專利名稱：一種高強度纖維飛輪及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種飛輪電池的飛輪及其制造方法。
背景技術：
如何高效地將電能儲存起來，一直是人類社會關注的重大課題。目前商業(yè)化的儲 電裝置幾乎都是各種化學蓄電池，但是它們一直無法擺脫化學電池固有的弊病能量密度 小、污染大、壽命短等缺陷。因此，近年來物理儲電裝置受到了科技界的廣泛重視，其中飛輪 電池(也有稱飛輪儲能裝置)已經顯現出巨大的優(yōu)勢比能量高、比功率大、體積小、充電快 (以分鐘計，而化學電池以小時計)、壽命長、無任何廢氣廢料污染等特點。近十年來，國外研究機構和公司已開發(fā)出了實用化水平的飛輪電池產品，一些飛 輪轉速高達每分鐘幾十萬轉，其飛輪通常需要采用高強度復合材料制造。但是迄今為止，任 何一種高強度鋼均無法滿足高速飛輪的強度要求。

發(fā)明內容
為了克服已有飛輪電池的飛輪的強度無法滿足超高速旋轉需要的不足，本發(fā)明提 供一種能夠有效滿足飛輪超高速旋轉需要的高強度纖維飛輪及其制造方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種高強度纖維飛輪，所述的高強度纖維飛輪包括飛輪基體和高強度纖維線，所 述的飛輪基體包括輪緣、輪輻和輪轂，所述的高強度纖維線繞制在輪緣上。進一步，所高強度纖維線為單根纖維線，所述的高強度纖維線層層繞制在輪緣上。再進一步，所述高強度纖維線涂覆粘結劑。更進一步，所述高強度纖維線是由多根較細的高強度纖維線組成的單根多股線。一種高強度纖維飛輪的制造方法，所述制造方法包括以下步驟(1)將高強度纖維線沿著輪緣的周向分層繞制在輪緣的外表面上，當達到要求的 繞制層數后，使周向的高強度纖維線在位于飛輪某一側面邊緣處折彎轉向；(2)將所述的高強度纖維線沿飛輪側面繞到輪緣的內表面，穿過輪輻之間的空檔， 從飛輪的另一側沿側面繞到飛輪的周向高強度纖維線的外側，在繞過整一周時達到前段高 強度纖維線處，(3)將高強度纖維線的當前段壓在前段高強度纖維線的折彎內側，(4)將當前高強度纖維線緊靠前一周高強度纖維線繞制，沿側面繞到輪緣的內表 面，穿過輪輻之間的空檔，從飛輪的另一側沿側面繞到飛輪的周向高強度纖維線的外側，實 現又整一周的繞制，直至達到要求的繞制周數。進一步，所述的繞制周數以高強度纖維線的最末一周繞制到達緊靠高強度纖維線 的第一周為止；所述制造方法還包括以下步驟(5)當高強度纖維線的最末一周繞制到達高強度纖維線的第一周時，將高強度纖 維線的末端繞到輪緣的內表面，穿過輪輻之間的空檔，至輪緣的側邊處截斷；
(6)將高強度纖維線的末端與輪緣的內表面和兩側的高強度纖維線粘結。進一步，所述步驟(1)中，將高強度纖維線沿著輪緣的周向緊密均勻地分層繞制 在輪緣的外表面上。所述的高強度纖維線為高強度碳纖維線。當然，也可以選擇其他高強度纖維線。繞制過程中，所述高強度纖維線被涂覆粘結劑。本發(fā)明的技術構思為將高強度纖維線繞制在鋼質飛輪基體外面，飛輪的尺寸和 形狀精度主要由鋼質飛輪基體保證，而因高速旋轉產生的飛輪內部的離心應力則完全由繞 制在鋼質飛輪基體外高強度纖維線承擔，從而達到飛輪強度高、動平衡性能好、制造方法簡 單的目的。本發(fā)明的有益效果主要表現在1、飛輪強度高，能夠有效滿足飛輪超高速旋轉需 要；2、動平衡性能好、制造方法簡單。



圖1是高強度纖維飛輪基體結構的實施例的剖示圖。圖2是圖1所示的高強度纖維飛輪基體的側視圖。圖3是高強度纖維飛輪制造方法的實施例的分解示意圖之一。圖4是圖3的俯視圖。圖5是圖3的左視圖。圖6是高強度纖維飛輪制造方法的實施例的分解示意圖之二。圖7是圖6的A向局部視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。實施例1參照圖1和圖2，一種高強度纖維飛輪，所述的高強度纖維飛輪包括飛輪基體1和 高強度纖維線2，所述的飛輪基體1包括輪緣la、輪輻Ib和輪轂lc，所述的高強度纖維線2 繞制在輪緣Ia上。所述的繞制在輪緣Ia上的高強度纖維線2為單根纖維線，所述的高強度纖維線2 層層繞制在輪緣Ia上。上述繞制過程中，高強度纖維線2被涂布粘結劑，以利于高強度纖維線之間的固 結成形。所述的單根高強度纖維線2可以是由多根較細的高強度纖維線組成的單根多股 線。本實施例的高強度纖維線為高強度碳纖維線。實施例2參照圖1 圖7，一種高強度纖維飛輪的制造方法，具體步驟包括，(1)將所述的高強度纖維線2沿著輪緣Ia的周向緊密均勻地分層繞制在輪緣Ia 的外表面上，當達到要求的繞制層數后，使周向的高強度纖維線2在位于飛輪某一側面邊 緣的T處折彎轉向，
