【発明の詳細な説明】
ローター
本発明はローター、特に繊維強化された複合材料から構成されたローターに関
する。さらに詳しくは、本発明はエネルギー貯蔵および変換装置において使用さ
れるためのローターに適用可能である。エネルギー貯蔵および変換装置用のフラ
イホイールは様々な材料から構成される。しかしながら、慣例的にフライホイー
ルは比較的低速で回転する重量のあるホイールから構成される。ホイールが重け
れば重いほど、さらなるエネルーギーが貯蔵される。これはホイールに貯蔵され
るエネルギーが下記式で与えられるからである。
Energy = 1/2 I ω2 (1)
ここで、Iはフライホイールの慣性モーメントでありそして、ωはフライホイー
ルの角速度である。
ゆえに、所定の角速度に対して、貯蔵されたエネルギーはフライホイールの慣
性モーメント、よってフライホイールの質量に比例する。
慣用の材料によって作成されたフライホイールには、重量と大きな容積という
二つの主な欠点がある。しかしながら、もしフライホイールの重量よりも角速度
のほうが増加できるのであれば、所定の質量に対して、エネルギー貯蔵容量は角
速度の二乗に比例する（上記式１を参照）ので、より大きなエネルギー貯蔵容量
が得られる。あいにく、フライホイールの最大角速度は、それが作成されている
材料の強度に制限されてしまう。
上記を考慮すると、比エネルギーおよびエネルギー密度を最大にするための最
良の材料とは、最高の強度対重量比を有するものである。ゆえに、ガラスまたは
炭素繊維がエネルギー貯蔵および変換装置用の優れたフライホイールを作成する
ために使用される。円筒状／管状のローターの形状で、そのようなフライホイー
ルを使用するエネルギー貯蔵および変換装置は、本出願人の先の特許出願、ＷＯ
９５／０２２６９、ＷＯ ９５／０２２７１ および ＷＯ ９５／０２２７０中
に記述されている。
そのような出願において、ガラスまたは炭素繊維は、適切な機械的性質を有す
る複合構造を得るために、樹脂結合材料中に螺旋状にまたは輪状に巻かれている
。本出願人のエネルギー貯蔵および変換装置のローターは、実質的に円筒／管の
形状であるが、本特許出願の発明は、いかなる形状のフライホイール／ローター
にも適用できることが理解されるべきである。
後に理解されるように、いかなるフライホイール／ローターにおいても、ロー
ターの内部および外部の部品同士または面同士の間の表面速度には差がある。こ
のように、回転による力が二乗された表面速度に比例し、ローターの回転の中心
からの距離に反比例するので、フライホイールの層の間に生じるフープ歪は、フ
ライホイールの断面に沿って有意に変化する。この変化はフライホイールの複合
材料への半径方向の歪みを生じさせる。この歪は複合材料の複数の層を互いから
引き離そうとし、それによって離層力を生み出すことになる。しかしながら、離
層歪度はローターが管状の中空部分を有する薄壁のシリンダーとして形成される
場合、有意に減少される。
上記に示されるように、より高いエネルギー貯蔵容量は、より大きな質量をロ
ーターに加えることによって得られ、これは壁厚を増加させることを意味してい
る。引き続いて、これは上記に略述された結果とともに、壁体を横切る半径方向
の歪差を増加させる。もし壁厚を横切る半径方向の歪差（または不整合）を減少
させるための手段が何も取られないのであれば、半径方向の歪み全体を、ロータ
ーをより低速で作動させること、ゆえにエネルギー貯蔵容量を減少させることに
よって、減少させなければならない。
半径方向の歪みによる不整合を減少させる様々な方法が先行技術において説明
されている。例えば、ローターは、第２７回インターソサイエティー エネルギ
ー コンバージョン エンジニアリング カンファレンスの会報、１９９２発行、
４巻、４.４３-４.４８頁からのディー・エム・リーズ(フェアー社)とジェイ・
エイ・カーク（メリーランド大学）による論文に開示されているように、または
Ｇ
Ｂ−１５３４３９３に開示されているように、直接次々と同軸シリンダーに巻き
取ることによって、締り嵌めを有する同軸シリンダーから作成される。さらにま
た、ローレンス リヴァーモア ナショナル ラボラトリ、ユー・エス・エーによ
って１９９２年５月付けの参照番号ＵＣＲＬ−ＩＤ−１０９４２２の“電気自動
車用の電気機械的電池の実用性の評価”という題名の論文が、半径方向の歪みを
減らすために一連の同軸シリンダーを可撓性の層によって分離させるという考え
を開示している。これらのような解決策は半径方向の歪みの平均化のみを提供し
、歪みによる不整合の完全なる削除を提供していない。
ＷＯ８６／０３２６８は、ローターの回転によって誘発されるフープ歪みの変
化を減少させる／管理するために、ローターの作成中繊維の巻張力を徐々に変化
させる可能性を記述している。さらに、ＮＬ９００２４１５は、同様な結果を得
るために、ローターの巻き取り作業中に高密度粉末を繊維強化された複合材料マ
トリックスに徐々に添加することの用法を教示している。
先行技術にはエネルギー貯蔵および変換装置のローターを横切る歪みによる不
整合を避ける／減少させるための様々な方法が開示されているが、先行技術のい
ずれの手段も理想的ではない。ゆえに、本発明は公知の先行技術を改善するため
になされた。
本発明によれば、繊維複合材料の弾性率がローターの外側からローターの内側
に向かって徐々に減少する、繊維複合材料から作成されたローターが提供される
。本発明の結果、半径方向の歪みによる不整合が、排除されないまでも有意に減
少されるローターが提供される。それ故に、ローターを離層の発生なしに、より
高速度で回転させることができる。よって貯蔵されたエネルギー容量の有意な増
加が発生する。
好ましくは繊維複合材料の弾性率はこの材料のトウ中の折れた繊維の数が増加
することによって減少する。しかしながら、ローターの外側にある繊維が好まし
くは実質的に折れてはいず、よって極度に強力な外面を有するローターを提供す
ることが理解されるべきである。
理想的には繊維複合材料はローターの薄壁を形成している。さらに好ましくは
、繊維複合材料はローターの中空シリンダーを形成し、そのローターはそのシリ
ン
ダーのみからなっている。
本発明の具体的な実施態様において、繊維複合材料は炭素繊維、ガラス繊維ま
たはこれら両者の組み合わせからなっていてもよい。もちろん他の適切な繊維が
代わりに用いられてもよい。
本発明はさらに、
(a)繊維のトウを準備し、
(b)トウに樹脂を適用し、そして
(c)ローターを作成するためにトウをマンドレル上に巻く、
という工程からなり、ここでトウの繊維の少なくとも１部が繊維複合材料の弾性
率を変えるために作成中に折られている、繊維複合材料からローターを作成する
方法を提供する。
好ましくは、繊維は工程(b)の後、工程(c)の前に折られる。繊維は切断、ある
いは繊維に鋭い軽打または打撃を与えることによって折られてもよい。
繊維複合材料の弾性率は、好ましくはローターの外側からローターの内側に向
かって徐々に減少している。さらに、ローターの外側にある繊維が好ましくは折
れていない。
繊維複合材料中に使用される繊維は炭素繊維またはガラス繊維でもよい。他の
適切な繊維材料が代わりに用いられてもよい。
散布装置は、折られた繊維を異なる方向に散布するために、巻き取り作業中に
トウに作用してもよい。この結果、繊維材料の弾性率の低下を生じる、１種の“
マッド”効果が折られた繊維の周りに生成される。
本発明の開発およびここで請求されているようなローターを作成する特定の方
法の背景にある理論に関する説明を以下に詳しく説明する。
ローターの歪み挙動を決定するパラメーターは、複合材料比弾性率(例えば、
密度(ρ)に対する弾性率Ｅ(Ｅ= 応力(σ)/歪み(ε))の比)、および材料の使用可
能な歪み範囲である。材料の比強度、例えば密度に対する強度の比は、複合繊維
材料がローターが回転する際の複合材料の重量による遠心力に対してどのように
抵抗するかという指標を与える。歪みの範囲を減少させることによって比強度を
引き下げることは、半径方向の歪みに関する問題点に有益とはならない。しかし
な
がら、歪みの範囲全体を維持しながら比強度を引き下げること（例えば材料の弾
性率を引き下げること）は半径方向の歪みの分散に有益となる。
このように、フープ歪み中における差異によって誘発される半径方向の歪みを
