[发明专利]泡沫夹芯碳纤维飞轮及其制造方法

权利要求书

1.一种泡沫夹芯碳纤维飞轮，用于与高空气球动力驱动件的转轴连接，并在所述动力驱动件的驱动下转动，其特征在于，包括由内至外依次间隔且同轴设置的飞轮内环、飞轮中环和飞轮外环，还包括沿所述飞轮外环的径向设置于所述飞轮内环和所述飞轮外环之间的多个辐条，多个所述辐条沿所述飞轮外环的周向均匀分布；所述飞轮内环为碳纤维复合材料实心结构，所述飞轮中环、所述飞轮外环和所述辐条均为碳纤维复合材料空心结构，且所述碳纤维复合材料空心结构的内部填充有泡沫芯材；

还包括多个连接于所述飞轮外环的配重块，多个所述配重块沿所述飞轮外环的周向均匀分布；

所述飞轮内环的中心还预埋有传动接头，所述传动接头内设有带连接键槽的轴孔，所述传动接头与所述飞轮内环连接的一侧设有多个沿所述传动接头的周向间隔分布的纵向凹槽和多个沿所述传动接头的轴向间隔分布的环向凹槽。

2.根据权利要求1所述的泡沫夹芯碳纤维飞轮，其特征在于，所述纵向凹槽和所述环向凹槽均为等截面凹槽。

3.根据权利要求1所述的泡沫夹芯碳纤维飞轮，其特征在于，所述传动接头为钛合金接头。

4.根据权利要求1所述的泡沫夹芯碳纤维飞轮，其特征在于，所述飞轮中环包括同轴设置的第一飞轮中环和第二飞轮中环，所述飞轮内环、所述第一飞轮中环、所述第二飞轮中环和所述飞轮外环之间的径向间距相同。

5.根据权利要求1所述的泡沫夹芯碳纤维飞轮，其特征在于，所述辐条与所述飞轮内环、所述飞轮中环和所述飞轮外环连接的交叉部均设置有倒角过渡段。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的泡沫夹芯碳纤维飞轮，其特征在于，所述泡沫芯材为PMI泡沫塑料。

7.一种制造如权利要求1至6中任一项所述的泡沫夹芯碳纤维飞轮的制造方法，其特征在于，包括：

将碳纤维复合材料按所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的预设横截面形状沿所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的高度方向连续铺设至预设高度，在飞轮外环、飞轮中环和辐条处形成用于安装泡沫芯材的凹槽；

在所述凹槽内安装预制成型的所述泡沫芯材，继续沿所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的高度方向连续铺设所述碳纤维复合材料；

待整体的铺设厚度达到所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的设计高度时，实施模压一体成型工艺；

在所述飞轮外环的周向上均匀地安装多个配重块。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述将碳纤维复合材料按所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的预设横截面形状沿所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的高度方向连续铺设至预设高度，在飞轮外环、飞轮中环和辐条处形成用于安装泡沫芯材的凹槽，进一步包括：

在飞轮内环处预埋传动接头，对所述传动接头的外表面作喷砂处理；

将碳纤维复合材料按所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的预设横截面形状沿所述泡沫夹芯碳纤维飞轮的高度方向连续铺设，同时在所述传动接头的外表面注入胶粘剂；

待所述碳纤维复合材料的铺设厚度达到预设高度时，在飞轮外环、飞轮中环和辐条处形成用于安装泡沫芯材的凹槽。

9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述泡沫夹芯碳纤维飞轮在高度方向上形成0度铺层、±45度铺层和90度铺层，所述0度铺层、所述±45度铺层和所述90度铺层的铺设比例为2:2:1。