(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111559807.5 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 盐城聚德机 械零部件 有限公司 地址 224000 江苏省盐城市 建湖县庆丰镇 锦丰路8号 (72)发明人 李成忠　 (74)专利代理 机构 盐城创佳智科专利代理事务 所(普通合伙) 32476 专利代理师 乔岳标 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方 法 (57)摘要 本发明提供一种防止高速飞轮转子脱离的 结构设计方法， 包括以下步骤： S10、 确定高速旋 转状态下对飞轮转子的性能要 求； S20、 基于步骤 S10中的性能要求， 对飞轮转子的基础材料和基 础制备工艺进行选定； S30、 对采用步骤S20制备 出的飞轮转子进行应力应变分析； S40、 根据步骤 S30的分析结构对飞轮转子的结构进行优化； S50、 根据步骤S40优化后的结构制造模具， 并确 定制备工艺。 本发明提供一种防止高速飞轮转子 脱离的结构设计方法， 飞轮在高速旋转时可以提 供足够的径向压应力， 避免飞轮轮毂与轮缘发生 脱离。 权利要求书1页 说明书3页 CN 114491934 A 2022.05.13 CN 114491934 A 1.一种防止高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S10、 确定高速 旋转状态下对飞轮转子的性能要求； S20、 基于步骤S10中的性能要求， 对飞轮转子的基础材 料和基础制备工艺进行选 定； S30、 对采用步骤S20制备 出的飞轮转子进行应力应 变分析； S40、 根据步骤S3 0的分析结构对飞轮转子的结构进行优化； S50、 根据步骤S40优化后的结构制造模具， 并确定制备工艺。 2.根据权利要求1所述的一种防止 高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特征在于： 在 步骤S10中， 对飞轮转子的性能要求 为轮缘的纵向拉伸强度满足告诉高速的需求。 3.根据权利要求2所述的一种防止 高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特征在于： 在 步骤S20中， 飞轮转子的轮毂由金属合金制成， 轮缘由碳纤维材 料制成。 4.根据权利要求3所述的一种防止 高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特征在于： 飞 轮转子的轮毂采用机 械加工方法制备， 轮缘采用 周向成型工艺缠绕于轮毂外周。 5.根据权利要求1所述的一种防止 高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特征在于： 在 步骤S30中， 采用建模法对飞轮转子进 行静态应力应变分析和 动态应力应变 分析， 应力集中 于轮毂和轮缘接触点的边 缘以及轮毂的外层边 缘。 6.根据权利要求5所述的一种防止 高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特征在于： 在 步骤S40中， 对飞轮转子的结构优化包括 最大化过盈量、 最佳分层。 7.根据权利要求5所述的一种防止 高速飞轮转子脱离的结构设计方法， 其特征在于： 对 飞轮转子的结构优化还包括对飞轮转子不平衡量引起的离心力 补偿， 飞轮转子不平衡量引 起的离心力采用公式(1)计算， F＝(e·M)·w2         公式(1) 其中， F为转子的不平衡量引起的离心力， e为许用不平衡度， M为飞轮转子的总质量， w 为转子角速度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114491934 A 2一种防止高 速飞轮转子脱离的结构设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及飞轮技术领域， 尤其涉及一种防止高速飞轮转子脱离的结构  设计方 法。 背景技术 [0002]飞轮储能是利用电动机为飞轮旋转提供电能， 以使电动机 的电能以动能  的形式 存储起来， 在需要的时候， 可将飞轮中储存的能量利用飞轮带动发电  机发电释放出来， 从 而转化成电能的一种储能方式。 飞轮储能主要应用的原  理是电能和机械能相互转换以达 到储能的目的。 飞轮储能因其应用的为物理  方法， 而不是常规的化学方法对能量进行储 存， 使得能源利用更清洁， 因而  具有更广阔的研究前 景。 [0003]然而， 飞轮在高速旋转时往往会由于径向压应力不够导致飞轮轮毂与轮  缘发生 脱离， 致使飞轮失效。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种防止高速飞轮转子脱离 的结构设计方法， 以  解决上 述问题。 [0005]为实现上述目的， 本 发明提供如下技术方案： 一种防止高速飞轮转子脱  离的结构 设计方法， 包括以下步骤： [0006]S10、 确定高速 旋转状态下对飞轮转子的性能要求； [0007]S20、 基于步骤S10中的性能要求， 对飞轮转子的基础材料和基础制备工  艺进行选 定； [0008]S30、 对采用步骤S20制备 出的飞轮转子进行应力应 变分析； [0009]S40、 根据步骤S3 0的分析结构对飞轮转子的结构进行优化； [0010]S50、 根据步骤S40优化后的结构制造模具， 并确定制备工艺。 [0011]作为本发明的一种改进， 在步骤S10中， 对飞轮转子的性能要求为轮缘  的纵向拉 伸强度满足告诉高速的需求。 [0012]作为本发明的一种改进， 在步骤S20中， 飞轮转子的轮毂由金属合金制  成， 轮缘由 碳纤维材 料制成。 [0013]作为本发明的一种改进， 飞轮转子的轮毂采用机械加工方法制备， 轮缘  采用周向 成型工艺缠绕于轮毂外周。 [0014]作为本发明的一种改进， 在步骤S30中， 采用建模法对飞轮转子进行静  态应力应 变分析和动态应力应 变分析， 应力集中于轮毂和轮缘接触点的边 缘 以及轮毂的外层边 缘。 [0015]作为本发明的一种改进， 在步骤S40中， 对飞轮转子的结构优化包括最  大化过盈 量、 最佳分层。 [0016]作为本发明的一种改进， 对飞轮转子 的结构优化还包括对飞轮转子不平  衡量引 起的离心力补偿， 飞轮转子不平衡量引起的离心力采用公式(1)计算，说　明　书 1/3 页 3 CN 114491934 A 3