CN102678821B - 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂 - Google Patents

一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂 Download PDF

Info

Publication number
CN102678821B
CN102678821B CN201210177302.7A CN201210177302A CN102678821B CN 102678821 B CN102678821 B CN 102678821B CN 201210177302 A CN201210177302 A CN 201210177302A CN 102678821 B CN102678821 B CN 102678821B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel wire
prestressing force
steel
wheel hub
flywheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210177302.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102678821A (zh
Inventor
蒋涛
刘芝秀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Qifengjuneng Science and Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
BEIJING QIFENG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING QIFENG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical BEIJING QIFENG ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201210177302.7A priority Critical patent/CN102678821B/zh
Publication of CN102678821A publication Critical patent/CN102678821A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102678821B publication Critical patent/CN102678821B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，包括：金属轮毂基体和钢丝缠绕层，所述的金属轮毂基体为圆盘状或圆柱状，所述钢丝缠绕层形成在金属轮毂基体的外表面，金属轮毂基体与钢丝缠绕层采用预应力缠绕而实现紧密连接。此种结构轮毂可以改变飞轮转子轮毂的应力状态，大大提高金属轮毂的使用强度，改善轮毂的使用性能，减小整个飞轮系统失效破坏的几率，实现飞轮转子的可靠性使用。该发明可有效增加转子的内外半径比，提高飞轮的储能密度，同时显著降低转子制造成本。

Description

一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂
技术领域
本发明涉及一种飞轮储能部件，尤其涉及一种用于飞轮储能系统的高强度、低成本的飞轮转子金属轮毂。
技术背景
飞轮转子是飞轮储能系统中最重要的环节，选用高抗拉强度的飞轮材料是飞轮电池能够储存较多能量的先决条件。为了提高飞轮储能能力，普遍采用提高转速的方法达到高储能的要求。随着转速的提高，转子承受的离心力逐渐增大，当转子径向拉伸应力力超过轮毂的强度时，会导致转子轮毂破坏。这种局限性限制了储能飞轮的储能密度和储能能量的提高，严重时会导致灾难性的恶性事故。目前，国内外研制的转子的主流技术是以高强度金属材料为轮毂，采用复合材料纤维缠绕成型技术制备复合材料环套，将金属轮毂和复合材料环套过盈配合组装成飞轮转子。但是，金属轮毂的极限强度有限，使得复合材料层尺寸很大，生产成本十分昂贵。为此，迫切地需要开发出一种高强度、低成本的高性能飞轮转子轮毂。
发明内容
本发明克服上述现有技术的不足，目的在于提供一种抗拉强度高、成本低、使用安全性能的高性能的飞轮转子轮毂。采用钢丝预应力缠绕结构，巧妙避免了轮毂与复合材料层之间松脱和轮毂强度不够的问题。该转子轮毂为圆盘状或圆柱状，包括：金属轮毂基体和钢丝预应力缠绕层。
本发明的方案是：
一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，包括：金属轮毂基体和钢丝缠绕层，所述的金属轮毂基体为圆盘状或圆柱状，所述钢丝缠绕层形成在金属轮毂基体的外表面，金属轮毂基体与钢丝缠绕层采用预应力缠绕而实现紧密连接。
本发明还具有如下特征：
1、所述的钢丝横截面为带圆角的矩形、正方形、梯形或圆形直径为1mm～6mm，强度2500～3000MPa。
2、所述的金属轮毂基体为钢/钛合金或铝合金，所述的钢丝为低合金钢、碳钢或不锈钢钢丝。
3、所述钢丝缠绕层相对于金属轮毂基体的母线以小于90度的预定角度采用预应力缠绕在所述金属轮毂基体上，钢丝的导程等于或者小于钢丝螺旋线的螺距；钢丝缠绕层为并行结构。
4、所述的钢丝缠绕层的张力为预定额定值张力的10-80％，有效钢丝缠绕层的第一圈和最后一圈的钢丝预应力张力为预定额定值的10～20％。
本发明的有益效果在于：
以金属基体轮毂和超高强度的钢丝为原料，结合钢丝缠绕预应力技术制备高强度飞轮转子金属轮毂。通过在金属轮毂基体上预应力缠绕高强度钢丝层，可使飞轮转子轮毂所承受的极限强度提高到2800MPa，有效降低金属轮毂的开裂趋势，减小整个飞轮系统失效破坏的几率。此种结构可以改变飞轮转子轮毂的应力状态，大大改善轮毂的使用性能，减小整个飞轮系统失效破坏的几率，实现飞轮转子的可靠性使用。同时，该发明可有效增加转子的内外半径比，提高飞轮的储能密度，减少材料的使用量，显著降低转子制造成本。
附图说明
图1为本发明所述飞轮转子的结构示意图；
其中，1、金属轮毂基体，2、钢丝预应力缠绕层。
图2为本发明所述飞轮转子的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的飞轮转子作进一步详细的说明。
实例1：
如图1所示，本例所述的飞轮转子是由金属基体轮毂1及钢丝预应力缠绕层2构成的圆盘状，其中心处为用于与飞轮连接的轴承孔3。在使用时，只需将按照上述结构制成的转子通过轴承孔3安装在飞轮的轴承上即可。
所述金属基体轮毂1可选用现有技术的超高强度钢、钛合金或高强铝合金，利用缠绕机将高强度钢丝正应力缠绕在金属轮毂基体上。在缠绕过程中，为避免由于外层钢丝的缠绕张力使金属轮毂基体产生压缩变形，从而引起内层钢丝张力减小及钢丝缠绕层松弛现象，采用张力单调递减的变张力缠绕工艺，保证每根钢丝同等强度工作，以期充分发挥钢丝的强度潜力。
所述钢丝预应力缠绕层2可采用钢丝缠绕预应力技术，金属轮毂安放于转盘上，固定在地面上的张力发生与控制装置输出钢丝，钢丝随部件的旋转而逐圈、逐层地缠绕在轮毂外表面。所述钢丝预应力缠绕不仅限于Φ1mm～6mm钢丝。钢丝的横截面为带圆角的矩形、正方形、梯形或圆形。所制得的钢丝预应力缠绕层的抗拉强度可高达1000-2800MPa。

