CN207612159U - 一种辐条式储能复合飞轮 - Google Patents

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Abstract

一种辐条式储能复合飞轮，它涉及飞轮储能系统技术领域。本实用新型解决了现有的飞轮储能系统用飞轮存在质量重、储能密度低、不便调整飞轮的动平衡、加工成本高、能量储存效率低以及使用寿命短的问题。本实用新型的轮毂位于轮圈的中心位置，轮毂的端面沿轮毂的轴向方向开设一个与发电机驱动轴匹配的轴孔，轮毂的两端分别设有一个法兰，法兰与轮毂为一体式结构，每个法兰上以环形阵列的方式开设多个通孔，辐条的一端与轮毂的两个法兰固接，辐条的另一端插装在轮圈的内径中部，每个辐条的另一端均通过一个辐条调整螺母与轮圈固接。本实用新型用于增大飞轮的转动惯量，提高飞轮的能量密度。

Description

一种辐条式储能复合飞轮
技术领域
本实用新型涉及飞轮储能系统技术领域,具体涉及一种辐条式储能复合飞轮。
背景技术
飞轮储能系统又被称为机械电池，或者飞轮电池。它的基本工作原理是把电能转换成旋转物体的机械能，然后进行能量存储。在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮本体加速到一定的转速，将电能转化为机械能；在能量释放阶段，电动机作发电机运行，使飞轮减速，将机械能转化为电能。飞轮储能系统具有储能密度大、效率高、成本低、瞬时功率大、响应速度快、使用寿命长、温度范围广、安全性能好、维护费用低、环境污染小、不受地理环境限制等诸多优点，是目前最有发展前途的储能技术之一。飞轮储能系统主要包括三个部分：储存能量用的转子系统、支撑转子的轴承系统以及转换能量和功率的发电机系统。与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。飞轮是储存能量用的转子系统的重要组成部分。由于飞轮的高速旋转和飞轮本身的质量，旋转体的动平衡技术对飞轮的正常工作起着非常重要的作用。现有的飞轮在高速旋转时，会受到极大的离心力作用，往往超过飞轮材料的极限强度，很不安全。而且，现有的飞轮还存在质量重、不便调整飞轮的动平衡、加工成本高、制作困难、能量储存效率低的问题。
综上所述，现有的飞轮储能系统用飞轮存在质量重、储能密度低、不便调整飞轮的动平衡、加工成本高、能量储存效率低以及使用寿命短的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有的飞轮储能系统用飞轮存在质量重、储能密度低、不便调整飞轮的动平衡、加工成本高、能量储存效率低以及使用寿命短的问题，进而提供一种辐条式储能复合飞轮。
本实用新型的技术方案是：
一种辐条式储能复合飞轮，它包括轮圈、轮毂、多个辐条和多个辐条调整螺母，轮毂位于轮圈的中心位置，轮毂的端面沿轮毂的轴向方向开设一个与发电机驱动轴匹配的轴孔，轮毂的两端分别设有一个法兰，法兰与轮毂为一体式结构，每个法兰上以环形阵列的方式开设多个通孔，辐条的一端与轮毂的两个法兰固接，辐条的另一端插装在轮圈的内径中部，每个辐条的另一端均通过一个辐条调整螺母与轮圈固接。
进一步地，它还包括高强度纤维层，轮圈的边缘开设凹槽，高强度纤维层置于轮圈的边缘凹槽内。
进一步地，高强度纤维层由碳纤维或玻璃纤维逐层绕制在轮圈的边缘凹槽内。
进一步地，所述碳纤维或玻璃纤维上涂覆粘结剂，所述粘结剂为树脂。
进一步地，它还包括多个动平衡调整螺母，每个辐条靠近轮圈的一端设有一个动平衡调整螺母，动平衡调整螺母与辐条螺纹连接。
进一步地，多个辐条靠近轮毂的一端交叉分布在轮毂的两个法兰的轴孔内。
进一步地，轮圈为金属轮圈。
本实用新型与现有技术相比具有以下效果：
1、本实用新型采用辐条结构，辐条轮重量轻，转动空气阻力小，减轻了飞轮的质量，提高了储能密度，降低了制造成本。同时，每根辐条上均装有动平衡调解螺母，便于调整飞轮的动平衡。
2、本实用新型的轮圈的边缘凹槽内设有高强度纤维层，最大限度的提高飞轮边缘质量，提高了飞轮的动能，增大飞轮转动惯量，提高了飞轮的能量密度。
3、本实用新型的高强度纤维层由碳纤维或玻璃纤维逐层绕制在轮圈的边缘凹槽内，碳纤维或玻璃纤维上涂覆粘结剂，由于飞轮在高速旋转时，由于受到极大的离心力作用，容易导致飞轮与高强度纤维层超过极限强度脱落，碳纤维或玻璃纤维通过涂覆树脂实现与轮圈的紧固连接，有效地提高了飞轮的安全性，增加了飞轮的使用寿命长。
4、本实用新型涉及一种辐条式的飞轮储能装置，与其他形式的储能技术相比，具有储能密度高、效率高、成本低、使用寿命长、不受充放电次数限制、安装维护方便、瞬时功率大、响应速度快、温度范围广、安全性能好、环境污染小、不受地理环境限制等诸多优点。
附图说明
图1是本实用新型的主视图；图2是图1在A-A处的剖视图；图3是图1在C-C处的剖视图；图4是轮毂2的主视图；图5是图4在B-B处的剖视图；图6是本实用新型的工作示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的一种辐条式储能复合飞轮，它包括轮圈1、轮毂2、多个辐条3和多个辐条调整螺母4，轮毂2位于轮圈1的中心位置，轮毂2的端面沿轮毂2的轴向方向开设一个与发电机驱动轴匹配的轴孔2-3，轮毂2的两端分别设有一个法兰2-1，法兰2-1与轮毂2为一体式结构，每个法兰2-1上以环形阵列的方式开设多个通孔2-2，辐条3的一端与轮毂2的两个法兰2-1固接，辐条3的另一端插装在轮圈1的内径中部，每个辐条3的另一端均通过一个辐条调整螺母4与轮圈1固接。
具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式还包括高强度纤维层5，轮圈1的边缘开设凹槽，高强度纤维层5置于轮圈1的边缘凹槽内。如此设置，轮圈1的边缘凹槽内设有高强度纤维层5，有效地增加了飞轮边缘质量，提高了飞轮的动能，增大飞轮转动惯量，提高了飞轮的能量密度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的高强度纤维层5由碳纤维或玻璃纤维逐层绕制在轮圈1的边缘凹槽内。如此设置，提高了飞轮与高强度纤维层5的极限强度，提高了飞轮的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式的所述碳纤维或玻璃纤维上涂覆粘结剂，所述粘结剂为树脂。如此设置，由于飞轮在高速旋转时，由于受到极大的离心力作用，容易导致飞轮与高强度纤维层5超过极限强度脱落，碳纤维或玻璃纤维通过涂覆树脂实现与轮圈1的紧固连接，有效地提高了飞轮的安全性。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式还包括多个动平衡调整螺母6，每个辐条3靠近轮圈1的一端设有一个动平衡调整螺母6，动平衡调整螺母6与辐条3螺纹连接。如此设置，每根辐条3上均装有动平衡调解螺母6，通过手动调节动平衡螺母6在辐条3上的位置，以调整飞轮的动平衡，操作方便，能够达到较好的平衡效果。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的多个辐条3靠近轮毂2的一端交叉分布在轮毂2的两个法兰2-1的轴孔2-3内。如此设置，提高了飞轮的动平衡性能。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的轮圈1为金属轮圈。如此设置，有效地保证了轮圈的强度极限，延长了飞轮的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
工作原理
本实用新型为一种辐条式储能复合飞轮，涉及一种辐条式的飞轮储能装置，是把电能转换成旋转物体的机械能，然后进行能量存储的装置。飞轮与电机主轴为静配合，在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮本体加速到一定的转速，将电能转化为机械能；在能量释放阶段，电动机作发电机运行，使飞轮减速，将机械能转化为电能。采用辐条结构，辐条轮重量轻，转动空气阻力小，减轻了飞轮的质量，提高了储能密度，降低了制造成本。同时，每根辐条上均装有动平衡调解螺母，便于调整飞轮的动平衡。轮圈的边缘凹槽内设有高强度纤维层，有效地增加了飞轮边缘质量，提高了飞轮的动能，增大飞轮转动惯量，提高了飞轮的能量密度。

