(guò)上柔性軸支承在上滾動(dòng)軸承上，飛輪本體下端通過(guò)下柔性軸支承在下滾動(dòng)軸承上，其特征在于，所述的飛輪本體的上端面設(shè)置有環(huán)形槽，并且在環(huán)形槽中設(shè)置有處于自由狀態(tài)的鋼球。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案的有益效果是1.能夠達(dá)到完全或者部分消除飛輪本體上的不平衡量。本技術(shù)方案中，飛輪本體的上端面設(shè)置有環(huán)形槽，并且在環(huán)形槽中設(shè)置有處于自由狀態(tài)的鋼球。當(dāng)飛輪裝置運(yùn)行在臨界轉(zhuǎn)速之下時(shí)， 飛輪本體自身的靜不平衡量會(huì)使飛輪本體的質(zhì)心位于裝置的撓性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的外側(cè)。此時(shí)， 鋼球也位于裝置的柔性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的外側(cè)。當(dāng)飛輪裝置通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)子的質(zhì)心會(huì)轉(zhuǎn)向180°，飛輪轉(zhuǎn)子的質(zhì)心會(huì)位于安裝的軸線(xiàn)與柔性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)之間，而鋼球由于慣性作用，仍然在裝置的柔性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的外側(cè)，也就是說(shuō)沿著軌道滾動(dòng)半圈，停在飛輪的殘余不平衡量所在徑向位置的反側(cè)，從而達(dá)到完全或者部分消除飛輪本體不平衡的目的。通過(guò)該裝置能夠達(dá)到完全或者部分消除飛輪本體上的不平衡量。2.調(diào)節(jié)自動(dòng)平衡量便捷。根據(jù)不平衡的大小，可添加適量的鋼球，從而使飛輪振動(dòng)時(shí)能控制在允許的范圍之內(nèi)。在環(huán)形槽中的增加或者減少鋼球，非常便利，從而使得調(diào)節(jié)自動(dòng)平衡量也變得十分便利。3.整個(gè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)平衡過(guò)程具有簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案，僅在飛輪本體的上端面設(shè)置環(huán)形槽，并且在環(huán)形槽中放置鋼球即可達(dá)到自動(dòng)平衡的目的。環(huán)形槽的加工簡(jiǎn)單便捷。自動(dòng)平衡裝置包含飛輪本體、環(huán)形槽和鋼球。 自動(dòng)平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。通過(guò)鋼球的自由旋轉(zhuǎn)，可以快速達(dá)到自動(dòng)平衡的目的。整個(gè)自動(dòng)平衡過(guò)程也十分簡(jiǎn)單迅捷。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本實(shí)用新型中飛輪本體的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型中環(huán)形槽的一種橫向截面圖。圖中有鋼球1、上滾動(dòng)軸承2、上柔性軸3、環(huán)形槽4、飛輪本體5、電機(jī)6、下滾動(dòng)軸承7、下柔性軸8。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的一種高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，包括上柔性軸3、飛輪本體5、電機(jī)6、上滾動(dòng)軸承2、下滾動(dòng)軸承7和下柔性軸8。整個(gè)飛輪儲(chǔ)能裝置采用立式結(jié)構(gòu)。電機(jī)6位于飛輪本體5的下方。電機(jī)6既可以當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪本體5轉(zhuǎn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，也可以當(dāng)發(fā)電機(jī)，把高速旋轉(zhuǎn)的飛輪本體5的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。上柔性軸3 固定連接在飛輪本體5的上端，下柔性軸8固定連接在飛輪本體5的下端。飛輪本體5上端通過(guò)上柔性軸3支承在上滾動(dòng)軸承2上，飛輪本體5下端通過(guò)下柔性軸8支承在下滾動(dòng)軸承7上。上柔性軸3和下柔性軸8的剛度很小。在飛輪本體5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上柔性軸3和下柔性軸8可以彎曲，所以飛輪為柔性轉(zhuǎn)子裝置。飛輪本體5的上端面設(shè)置有環(huán)形槽4，并且在環(huán)形槽4中設(shè)置有處于自由狀態(tài)的鋼球1。鋼球1可以在環(huán)形槽4中無(wú)障礙自由轉(zhuǎn)動(dòng)。該結(jié)構(gòu)的高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置在工作時(shí)，能夠達(dá)到自動(dòng)平衡的原理是當(dāng)飛輪裝置運(yùn)行在臨界轉(zhuǎn)速之下時(shí)，飛輪本體5自身的靜不平衡量會(huì)使飛輪本體5的質(zhì)心位于裝置的撓性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的外側(cè)，即所謂的重邊飛出現(xiàn)象。