[发明专利]一种储能飞轮复合材料转子的快速制备方法

说明书

本发明涉及一种储能飞轮复合材料转子的快速制备方法，该储能飞轮复合材料转子由铝合金轮毂（1）、钢圈（2）、玻璃纤维复合材料环（3）、碳纤维复合材料环（4）（根据需要选配）组成。铝合金轮毂（1）和钢圈（2）都是由锻造毛坯机加工而成，并经过过盈装配到一起，然后把金属转子放置到数控缠绕机上将预浸复合材料带（玻璃纤维预浸带或碳纤维预浸带）通过预张力进行缠绕，缠绕同时利用高能电子束（5）（紫外光或激光）轰击，使预浸复合材料带上的特殊配方树脂在线固化，最终得到复合材料层的抗拉强度高达1000‑3000Mpa。本发明主要解决了金属转子材料强度瓶颈和复合材料转子内圈金属材料与外圈复合材料之间应力、应变、固化温度等协调问题，不仅改善了飞轮复合材料转子的生产工艺，提高了生产效率，还有效的提高了储能飞轮的储能密度。

技术领域

本发明涉及一种储能飞轮核心部件，复合材料转子的制备，尤其涉及储能飞轮复合材料转子结构及安装、制备工艺，能快速制备出高储能密度的飞轮转子。

背景技术

随着国内外飞轮储能技术的不断发展，大多数转子都以高强金属合金材料为基础，外面通过过盈配合套上复合材料环加强。这样能充分发挥金属合金材料与复合材料的性能，但是这种工艺的复合材料转子制造中存在以下问题：1、各材料环间必须存在过盈，过盈量的匹配设计就是一个难题。2、过盈量在生产工艺过程中很难精确保证。3、若采用预应力缠绕后到固化罐固化又要考虑温度对内圈金属和外圈复合材料的耦合影响。所以业内研发人员希望有一种工艺方法解决转子内圈金属材料与外圈复合材料之间应力、应变、固化温度等协调问题，并能稳定、高效的生产出达到设计指标的合格飞轮转子。

发明内容

本发明克服了上述现有技术的不足，主要实现一种储能飞轮复合材料转子的快速制备。本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

本发明采用7075铝合金加工成轮毂（1），采用30CrMnSiA调质钢加工成支撑钢圈（2），轮毂（1）和钢圈（2）间预留过盈量，通过过盈装配将其装配到一起形成内圈金属转子。

本发明调配特殊配方树脂，把树脂基体（环氧树脂），光引发剂（1- 羟基环已基苯基甲），光敏促进剂（辛酸亚锡），热引发剂（偶氮二异丁腈），按100：2.5：1：1比例依次混合调配成混合料。

本发明将1200-4800tex玻璃纤维或3-12k碳纤维预浸特殊配方树脂混合料，形成3-8mm宽度（T）、厚度不超过1mm的预浸复合材料带。

本发明把过盈装配好的金属转子安装到数控缠绕机上，将预浸复合材料带（玻璃纤维预浸带或碳纤维预浸带）通过预张力进行缠绕，缠绕角（A）0°-10°，预张力20-300N。缠绕同时利用高能电子束（5）（紫外光或激光）轰击，使预浸复合材料带上的特殊配方树脂在线固化成型。

附图说明

图 1为本发明涉及的储能飞轮复合材料转子结构示意图。

图 2为本发明涉及的预浸复合材料带缠绕到转子上的示意图。

图 3为本发明涉及的在线固化缠绕的示意图。