JP2019510911A - 円筒状回転体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転体は、繊維強化複合材を使用して少なくとも部分的に巻回されたシリンダジャケット(11)と、さらに回転軸(R)としてのシリンダ軸と、開口シリンダベース面(12、13)とを備え、それによって、シリンダジャケット(11)は、その内側(11i)が回転軸(R)に面し、その外側(11a)が反対方向に向いた状態で、回転体(1)の外径(AD)の2倍を超える、回転軸(R)に平行な長さ(LM)を有し、外径(AD)の12.5%未満の肉厚(ZD)を有する。それによって、シリンダジャケット(11)の繊維強化複合材は、半径方向(RR)に積層構造を有し、この積層構造は、繊維(FH)の複数の螺旋層(H)と、複数の円周層(U)とを含む。繊維(FH)は回転軸(R)に沿って延在し、回転軸(R)に対して35°より小さい螺旋繊維角度(FWH)に沿った配向を有する。円周層(U)はシリンダジャケット(11)に対して、シリンダジャケット(11)の長さ(LM)にわたって接線方向に配置され、回転軸(R)に対して80°よりも大きい円周繊維角度(FWU)に沿った配向を有する繊維(FU)から構成される。それによって、螺旋層(H)と円周層(U)とが交互に互いに重なって配置され、全ての螺旋層(H)は半径方向(RR)に見てシリンダジャケット(11)の内側3分の1に配置される。
Description
(a)回転体を製造するために適切な付随の巻芯を設け、それによって、繊維強化複合材を用いてシリンダジャケットを少なくとも部分的に巻回するステップと、
(b)適切な巻回方法を使用して、シリンダジャケットの外径の15%未満または50mm未満に達するシリンダジャケットの所望の厚さが達成されるまで、回転軸に対して35°よりも小さい螺旋繊維角度に沿った配向の繊維から構成される螺旋層と、回転軸に対して80°よりも大きい円周繊維角度に沿った配向の繊維から構成される円周層とを巻芯の周りに交互に巻回することで、全ての螺旋層を半径方向に見てシリンダジャケットの内側3分の1に配置するステップと、
(c)回転体の繊維強化複合材を架橋させ、巻回および架橋された回転体から巻芯を除去するステップと、を含む。
11 シリンダジャケット
11i シリンダジャケットの内側
11a シリンダジャケットの外側
12,13 開口シリンダベース面
2 ロータ
21,22 ハブ
23 シャフト
24 ジャーナル
25 軸受
26 モータユニット
3 フライホイール式エネルギー貯蔵ユニット
31 機械ハウジング
32 モータ・ジェネレータ・ユニット
4 巻芯
AD シリンダジャケットの外径
E 巻芯の除去
FH 螺旋層の繊維
FU 円周層の繊維
FS1,2 螺旋層または円周層の繊維層
FWH 螺旋層における繊維の繊維角度(螺旋繊維角度)
FWH1 第1の螺旋層の第1の螺旋繊維角度
FWH2 第2の螺旋層の第2の螺旋繊維角度
FWH3 第3の螺旋層の第3の螺旋繊維角度
FWHn 第nの螺旋層の第nの螺旋繊維角度
FWU 円周層における繊維の繊維角度(円周繊維角度)
H 螺旋層
H1 第1の螺旋層
H2 第2の螺旋層
H3 第3の螺旋層
Hn 第nの螺旋層
HD 螺旋層厚さ
LM 回転軸(シリンダ軸)に平行なシリンダジャケットの長さ
LW 巻芯の長さ
R 回転軸
RR 回転体の半径方向(回転軸に垂直)
SA エネルギーの貯蔵または放出
U 円周層
U1 第1の円周層
U2 第2の円周層
U3 第3の円周層
Un 第nの円周層
UW 巻芯の周り、またはそこに存在する螺旋層または円周層周りの巻回
V 繊維強化複合材の架橋
VV 各螺旋層および円周層の製造後の予備架橋ステップ
ZD シリンダジャケットの肉厚(回転軸に垂直)
(a)回転体を製造するために適切な付随の巻芯を設け、それによって、繊維強化複合材を用いてシリンダジャケットを少なくとも部分的に巻回するステップと、