此時(shí)，鋼球1也位于裝置的柔性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的外側(cè)。當(dāng)飛輪裝置通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，即運(yùn)行在臨界轉(zhuǎn)速之上時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)子的質(zhì)心會(huì)轉(zhuǎn)向 180°，飛輪轉(zhuǎn)子的質(zhì)心會(huì)位于安裝的軸線(xiàn)與柔性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)之間，稱(chēng)之為“自動(dòng)對(duì)中”，而鋼球1由于慣性作用，仍然在裝置的柔性旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的外側(cè)，也就是說(shuō)沿著軌道滾動(dòng)半圈，停在飛輪的殘余不平衡量所在徑向位置的反側(cè)，從而達(dá)到完全或者部分消除飛輪本體5不平衡的目的。進(jìn)一步，如圖3所示，所述的環(huán)形槽4的橫截面是底部帶有圓形倒角的矩形，并且圓形倒角的半徑小于鋼球1的半徑。在環(huán)形槽4中設(shè)置圓形倒角，可以防止應(yīng)力集中。環(huán)形槽4的橫截面是底部帶有圓形倒角的矩形，并且圓形倒角的半徑小于鋼球1的半徑。這樣，鋼球1與環(huán)形槽4之間的接觸就是點(diǎn)接觸，鋼球1可以自由滾動(dòng)不受限制。進(jìn)一步，所述的環(huán)形槽4靠近飛輪本體5的外緣。環(huán)形槽4的數(shù)量可以有多個(gè)，但是通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)即可滿(mǎn)足使用要求。環(huán)形槽4的位置及尺寸依飛輪本體5以及鋼球1的數(shù)量而定。當(dāng)飛輪本體5的不平衡量很大的時(shí)候，如果環(huán)形槽4直徑偏大，那么鋼球1的數(shù)量就可以偏少；如果環(huán)形槽4直徑偏小，那么鋼球1的數(shù)量就可以偏多。另外，因?yàn)轱w輪本體5的不平衡量往往是不知道的，所以，環(huán)形槽4的位置靠近飛輪本體5的外緣。環(huán)形槽4 到飛輪本體5的外緣的距離依飛輪本體5的大小決定。[0016]進(jìn)一步，所訴的環(huán)形槽4的深度大于鋼球1的直徑。為保證鋼球1在飛輪本體5傾斜時(shí)不會(huì)滾出，環(huán)形槽4的深度宜大于鋼球1的直徑。優(yōu)選環(huán)形槽4的深度至少是鋼球1直徑的1. 5倍，例如環(huán)形槽4的深度是鋼球1 直徑的1.5倍、2倍或者2.5倍。以上對(duì)于環(huán)形槽4深度的限定僅僅是優(yōu)選，不是唯一限恭環(huán)形槽4的具倫度而要綜合考慮飛輪
本體5的尺寸和鋼球1的尺寸而定，不能一概而論。
權(quán)利要求1.一種高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，包括上柔性軸(3)、飛輪本體(5)、電機(jī)(6)、上滾動(dòng)軸承(2 )、下滾動(dòng)軸承(7 )和下柔性軸(8 )，電機(jī)(6 )位于飛輪本體(5 )的下方，飛輪本體(5 )上端通過(guò)上柔性軸(3)支承在上滾動(dòng)軸承(2)上，飛輪本體(5)下端通過(guò)下柔性軸(8)支承在下滾動(dòng)軸承(7)上，其特征在于，所述的飛輪本體(5)的上端面設(shè)置有環(huán)形槽(4)，并且在環(huán)形槽(4)中設(shè)置有處于自由狀態(tài)的鋼球(1)。
2.按照權(quán)利要求1所述的高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述的環(huán)形槽(4)的橫截面是底部帶有圓形倒角的矩形，并且圓形倒角的半徑小于鋼球(1)的半徑。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述的環(huán)形槽(4) 靠近飛輪本體(5)的外緣。
4.按照權(quán)利要求3所述的高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述的環(huán)形槽(4)的深度大于鋼球(1)的直徑。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高速柔性飛輪儲(chǔ)能裝置，包括上柔性軸、飛輪本體、電機(jī)、上滾動(dòng)軸承、下滾動(dòng)軸承和下柔性軸，電機(jī)位于飛輪本體的下方，飛輪本體上端通過(guò)上柔性軸支承在上滾動(dòng)軸承上，飛輪本體下端通過(guò)下柔性軸支承在下滾動(dòng)軸承上，所述的飛輪本體的上端面設(shè)置有環(huán)形槽，并且在環(huán)形槽中設(shè)置有處于自由狀態(tài)的鋼球。該高速柔性飛輪儲(chǔ)能可以在飛輪高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，使飛輪方便快捷的達(dá)到自動(dòng)平衡目的，保證整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)F16F15/30GK201956794SQ201120039298
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者王洪昌, 蔣書(shū)運(yùn) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)