減少させるために、制御手段における複数の層の効果的フープ弾性率を減少させ
る方法が提供される。
多層レイアップ中における繊維複合材料の弾性率は、適用される力の方向に対
する繊維（またはフィラメント）の角度と繊維の数によって決定される。繊維の
レイアップの有効軸が繊維の束の列から外れるようにするために、繊維のある割
合を切断しそしてそれらを散布するレイアップ（例えば、巻き取り）の直前に手
順を導入することによって、生成された材料の有効弾性率が引き下げられる。ゆ
えに、このように処理される繊維の数を層から層へと変えることによって、１つ
の材料源から壁厚（または断面）を横切って変化する弾性率を有するローターを
生成する効果がある。さらにまた、材料の弾性率は、事実上この半径方向の歪み
による不整合の根源を排除するために変更されてもよい。
前記を記憶して、本発明を実行するための装置と方法を以下に説明する。第１
に、装置内に炭素またはガラス繊維のトウを正確に設置するためのガイドが与え
られる。エポキシ樹脂のような樹脂を繊維のトウに適用するための手段が与えら
れる。巻き取り中の切断作業の頻度を制御する計量または制御装置によって規定
される一定の間隔でトウを切断するためにブレードまたは細断要素が次に与えら
れる。細断作業の結果、トウ中の所定の割合の繊維が折られる。トウの完全なる
切断は巻き取り作業を停止させてしまうため行われない。さらに、計量要素によ
って規定される切断の長さは、利用される特定の繊維および樹脂系のための繊維
の“引き出された”長さよりは決して短くはならない。“引き出された”長さと
は、繊維と樹脂との間の結合の純強度が繊維の強度と等しい繊維の長さとして規
定される。
細断工程が一旦終了すれば、トウは、選択された様式の螺旋およびフープ巻き
に繊維を巻き取るために安定して回転するマンドレルまたは他の支持体に適応さ
れる。トウがローターに適用される際に、散布装置がトウを支持する。トウの切
断されていない繊維は巻き取る方向に位置しているが、トウの切断されている繊
維は散布装置によってランダムに置かれ、切断されている繊維の末端の幾つかが
切断されていない繊維に垂直になるように再配置されている。
理解されるように、繊維複合材料の弾性率は、ローター上に巻き取られた細断
された繊維の数および頻度に依存する。ゆえに、計量または制御要素は丁度望ま
しい弾性率を有する巻繊、ゆえにローターを提供するために制御されることだけ
が必要である。それゆえに、改善されたローターが作成される。
ローターの初期の巻き取り作業中では、マンドレル上に供給される内層は、樹
脂マトリックス中にランダムに配置された多数の繊維とともに繊維の“マット化
された”形勢を作成するために一定の間隔で細断されるトウを含有する。これは
非常に低い弾性率を有する繊維複合材料を生成する。巻き取り作業が進行するに
つれて、トウの細断が行われず、且つトウがローター上に非損傷の状態で置かれ
ているローターの外層に到達するまで、細断の間隔が少しずつ減じられていく。
これらの外層はローターに有意の程度の強度を提供する。
本発明の方法を使用することによって、得られたローターは、ローターの高速
度における回転の間にローターの壁厚を横切って負荷される実質的に一定である
半径方向の歪みを有するように配置される。その結果、層の剥離が起こらなくな
る。ローターの半径方向の強度もまた、内部領域における繊維のランダムな積層
によって大きく改善されている。
最後に、公知のように、炭素およびガラス繊維はそれらの長さに沿った張力に
おいては非常に強いが、側面から負荷されたときには非常に弱い。実際に、繊維
トウの側面に対する僅かな衝撃の負荷が個々の繊維を折る原因となる。ゆえに、
上記したような繊維のトウを折るために使用される細断装置は、必要な数の繊維
を折るためにトウの側面を打つ単純な装置で取って代わることができる。それゆ
えに、繊維の物理的な切断は必要とされない。
理解されるように、本発明によるローターは先行技術と比べて非常に強力で且
つ頑丈であり、そして非常に有意な角速度においてまで操作可能である。実際に
達することのできる角速度は、ローターが作られる材料の強度によってのみ制限
され、ローター内の内部の歪みによる不整合に起因する制限によらない。
上記したように、本発明によるローターは多くの異なるアプリケーションに使
用するために適しているが、本出願人によって開発された型のエネルギー貯蔵お
よび変換装置に使用するのに特に適している。さらに詳しくは、エネルギー貯蔵
および変換装置は円筒ローター内に据え付けられたステーター、ローターの運動
エネルギーとしてエネルギーを貯蔵するためにローターをステーターの周りに駆
動させるために付勢されるステーターからなり、そしてこのステーターとロータ
ーの組合せは電気エネルギーとしてステーターを介してローターからエネルギー
を放出するために発電器として作動できる。
本発明は純粋に実施例として上記で説明されており、そして細部の変更は本発
明の範囲内で行われるということは当然に理解されるべきである。Description: The present invention relates to a rotor, in particular a rotor made of fiber-reinforced composite material. More specifically, the present invention is applicable to rotors for use in energy storage and conversion devices. Flywheels for energy storage and conversion devices are composed of various materials. However, conventionally, flywheels consist of heavy wheels that rotate at relatively low speeds. The heavier the wheels, the more energy is stored. This is because the energy stored in the wheel is given by the following equation. Energy = 1/2 I ω 2 (1) where I is the flywheel moment of inertia and ω is the flywheel angular velocity. Thus, for a given angular velocity, the stored energy is proportional to the moment of inertia of the flywheel and thus the mass of the flywheel. Flywheels made of conventional materials have two main disadvantages: weight and large volume. However, if the angular velocity can be increased over the weight of the flywheel, then for a given mass, the energy storage capacity is proportional to the square of the angular velocity (see Equation 1 above), so a larger energy storage capacity can get. Unfortunately, the maximum angular velocity of a flywheel is limited by the strength of the material from which it is made. In view of the above, the best materials for maximizing specific energy and energy density are those that have the highest strength-to-weight ratios. Hence, glass