(b)適切な巻回方法を使用して、シリンダジャケットの外径の15%未満または50mm未満に達するシリンダジャケットの所望の厚さが達成されるまで、回転軸に対して35°よりも小さい螺旋繊維角度に沿った配向の繊維から構成される螺旋層と、回転軸に対して80°よりも大きい円周繊維角度に沿った配向の繊維から構成される円周層とを巻芯の周りに交互に巻回することで、全ての螺旋層を半径方向に見てシリンダジャケットの内側3分の1に配置するステップと、
(c)回転体の繊維強化複合材を架橋させ、巻回および架橋された回転体から巻芯を除去するステップと、を含む。
11 シリンダジャケット
11i シリンダジャケットの内側
11a シリンダジャケットの外側
12,13 開口シリンダベース面
2 ロータ
21,22 ハブ
23 シャフト
24 ジャーナル
25 軸受
26 モータユニット
3 フライホイール式エネルギー貯蔵ユニット
31 機械ハウジング
32 モータ・ジェネレータ・ユニット
4 巻芯
AD シリンダジャケットの外径
E 巻芯の除去
FH 螺旋層の繊維
FU 円周層の繊維
FS1,2 螺旋層または円周層の繊維層
FWH 螺旋層における繊維の繊維角度(螺旋繊維角度)
FWH1 第1の螺旋層の第1の螺旋繊維角度
FWH2 第2の螺旋層の第2の螺旋繊維角度
FWH3 第3の螺旋層の第3の螺旋繊維角度
FWHn 第nの螺旋層の第nの螺旋繊維角度
FWU 円周層における繊維の繊維角度(円周繊維角度)
H 螺旋層
H1 第1の螺旋層
H2 第2の螺旋層
H3 第3の螺旋層
Hn 第nの螺旋層
HD 螺旋層厚さ
LM 回転軸(シリンダ軸)に平行なシリンダジャケットの長さ
LW 巻芯の長さ
R 回転軸
RR 回転体の半径方向(回転軸に垂直)
SA エネルギーの貯蔵または放出
U 円周層
U1 第1の円周層
U2 第2の円周層
U3 第3の円周層
Un 第nの円周層
UW 巻芯の周り、またはそこに存在する螺旋層または円周層周りの巻回
V 繊維強化複合材の架橋
VV 各螺旋層および円周層の製造後の予備架橋ステップ
ZD シリンダジャケットの肉厚(回転軸に垂直)
Claims (14)
- 内部が中空の円筒状回転体(1)であって、繊維強化複合材を使用して少なくとも部分的に巻回されたシリンダジャケット(11)と、さらに回転軸(R)としてのシリンダ軸と、開口シリンダベース面(12、13)とを備え、それによって、前記シリンダジャケット(11)は、その内側(11i)が前記回転軸(R)に面し、その外側(11a)が反対方向に向いた状態で、前記回転体(1)の外径(AD)の2倍を超える、前記回転軸(R)に平行な長さ(LM)を有し、前記外径(AD)の15%未満の肉厚(ZD)を有し、それによって前記シリンダジャケット(11)の前記繊維強化複合材は、繊維(FH)の複数の螺旋層(H)と複数の円周層(U)とを有する積層構造を半径方向(RR)に備え、前記繊維(FH)は前記回転軸(R)に沿って延在し、螺旋繊維角度(FWH)に沿った配向は前記回転軸(R)に対して35°よりも小さく、前記円周層(U)は前記シリンダジャケット(11)に対して、前記シリンダジャケット(11)の前記長さ(LM)にわたって接線方向に配置され、円周繊維角度(FWU)に沿った配向が前記回転軸(R)に対して80°よりも大きい繊維(FU)によって構成され、それによって、前記螺旋層(H)と前記円周層(U)とが交互に互いに重なって配置され、全ての前記螺旋層(H)は前記半径方向(RR)に見て前記シリンダジャケット(11)の内側3分の1に配置されている、回転体(1)。
- 前記螺旋繊維角度(FWH)は15°〜30°の間であることを特徴とする、請求項1に記載の回転体(1)。
- 種々の前記螺旋層(H、H1、H2、H3)の前記螺旋繊維角度(FWH、FWH1、FWH2、FWH3)が異なることを特徴とする、請求項2に記載の回転体(1)。
