A flywheel system for storing and delivering on demand electrical energy
includes a flywheel supported for high speed rotation on bearings in a
vacuum enclosure, and a motor-generator for spinning the flywheel up to
speed and then for converting the rotational inertia in the flywheel back
to electrical power. The flywheel includes a solid steel hub and a rim
having only two rings press-fit on the hub with an interference fit. The
rings are filament wound construction made primarily from standard modulus
carbon fiber/epoxy. The steel hub stores between 40% and 60% of the energy
in the flywheel. The press-fitting of the rings on the hub creates radial
interference pressure between the hub and each of the composite rings that
is greater than 5 ksi when at rest. The outer carbon fiber/epoxy ring is
radially thinner than the inner ring, and both the hub outer diameter and
the inner diameter of the assembled composite rim are tapered with the
same angle. The inner composite ring and the inner diameter of the outer
ring are also tapered with a matching taper. The ratio of steel hub mean
diameter to flywheel outer diameter is between 0.50 and 0.70, and the
ratio of inner carbon fiber/epoxy ring mean outer diameter to flywheel
outer diameter is between 0.80 and 0.90. An epoxy resin is used for the
manufacture of composite flywheels that is comprised primarily of
Bisphenol A epoxy and a mixture of curing agents comprised between 20 and
70% of cycloaliphatic amine by weight. The remainder of the curing agent
mixture is comprised primarily of an aliphatic amine or ether amine.
Um sistema do volante para armazenar e entregar na energia elétrica da demanda inclui um volante suportado para a rotação de alta velocidade nos rolamentos em um cerco do vácuo, e um motor-gerador para girar o volante até a velocidade e então para converter a inércia rotatória no volante para trás ao poder elétrico. O volante inclui um cubo de aço contínuo e uma borda que têm somente dois anéis press-fit no cubo com um ajuste de interferência. Os anéis são construção da ferida do filamento feita primeiramente do carbono padrão fiber/epoxy do modulus. As lojas de aço do cubo entre 40% e 60% da energia no volante. O pression-encaixe dos anéis no cubo cría a pressão radial da interferência entre o cubo e cada um dos anéis compostos que é mais grande de o ksi 5 quando no descanso. O anel exterior do carbono fiber/epoxy é radial diluidor do que o anel interno, e o diâmetro exterior do cubo e o diâmetro interno da borda composta montada são afilados com o mesmo ângulo. O anel composto interno e o diâmetro interno do anel exterior são afilados também com um atarraxamento combinando. A relação do diâmetro de aço do meio do cubo ao diâmetro exterior do volante está entre 0.50 e 0.70, e a relação do diâmetro exterior do meio interno do anel do carbono fiber/epoxy ao diâmetro exterior do volante está entre 0.80 e 0.90. Uma resina epoxy é usada para a manufatura de volantes compostos que é compreendida primeiramente de Bisphenol A epoxy e uma mistura dos agentes curando-se compreendidos entre 20 e 70% do amine cycloaliphatic pelo peso. O restante da mistura do agente curando-se é compreendido primeiramente de um amine aliphatic ou do amine do ether.