Claims (6)

1.一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，包括：金属轮毂基体和钢丝缠绕层，其特征在于：所述的金属轮毂基体为圆盘状或圆柱状，所述钢丝缠绕层形成在金属轮毂基体的外表面，金属轮毂基体与钢丝缠绕层采用预应力缠绕而实现紧密连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，其特征在于：所述的金属轮毂基体为钢合金、钛合金、钢钛合金或铝合金，所述的钢丝为低合金钢、碳钢或不锈钢钢丝。
3.根据权利要求1所述的一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，其特征在于：所述的钢丝横截面为带圆角的矩形、正方形、梯形或圆形，强度2500～3000MPa。
4.根据权利要求3所述的一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，其特征在于：所述的圆形直径为1mm～6mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，其特征在于：所述钢丝缠绕层相对于金属轮毂基体的母线以小于90度的预定角度采用预应力缠绕在所述金属轮毂基体上，钢丝的导程等于或者小于钢丝螺旋线的螺距；钢丝缠绕层为并行结构。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂，其特征在于：所述的钢丝缠绕层的张力为预定额定值张力的10-80％，有效钢丝缠绕层的第一圈和最后一圈的钢丝预应力张力为预定额定值的10～20％。
CN201210177302.7A 2012-06-01 2012-06-01 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂 Active CN102678821B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210177302.7A CN102678821B (zh) 2012-06-01 2012-06-01 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210177302.7A CN102678821B (zh) 2012-06-01 2012-06-01 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102678821A CN102678821A (zh) 2012-09-19
CN102678821B true CN102678821B (zh) 2014-06-04

Family

ID=46811191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210177302.7A Active CN102678821B (zh) 2012-06-01 2012-06-01 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102678821B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103867639A (zh) * 2012-12-11 2014-06-18 北京奇峰聚能科技有限公司 一种大储能飞轮转子及其制作方法
CN103878270B (zh) * 2012-12-21 2015-10-14 北京奇峰聚能科技有限公司 一种飞轮储能系统用飞轮转子的钢丝缠绕方法
CN103438152B (zh) * 2013-09-17 2015-08-12 北京科技大学 一种钢丝缠绕制备储能飞轮转子环套
GB2566461A (en) * 2017-09-13 2019-03-20 Element Power Ireland Ltd Adding inertia in electrical power systems
CN111946775B (zh) * 2019-05-15 2024-01-26 深圳市中科金朗产业研究院有限公司 飞轮外圈及飞轮本体
CN112065925A (zh) * 2019-06-10 2020-12-11 深圳市中科超临技术有限公司 一种飞轮