- 前記回転軸(R)からの距離が増加するのに伴って、螺旋層(H、H1、H2、H3)の1つから次の螺旋層(H、H1、H2、H3)の間で、前記螺旋繊維角度(FWH、FWH1、FWH2、FWH3)が前記半径方向(RR)に増加することを特徴とする、請求項3に記載の回転体(1)。
- 前記螺旋繊維角度(FWH、FWH1、FWH2、FWH3)は前記半径方向(RR)において23°から30°まで増加することを特徴とする、請求項4に記載の回転体(1)。
- 前記シリンダジャケット(11)の前記繊維強化複合材の前記積層構造は少なくとも5つの螺旋層(H)を含むことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の回転体(1)。
- 全ての前記螺旋層の総厚は前記シリンダジャケットの前記肉厚の12.5%を超えない
ことを特徴とする、請求項6に記載の回転体(1)。 - 個々の前記螺旋層(H)は、前記シリンダジャケットの前記肉厚の4%未満である前記半径方向(RR)の螺旋層厚さ(HD)を有し、好ましくは、前記螺旋層厚さは0.5mm未満であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の回転体(1)。
- 前記螺旋層厚さ(HD)は、互いに交差するように重なって配置された2つの螺旋繊維層(FS1、FS2)の厚さにしかならないことを特徴とする、請求項8に記載の回転体(1)。
- 前記シリンダジャケット(11)は、完全に繊維強化複合材で形成されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の回転体(1)。
- 請求項1に記載の、内部が中空の円筒状回転体(1)を備えるロータ(2)。
- フライホイール式エネルギー貯蔵ユニット(3)であって、機械ハウジング(31)によってそれぞれ囲まれた1つまたは複数のロータ(2)を備え、それによって、電気エネルギーを貯蔵するために前記フライホイール式エネルギー貯蔵ユニット(3)のモータ・ジェネレータ・ユニット(32)によって前記ロータ(2)を加速することができ、電気エネルギーを放出するために制動することができる、フライホイール式エネルギー貯蔵ユニット(3)。
- 請求項1に記載の内部が中空の円筒状回転体(1)を製造する方法であって、前記回転体(1)は、シリンダジャケット(11)と、回転軸(R)としてのシリンダ軸と、開口シリンダベース面(12,13)と、前記回転体(1)の所与の外径(AD)の2倍を超える、前記回転軸(R)に平行な長さ(LW)とを有し、前記方法は、
(a)前記回転体(1)を製造するために適切な付随の巻芯(4)を設け、それによって、前記シリンダジャケット(11)を繊維強化複合材を用いて少なくとも部分的に巻回するステップと、
(b)適切な巻回方法を使用して、前記シリンダジャケット(11)の外径(AD)の15%未満に達する前記シリンダジャケット(11)の所望の厚さ(ZD)が達成されるまで、前記回転軸(R)に対して35°よりも小さい螺旋繊維角度(FWH)に沿った配向の繊維(FH)から構成される螺旋層(H)と、前記回転軸(R)に対して80°よりも大きい円周方向繊維角度(FWU)に沿った配向の繊維(FU)から構成される円周層(U)とを前記巻芯(4)の周りに交互に巻回することで、全ての前記螺旋層(H)を半径方向(RR)に見て前記シリンダジャケット(11)の内側1/3に配置するステップと、
(c)前記回転体(1)の前記繊維強化複合材を架橋(V)させ、巻回および架橋された前記回転体(1)から前記巻芯(4)を除去(E)するステップと、を含む方法。 - 螺旋層(H)および円周層(U)を前記巻芯(4)の周囲に巻回(UW)する前記ステップは、1つの螺旋層(H)および/または1つの円周層(U)が(UW)が巻回された後に毎回、追加の予備架橋ステップ(VV)を含む、請求項13に記載の方法。
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