or carbon fiber is used to create a good flywheel for energy storage and conversion equipment. Energy storage and conversion devices using such flywheels in the form of cylindrical / tubular rotors are described in earlier applicants' patent applications WO 95/02269, WO 95/02271 and WO 95/02270. is described. In such applications, glass or carbon fibers are spirally or annularly wound into a resinous binder material to obtain a composite structure with appropriate mechanical properties. Although the rotor of Applicants' energy storage and conversion device is substantially in the form of a cylinder / tube, it should be understood that the invention of this patent application is applicable to flywheels / rotors of any shape. . As will be appreciated, in any flywheel / rotor, there is a difference in surface speed between parts or surfaces inside and outside the rotor. In this way, the hoop distortion between the layers of the flywheel is significant along the flywheel cross-section because the force of rotation is proportional to the squared surface velocity and inversely proportional to the distance from the center of rotation of the rotor. Changes to This change causes radial distortion of the flywheel composite. This strain tends to pull the layers of the composite away from each other, thereby creating a delamination force. However, delamination skewness is significantly reduced when the rotor is formed as a thin-walled cylinder having a tubular hollow portion. As indicated above, a higher energy storage capacity is obtained by adding a larger mass to the rotor, which means increasing the wall thickness. In turn, this increases the radial strain differential across the wall, with the results outlined above. If no measures are taken to reduce the radial strain difference (or misalignment) across the wall thickness, the entire radial strain can be reduced by operating the rotor at a lower speed and thus energy storage. By reducing the capacity, it must be reduced. Various methods for reducing radial distortion mismatch have been described in the prior art. For example, Rotor has been working with D.M.Leeds (Fair) and J.A.Kirk (27th Inter Society Energy Conversion Engineering Conference, Bulletin, 1992, Vol. 4, pages 4.43-4.48). (University of Maryland) or from a coaxial cylinder with an interference fit by winding directly onto the coaxial cylinder one after the other, as disclosed in GB-1534393. Furthermore, a paper entitled "Evaluation of the Utility of Electromechanical Batteries for Electric Vehicles" by Lawrence Livermore National Laboratory, USA, reference number UCRL-ID-109422, dated May 1992, Discloses the idea of separating a series of coaxial cylinders by a flexible layer to reduce radial distortion. Solutions such as these only provide radial distortion averaging and do not provide for the complete elimination of distortion mismatch. WO 86/03268 describes the possibility of gradually changing the winding tension of the fibers during the construction of the rotor in order to reduce / manage the change in hoop distortion induced by the rotation of the rotor. Further, NL900215 teaches the use of gradually adding a high density powder to a fiber reinforced composite matrix during a rotor winding operation to achieve similar results. Although the prior art discloses various methods for avoiding / reducing misalignment due to distortions across the rotor of the energy storage and conversion device, none of the prior art approaches are ideal. Therefore, the present invention has been made to improve the known prior art. According to the present invention, there is provided