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53109569A (en) * 1977-03-07 1978-09-25 Matsura Kouji Production of fly wheel
CN101800450A (zh) * 2010-03-08 2010-08-11 苏州菲莱特能源科技有限公司 一种多种混合材料缠绕飞轮
CN102230511A (zh) * 2011-06-16 2011-11-02 深圳飞能能源有限公司 一种高强度钢丝飞轮
CN202690878U (zh) * 2012-06-01 2013-01-23 北京奇峰聚能科技有限公司 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大型承载框架钢丝预应力缠绕技术研究;邓晨曦等;《新技术新工艺》;20080229;第30卷(第2期);全文 *
邓晨曦等.大型承载框架钢丝预应力缠绕技术研究.《新技术新工艺》.2008,第30卷(第2期),全文.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102678821A (zh) 2012-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102678821B (zh) 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂
CN103438152B (zh) 一种钢丝缠绕制备储能飞轮转子环套
EP2677170A1 (en) Blade-root-forming piece for wind turbine blade, blade root structure for wind turbine blade using same, wind turbine blade, wind turbine and method for producing wind turbine blade
CN203453384U (zh) 一种钢丝缠绕制备储能飞轮转子环套
WO2012140039A3 (en) Wind turbine blade comprising circumferential retaining means in root regions
CN204189519U (zh) 多层同心绞合用管式绞线机
CN201523280U (zh) 一种飞轮转子
CN202690878U (zh) 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂
CN101860115B (zh) 一种高强度纤维飞轮及其制造方法
CN109537335A (zh) 一种多边形钢帘线的生产方法
CN202851812U (zh) 一种钢丝预应力缠绕飞轮转子轮毂
CN108321977A (zh) 一种分瓣圆环壳合金轮毂组合储能飞轮
JP2010159773A (ja) 高速回転体
CN203429485U (zh) 抗疲劳的橡胶履带用钢帘线
CN203306846U (zh) 收伞式大线快速活盘
CN102005851A (zh) 安全稳定运行的绕线电机
CN103758393B (zh) 带环向预应力的混凝土杆及其制作方法
CN204138044U (zh) 一种新型绕丝盘以及钢筋捆扎机
CN102587169A (zh) 一种三角股钢丝绳
CN202118186U (zh) 一种高强度钢丝飞轮
CN209365416U (zh) 一种缆型胎圈丝制造设备
CN208633881U (zh) 一种单级组合式向心涡轮结构
CN201733167U (zh) 高强度纤维飞轮
CN204605728U (zh) 一种齿管组件
CN207108319U (zh) 一种起重机回转机构用可调定位装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Jiang Tao

Inventor after: Liu Zhixiu

Inventor before: Jiang Tao

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: JIANG TAO TO: JIANG TAO LIU ZHIXIU

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 100075 Beijing City, Dongcheng District Shazikou Road, No. 70 hospital south building three layer

Patentee after: Beijing Qifeng Energy Technology Co., Ltd.

Address before: 100010 Beijing city Dongcheng District Dongsi before Hanhai Technology Building No. 33 alley six layer Stir-Fried Noodles with Vegetables

Patentee before: Beijing Qifeng Energy Technology Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20161222

Address after: High tech Zone Technology seven road 710065 Shaanxi city of Xi'an province No. 3 West to pay into the center of A 411-3

Patentee after: Xi'an convergence Amperex Technology Limited

Address before: 100075 Beijing City, Dongcheng District Shazikou Road, No. 70 hospital south building three layer

Patentee before: Beijing Qifengjuneng Science and Technology Co., Ltd.

CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: No. 411-3, block a, Xidian transformation center, No. 3, Keji 7th Road, hi tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province

Patentee after: Xi'an Power Photoelectric Technology Co., Ltd

Address before: 411-3, block a, west power transformation center, No.3, No.3, No.7 Road, science and technology, Xi'an hi tech Zone

Patentee before: Xi'an convergence Amperex Technology Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220315

Address after: 100007 room 1309, 1f, building 10, No. 17, houyongkang Hutong, Dongcheng District, Beijing

Patentee after: Beijing Qifengjuneng Science and Technology Co.,Ltd.

Address before: No. 411-3, block a, Xidian conversion center, No. 3, Keji 7th Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710065

Patentee before: Xi'an Power Photoelectric Technology Co.,Ltd.

DD01 Delivery of document by public notice
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Ren Jing

Document name: Notification of qualified procedures