(2)將所述的高強度纖維線2沿飛輪側面繞到輪緣la的內表面，穿過輪輻lb之間 的空檔，從飛輪的另一側沿側面繞到飛輪的周向高強度纖維線2的外側，在繞過整一周時 達到前段高強度纖維線的T處，(3)將所述的高強度纖維線2的當前段壓在高強度纖維線2前段T處的折彎內側，(4)將當前高強度纖維線2緊靠前一周高強度纖維線繞制，沿側面繞到輪緣la的 內表面，穿過輪輻lb之間的空檔，從飛輪的另一側沿側面繞到飛輪的周向高強度纖維線2 的外側，實現又整一周的繞制，所述的繞制周數以高強度纖維線2的最末一周繞制到達緊 靠高強度纖維線2的第一周S為止，(5)當高強度纖維線2的最末一周繞制到達高強度纖維線2的第一周S時，將高強 度纖維線2的末端P繞到輪緣la的內表面，穿過輪輻lb之間的空檔，至輪緣la的側邊處 截斷，(6)將高強度纖維線2的末端P與輪緣la的內表面和兩側的高強度纖維線粘結。上述繞制過程中，高強度纖維線2被涂布粘結劑，以利于高強度纖維線之間的固 結成形。所述的單根高強度纖維線2可以是由多根較細的高強度纖維線組成的單根多股 線。本實施例的高強度纖維線為高強度碳纖維線。
權利要求
一種高強度纖維飛輪，其特征在于所述的高強度纖維飛輪包括飛輪基體和高強度纖維線，所述的飛輪基體包括輪緣、輪輻和輪轂，所述的高強度纖維線繞制在輪緣上。
2.如權利要求1所述的高強度纖維飛輪，其特征在于所高強度纖維線為單根纖維線， 述的高強度纖維線層層繞制在輪緣上。
3.如權利要求1或2所述的高強度纖維飛輪，其特征在于所述高強度纖維線涂覆粘 結劑。
4.如權利要求1或2所述的高強度纖維飛輪，其特征在于所述高強度纖維線是由多 根較細的高強度纖維線組成的單根多股線。
5.一種如權利要求1所述的高強度纖維飛輪的制造方法，其特征在于所述制造方法 包括以下步驟(1)將高強度纖維線沿著輪緣的周向分層繞制在輪緣的外表面上，當達到要求的繞制 層數后，使周向的高強度纖維線在位于飛輪某一側面邊緣處折彎轉向；(2)將所述的高強度纖維線沿飛輪側面繞到輪緣的內表面，穿過輪輻之間的空檔，從飛 輪的另一側沿側面繞到飛輪的周向高強度纖維線的外側，在繞過整一周時達到前段高強度 纖維線處， (3)將高強度纖維線的當前段壓在前段高強度纖維線的折彎內側；(4)將當前高強度纖維線緊靠前一周高強度纖維線繞制，沿側面繞到輪緣的內表面，穿 過輪輻之間的空檔，從飛輪的另一側沿側面繞到飛輪的周向高強度纖維線的外側，實現又 整一周的繞制，直至達到要求的繞制周數。
6.如權利要求5所述的高強度纖維飛輪的制造方法，其特征在于所述的繞制周數以 高強度纖維線的最末一周繞制到達緊靠高強度纖維線的第一周為止，所述制造方法還包括 以下步驟(5)當高強度纖維線的最末一周繞制到達高強度纖維線的第一周時，將高強度纖維線 的末端繞到輪緣的內表面，穿過輪輻之間的空檔，至輪緣的側邊處截斷；(6)將高強度纖維線的末端與輪緣的內表面和兩側的高強度纖維線粘結。
7.如權利要求5或6所述的高強度纖維飛輪的制造方法，其特征在于所述步驟(1) 中，將高強度纖維線沿著輪緣的周向緊密均勻地分層繞制在輪緣的外表面上。
8.如權利要求5或6所述的高強度纖維飛輪的制造方法，其特征在于所述的高強度 纖維線為高強度碳纖維線。
9.如權利要求5或6所述的高強度纖維飛輪的制造方法，其特征在于繞制過程中，所 述高強度纖維線被涂覆粘結劑。全文摘要
一種高強度纖維飛輪，所述的高強度纖維飛輪包括飛輪基體和高強度纖維線，所述的飛輪基體包括輪緣、輪輻和輪轂，所述的高強度纖維線繞制在輪緣上。以及提供一種高強度纖維飛輪的制造方法。本發(fā)明提供一種能夠有效滿足飛輪超高速旋轉需要的高強度纖維飛輪及其制造方法。
文檔編號H02K7/02GK101860115SQ20101019579
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權日2010年6月9日
發(fā)明者林丹益, 謝偉東, 馬丹雄 申請人:浙江工業(yè)大學