a rotor made from a fibrous composite material, wherein the modulus of elasticity of the fibrous composite material gradually decreases from outside the rotor toward the inside of the rotor. As a result of the present invention, a rotor is provided in which misalignment due to radial distortion is significantly reduced, if not eliminated. Therefore, the rotor can be rotated at a higher speed without delamination. Thus, a significant increase in the stored energy capacity occurs. Preferably, the modulus of the fiber composite is reduced by increasing the number of broken fibers in the tow of the material. However, it should be understood that the fibers outside the rotor are preferably substantially unbroken, thus providing the rotor with an extremely strong outer surface. Ideally, the fiber composite forms the thin wall of the rotor. More preferably, the fiber composite material forms a hollow cylinder of the rotor, the rotor consisting solely of the cylinder. In particular embodiments of the present invention, the fiber composite may comprise carbon fiber, glass fiber, or a combination of both. Of course, other suitable fibers may be used instead. The invention further comprises the steps of (a) providing a fiber tow, (b) applying a resin to the tow, and (c) winding the tow on a mandrel to create a rotor, wherein the tow is provided. A method of making a rotor from a fibrous composite material, wherein at least a portion of the fibers of the fibrous composite material are folded during production to change the modulus of the fibrous composite material. Preferably, the fibers are folded after step (b) and before step (c). The fibers may be cut or broken by sharp tapping or striking the fibers. The modulus of the fiber composite material preferably decreases gradually from the outside of the rotor to the inside of the rotor. Furthermore, the fibers outside the rotor are preferably not broken. The fibers used in the fiber composite may be carbon fibers or glass fibers. Other suitable fiber materials may be used instead. The spreading device may act on the tow during the winding operation to spread the broken fibers in different directions. As a result, a kind of "mud" effect is created around the folded fiber, which results in a reduction in the modulus of the fibrous material. A detailed description of the theory behind the development of the present invention and the particular method of making a rotor as claimed herein is set forth below. The parameters that determine the rotor's strain behavior are the composite modulus (e.g., the ratio of modulus E (E = stress (σ) / strain (ε)) to density (ρ)) and the available strain of the material. Range. The specific strength of the material, for example, the ratio of strength to density, provides an indication of how the composite fiber material resists centrifugal forces due to the weight of the composite as the rotor rotates. Reducing the specific intensity by reducing the extent of the strain does not benefit the problem with radial strain. However, reducing the specific strength (e.g., reducing the modulus of the material) while maintaining the entire strain range is beneficial for radial strain distribution. Thus, a method is provided for reducing the effective hoop modulus of a plurality of layers in a control means to reduce radial strain induced by differences in hoop strain. The modulus of the fiber composite during multi-layer layup is determined by the angle of the fibers (or filaments) to the direction of the applied force and the number of fibers. By introducing a procedure just before the lay-up (e.g. winding) to cut a proportion