Claims (7)

1.一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：它包括轮圈(1)、轮毂(2)、多个辐条(3)和多个辐条调整螺母(4)，轮毂(2)位于轮圈(1)的中心位置，轮毂(2)的端面沿轮毂(2)的轴向方向开设一个与发电机驱动轴匹配的轴孔(2-3)，轮毂(2)的两端分别设有一个法兰(2-1)，法兰(2-1)与轮毂(2)为一体式结构，每个法兰(2-1)上以环形阵列的方式开设多个通孔(2-2)，辐条(3)的一端与轮毂(2)的两个法兰(2-1)固接，辐条(3)的另一端插装在轮圈(1)的内径中部，每个辐条(3)的另一端均通过一个辐条调整螺母(4)与轮圈(1)固接。
2.根据权利要求1所述的一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：它还包括高强度纤维层(5)，轮圈(1)的边缘开设凹槽，高强度纤维层(5)置于轮圈(1)的边缘凹槽内。
3.根据权利要求2所述的一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：高强度纤维层(5)由碳纤维或玻璃纤维逐层绕制在轮圈(1)的边缘凹槽内。
4.根据权利要求3所述的一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：所述碳纤维或玻璃纤维上涂覆粘结剂，所述粘结剂为树脂。
5.根据权利要求1所述的一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：它还包括多个动平衡调整螺母(6)，每个辐条(3)靠近轮圈(1)的一端设有一个动平衡调整螺母(6)，动平衡调整螺母(6)与辐条(3)螺纹连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：多个辐条(3)靠近轮毂(2)的一端交叉分布在轮毂(2)的两个法兰(2-1)的轴孔(2-3)内。
7.根据权利要求1或5所述的一种辐条式储能复合飞轮，其特征在于：轮圈(1)为金属轮圈。
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