[发明专利]一种防脱离的飞轮结构及飞轮储能系统

说明书

本发明涉及飞轮储能系统技术领域，提供了一种防脱离飞轮结构及飞轮储能系统，该防脱离飞轮结构包括，轮盘；芯轴，插置在轮盘内，其中，芯轴的弹性模量大于轮盘的弹性模量；防脱离结构，芯轴的外侧壁设置有第一凹槽，第一凹槽沿芯轴的周向设置，芯轴的端面与第一凹槽之间的部分形成防脱离结构，或者相邻的两个第一凹槽之间的部分形成防脱离结构，防脱离结构适于在芯轴与轮盘脱离后仍与轮盘保持接触状态。本发明提供的防脱离的飞轮结构，在芯轴的外侧壁设置有第一凹槽，以在芯轴上形成防脱离结构。当芯轴高速转动时，防脱离结构的形变量更大，即使芯轴的外侧壁与轮盘的内侧壁分离，防脱离结构也可以与轮盘紧密贴合，不影响扭矩传递。

技术领域

本发明涉及飞轮储能系统技术领域，具体涉及一种防脱离飞轮结构及飞轮储能系统。

背景技术

飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置。该系统采用物理方法进行储能，并通过电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换和储存。

为了提高飞轮的储能密度，一些飞轮的轮盘采用复合材料制成，一方面复合材料质量较轻，另一方面复合材料的周向强度更大，可以承受更大的周向应力，因此使飞轮可以达到更高的转速，以此提高飞轮的储能密度。但是，由于复合材料弹性模量小于金属材质且轮盘相对于芯轴有更大的线速度，因此，飞轮高速转动时，在离心力作用下轮盘的形变量大于芯轴，最终使得两者发生脱离，影响扭矩传递。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的飞轮由于复合材料弹性模量小于金属材质且轮盘相对于芯轴有更大的线速度，因此，飞轮高速转动时，在离心力作用下轮盘的形变量大于芯轴，最终使得两者发生分离，影响扭矩传递的缺陷，从而提供一种防脱离飞轮结构及飞轮储能系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种防脱离的飞轮结构，包括，轮盘；芯轴，插置在所述轮盘内，其中，所述芯轴的弹性模量大于所述轮盘的弹性模量；防脱离结构，所述芯轴的外侧壁设置有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述芯轴的周向设置，所述芯轴的端面与所述第一凹槽之间的部分形成所述防脱离结构，或者相邻的两个所述第一凹槽之间的部分形成所述防脱离结构，所述防脱离结构适于在所述芯轴与所述轮盘脱离后仍与所述轮盘保持接触状态。

进一步地，该防脱离的飞轮结构还包括第二凹槽，设置在所述芯轴的端面，所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的部分形成所述防脱离结构。

进一步地，所述第一凹槽的槽壁与槽底之间的夹角为钝角；所述第二凹槽的槽壁与槽底之间的夹角为钝角。

进一步地，沿所述芯轴的轴线方向上，所述防脱离结构与所述轮盘的接触面的长度不小于10mm。

进一步地，沿所述芯轴的周向，所述第一凹槽与所述第二凹槽均连续，以使所述防脱离结构呈连续的结构。

进一步地，所述防脱离结构包括两个，两个所述防脱离结构均靠近所述芯轴的端面设置。

进一步地，所述第一凹槽的槽壁与槽底之间的夹角处均设置有倒角；和/或所述第二凹槽的槽壁与槽底之间的夹角处均设置有倒角。

进一步地，所述芯轴的端面设置有动平衡槽；沿远离所述芯轴的端面的方向上，所述动平衡槽的开口逐渐增大。

进一步地，所述轮盘包括多个，多个所述轮盘嵌套设置；其中，位于内圈的所述轮盘的材质为玻璃或碳纤维；位于外圈的所述轮盘的材质为玻璃或碳纤维；位于中间的所述轮盘的材质为碳纤维与玻璃的混合物。

一种飞轮储能系统，包括上述所述的防脱离的飞轮结构，还包括，壳体，所述壳体上设置有操作孔，所述操作孔处设置有密封盖；所述防脱离的飞轮结构设置在所述壳体内；所述操作孔与动平衡槽相对齐设置，适于通过所述操作孔将动平衡块安装在所述动平衡槽内。

本发明技术方案，具有如下优点：