of the fibers and disperse them so that the effective axis of the fiber lay-up is out of the row of the fiber bundle The effective modulus of the produced material is reduced. Thus, changing the number of fibers treated in this manner from layer to layer has the effect of producing a rotor having a modulus that varies across the wall thickness (or cross section) from one source of material. Still further, the modulus of the material may be altered to virtually eliminate this source of radial strain mismatch. An apparatus and method for storing the above and practicing the present invention will be described below. First, a guide is provided to accurately place the carbon or fiberglass tow in the device. A means is provided for applying a resin, such as an epoxy resin, to the fiber tow. Blades or shredding elements are then provided to cut the tow at regular intervals defined by a metering or control device that controls the frequency of the cutting operation during winding. As a result of the chopping operation, a predetermined percentage of the fibers in the tow are broken. Complete cutting of the tow is not performed because it stops the winding operation. Furthermore, the cut length defined by the metering element is never less than the "pulled out" length of the fibers for the particular fiber and resin system utilized. The "pulled out" length is defined as the length of the fiber where the net strength of the bond between the fiber and the resin is equal to the strength of the fiber. Once the shredding process is complete, the tow is applied to a stably rotating mandrel or other support to wind the fibers into a spiral and hoop winding of the selected mode. As the tow is applied to the rotor, a sprinkler supports the tow. The uncut fibers of the tow are located in the winding direction, but the cut fibers of the tow are randomly placed by the spraying device, and some of the cut ends of the cut fibers are uncut fibers. Has been rearranged to be perpendicular to As will be appreciated, the modulus of the fiber composite depends on the number and frequency of chopped fibers wound on the rotor. Hence, the metering or control element need only be controlled to provide a roll having exactly the desired modulus, and thus a rotor. Hence, an improved rotor is created. During the initial winding operation of the rotor, the inner layer supplied on the mandrel is spaced at regular intervals to create a "matted" configuration of the fibers with a number of fibers randomly arranged in a resin matrix. Contains tow to be shredded. This produces a fiber composite with a very low modulus. As the winding operation progresses, the shredding interval is gradually reduced until the tow is not shredded and reaches the outer layer of the rotor undamaged on the rotor. . These outer layers provide a significant degree of strength to the rotor. By using the method of the present invention, the resulting rotor is arranged to have a substantially constant radial strain that is loaded across the rotor wall thickness during high speed rotation of the rotor. Is done. As a result, delamination does not occur. The radial strength of the rotor is also greatly improved by random lamination of the fibers in the inner area. Finally, as is known, carbon and glass fibers are very strong in tension along their length, but very weak when loaded from the side. In fact, a slight impact load on the sides of the fiber tow causes individual fibers to break. Thus, the shredding device used to break the fiber tow as described above can be replaced by a simple device that strikes the side of the tow to break the required number of fibers. Therefore, no physical cutting of the fibers is required. As will be appreciated, the rotor according to the present invention is very strong and robust compared to the prior art, and can operate at very significant angular velocities. The angular velocity that can actually be reached is limited only by the strength of the material from which the rotor is made, and not by limitations due to mismatches due to internal strain within the rotor. As mentioned above, the rotor according to the invention is suitable for use in many different applications, but is particularly suitable for use in energy storage and conversion devices of the type developed by the applicant. More specifically, the energy storage and conversion device comprises a stator mounted in a cylindrical rotor, a stator energized to drive the rotor around the stator to store energy as kinetic energy of the rotor, and The stator and rotor combination can operate as a generator to release energy from the rotor through the stator as electrical energy. It should be understood that the present invention has been described above purely by way of example, and that changes in detail may be made within the scope of the invention.
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】１９９７年１月２０日
【補正内容】
さらにまた、ローレンス リヴァーモア ナショナル ラボラトリ、ユー・エス
・エーによって１９９２年５月付けの参照番号ＵＣＲＬ−ＩＤ−１０９４２２の
“電気自動車用の電気機械的電池の実用性の評価”という題名の論文が、半径方
向の歪みを減らすために一連の同軸シリンダーを可撓性の層によって分離させる
という考えを開示している。これらのような解決策は半径方向の歪みの平均化の
みを提供し、歪みによる不整合の完全なる削除を提供していない。
ＷＯ８６／０３２６８は、ローターの回転によって誘発されるフープ歪みの変
化を減少させる／管理するために、ローターの作成中繊維の巻張力を徐々に変化
させる可能性を記述している。さらに、ＮＬ９００２４１５は、同様な結果を得
るために、ローターの巻き取り作業中に高密度粉末を繊維強化された複合材料マ
トリックスに徐々に添加することの用法を教示している。
先行技術にはエネルギー貯蔵および変換装置のローターを横切る歪みによる不
整合を避ける／減少させるための様々な方法が開示されているが、先行技術のい
ずれの手段も理想的ではない。ゆえに、本発明は公知の先行技術を改善するため
になされた。
本発明によれば、
(a)繊維のトウを準備し、
(b)トウに樹脂を適用し、そして
(c)ローターを作成するためにトウをマンドレル上に巻く、
という工程からなり、ここでトウの繊維の少なくとも１部が繊維複合材料の弾性
率を変えるために作成中に折られている、繊維複合材料からローターを作成する
方法が提供される。
好ましくは、繊維は工程(b)の後、工程(c)の前に折られる。繊維は切断、ある
いは繊維に鋭い軽打または打撃を与えることによって折られてもよい。
繊維複合材料の弾性率は、好ましくはローターの外側からローターの内側に向
かって徐々に減少している。さらに、ローターの外側にある繊維が好ましくは折
れていない。
繊維複合材料中に使用される繊維は炭素繊維またはガラス繊維でもよい。他の
適切な繊維材料が代わりに用いられてもよい。
散布装置は、折られた繊維を異なる方向に散布するために、巻き取り作業中に
トウに作用してもよい。この結果、繊維材料の弾性率の低下を生じる、１種の“
マッド”効果が折られた繊維の周りに生成される。
本発明の開発およびここで請求されているようなローターを作成する特定の方
法の背景にある理論に関する説明を以下に詳しく説明する。
請求の範囲
１． （ａ）繊維のトウを準備し、そして
（ｂ）トウに樹脂を適用する、
という工程からなり、
（ｃ）ローターを製造するためにトウをマンドレル上に巻く、ここでトウの繊維
の少なくとも１部が繊維複合材料の弾性率を変えるために製造中に折られている
ことを特徴とする、複合材料からローターを製造する方法。
２． 繊維は工程（ｂ）の後、工程（ｃ）の前に折られる、請求項１に記載の方
法。
３． 繊維が切断によりまたは打撃により折られる、請求項１または請求項２に
記載の方法。
４． 繊維複合材料の弾性率がローターの外側からローターの内側に向かって徐
々に減少している、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
５． ローターの外側の繊維は折られていない、請求項１〜４のいずれか１つに
記載の方法。
６． 繊維が炭素繊維、ガラス繊維または両者である、請求項１〜５のいずれか
１つに記載の方法。
７． 散布装置が巻いている間にトウに作用して折られた繊維を異なる方向に散
布する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission date] January 20, 1997
[Correction contents]
Furthermore, Lawrence Livermore National Laboratory, US
Reference number UCRL-ID-109422 dated May 1992 by A
A paper entitled “Evaluation of the Utility of Electromechanical Batteries for Electric Vehicles”
A series of coaxial cylinders separated by a flexible layer to reduce directional distortion
The idea is disclosed. Solutions such as these provide a means of averaging radial distortion.
It does not provide complete elimination of mismatch due to distortion.
WO 86/03268 describes a change in hoop distortion induced by rotor rotation.
Gradually change the winding tension of the fiber during rotor construction to reduce / manage
Describes the possibility of causing Further, NL900215 provided similar results.
The high-density powder during the winding operation of the rotor.
It teaches the use of gradual addition to the trix.
The prior art has found that the energy storage and conversion equipment is subject to distortions across the rotor.
Various methods have been disclosed for avoiding / reducing alignment, but none of the prior art
The means of shifting is also not ideal. Therefore, the present invention is to improve the known prior art.
Was made to
According to the present invention,
(a) Prepare a fiber tow,
(b) applying the resin to the tow, and
(c) wrap the tow on a mandrel to create a rotor,
Wherein at least a portion of the fibers of the tow are elastic
Creating a rotor from a fiber composite material that is folded during creation to change the rate
A method is provided.
Preferably, the fibers are folded after step (b) and before step (c). Fiber is cut, is
Alternatively, the fibers may be broken by a sharp tap or blow.
The modulus of the fiber composite is preferably from the outside of the rotor to the inside of the rotor.
It is gradually decreasing. In addition, the fibers outside the rotor are preferably folded
Not.
The fibers used in the fiber composite may be carbon fibers or glass fibers. other
A suitable fiber material may be used instead.
The spreading device is used during the winding operation to spread the folded fibers in different directions.
May act on toe. As a result, one type of “
A "mud" effect is created around the folded fiber.
Specific persons developing the invention and creating a rotor as claimed herein
A detailed description of the theory behind the law is provided below.
The scope of the claims
1. (A) prepare a fiber tow, and
(B) applying resin to the tow;
It consists of the process,
(C) winding the tow on a mandrel to produce the rotor, where the tow fibers
At least part of is folded during manufacture to change the modulus of the fiber composite
A method for producing a rotor from a composite material, the method comprising:
2. The method of claim 1, wherein the fibers are folded after step (b) and before step (c).
Law.
3. 3. The method according to claim 1, wherein the fibers are broken by cutting or hitting.
The described method.
4. The modulus of the fiber composite material gradually decreases from the outside of the rotor to the inside of the rotor.
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is decreasing.
5. The fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer fiber of the rotor is unbroken.
The described method.
6. 6. The fiber according to claim 1, wherein the fiber is carbon fiber, glass fiber or both.
The method according to one.
7. Spreads the broken fibers acting on the tow while the spreading device is winding
A method according to any one of the preceding claims, wherein the fabric is woven.
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ
Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ
)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ
，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，
ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ
Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ
，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，
ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ
Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ
，ＵＺ，ＶＮ────────────────────────────────────────────────── ───
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(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, U
G), UA (AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ, TM
), AL, AM, AT, AU, AZ, BB, BG, BR
, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE,
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