为承重端面副(56)。
[0021]用于质量块体缠绕成型的纤维增强聚合物，其纤维为单向连续纤维，纤维种类可选碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等，玻璃纤维可选高强型玻璃纤维和E玻璃纤维等，采用缠绕成型用无捻粗纱；其聚合物可选热固性树脂和热塑性树脂，热固性树脂可选环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。碳纤维增强聚合物与玻璃纤维增强聚合物相比较，其优点在于:周向(环向)拉伸弹性模量较高，旋转时变形较小；复合材料的密度较小，比强度较高，单位重量的储能密度较高；其缺点在于??碳纤维价格昂贵，产品成本很高；由于密度较小，而强度的优势并不明显或仅仅持平(相对高强玻纤)，其单位体积的储能密度较低。因此，采用玻璃纤维增强聚合物具有较多的综合优势，适宜大规模经济性应用，在变形和蠕变量大的问题解决之后更是如此。
[0022]质量块体可以是单个、两个、三个等，从各自的优缺点衡量取舍来选用。选用单个质量块体的优点是充分利用了高线速度区域，可以获得较高的单位重量储能密度，但是其内孔所占空间不能有效利用，导致以整个设备体积计算的单位体积的储能密度偏低。选用两个质量块体的优点是适当利用了有效空间，并且位于内圈的质量块体可以采用强度较低但价格较廉的纤维和树脂，其缺点是单位重量储能密度小于单个质量块体方案。
[0023]轮体的支承体主要作用是在质量块体与转轴之间进行连接，支承体个数取决于连接径向尺寸比例和支承体材质种类。支承体材质可选周向缠绕的纤维增强聚合物，也可选金属材料，前者在金属材料强度不能胜任的较高线速度位置必须采用。同样因为径向强度很低的原因，纤维增强聚合物支承体也常有多体的情形。由于线速度低于质量块体，支承体纤维增强聚合物可以选用强度较低但价格较廉的纤维和树脂。最内圈的支承体宜选用金属材料，以利于与转轴的连接。支承体金属材料可选钢、铝合金、钛合金等，铝合金和钛合金具有较高的比强度，所制支承体的外径较大，可减少纤维增强聚合物支承体的数量；铝合金还具有价格较低、重量较轻的特点；钢制支承体可以兼作永磁吸力轴向轴承的旋转盘，这时采用45号或40Cr钢较佳。
[0024]由于缠绕成型纤维增强聚合物在高速旋转失效破坏时容易粉碎为棉絮状碎片，具有较好的安全性，因此，位置较靠外圈的、储能较大的轮体采用纤维增强聚合物具有很明显的安全优势。
[0025]本发明所制立式飞轮可应用在移动型场合和固定型场合，当用于没有上下颠簸和向上轴向载荷的固定型场合时，轮体结构体(即质量块体和支承体)之间的端面副可以仅采用一个承重端面副(56)，即外圈结构体的一个面朝下的端面置于内圈结构体的一个面朝上的端面上；当用于有上下颠簸或/和向上轴向载荷的移动型场合时，推荐采用一个承重端面副(56)和一个限制向上位移的端面副(57，64)，两个端面副可以设计为集中组合在一起，形成凸台与凹槽配合结构，并且这两个端面副的轴向位置以靠近负载体的重心为佳。端面副(56，57，64)的两个相对端面在径向高度上留有裕量，以补偿旋转时产生的径向位移错位，使端面副在静止至最大转速范围内始终保持有效的作用面积。端面副(57)的两个相对端面之间没有间隙，与承重端面副(56)联合起轴向定位作用，强制限制角不对中变化，紧密参与力和力矩的传递；端面副(64)的两个相对端面之间具有间隙，起限制外圈结构体向上位移的限位作用，一定程度地限制角不对中变化，有时或部分地参与力和力矩的传递。在固定型场合，为限位保险起见，也可以增设端面副出4)。为增加端面副接触面的耐磨性，增加有效接触面积，保护纤维增强塑料表面，以及可靠耐用和吸振等目的，端面副(56，57，64)的两个相对端面材质可采用橡胶弹性材料，如采用聚氨酯橡胶，橡胶端面薄板￠5)或橡胶端面厚块￠6)与基体胶粘在一起。橡胶端面厚块￠6)具有较大的弹性和变形适配性，但其离心负荷较大，应安装在外圈基体上，采用基体内孔面承载离心负荷。由于承重端面副(56)的负荷较大，选择所附的基体与轮体结构主体为一体结构，保证负荷传递路径具有充分的强度储备，而非承重端面副(57，64)的一端基体采用配件结构，该配件可用胶粘剂与主基体连接固定，配件材料采用与主基体相同的材质。
[0026]连接相邻内圈和外圈结构体的柔性膜环(55，58)，可以采用单组或双组，单组设计较适用于固定型场合，双组设计较适用于移动型场合，并且以两组的轴向跨距较大为佳。每组柔性膜环由单片或多片柔性膜环构成，数量取决于强度和刚度等因素的考虑。每片柔性膜环均与内圈和外圈基体胶粘，既有直接与主基体胶粘，也有与配件结构胶粘，配件结构再与主基体胶粘，配件材料采用与主基体相同的材质。可采用安装状态没有预先弯曲变形的柔性膜环(55)，由两端根部和中间的身部组成，带半圆头的根部与基体胶粘，身部厚度沿径向渐缩设计，以减小最大应力。也可采用安装状态具有预先弯曲变形的柔性膜环(58)，膜环零件在安装前的自由状态为等厚度平直垫圈形状，安装时强制变形为向一侧面弯曲状，距离转轴较远处的膜环弯曲程度较大，在旋转至最大转速时膜环基本拉直。柔性膜环(55，58)材质为弹性材料，包括橡胶材料，如聚氨酯橡胶。柔性膜环(58)还可采用弹性材料与径向增强纤维的复合材料，顺半径方向布置的纤维集中在膜中心面，大幅提高膜环径向强度，同时不影响膜的弯曲，也不降低周向的弹性。柔性膜环(58)安装时进行周向拉伸，增大膜环内孔径至配合尺寸，保持膜环外径不变。对于质量块之间的双组柔性膜环(58)，与定位端面副有一定轴向距离的柔性膜环可选偏置安装(图2，放大图1V)，偏置量补偿旋转时外圈相对内圈的轴向收缩差值，以求在最大转速时膜环处于径向伸直状态。对于质量块之间的双组柔性膜环(55),与定位端面副有一定轴向距离的柔性膜环可选倾斜设计，以求在最大转速时膜环处于径向伸直状态。
[0027]转轴(51)与最内圈的支承体(54)之间可以直接连接，如圆锥面过盈连接；也可以在二者之间安装支承盘(62)，支承盘的中心内孔与转轴连接，如圆锥面过盈连接，支承盘的盘身位于最内圈的支承体下方，二者之间安装弹性材料环(63)，后者与二者胶粘连接。与转轴过盈连接的物体材质宜取为与转轴同类型，如同取为钢材，以使二者的弹性模量、线胀系数等参数差别不大，利于在安装和使用时减小应力并保证过盈连接。与转轴直接连接的最内圈支承体一般为钢质，其外径较小，其转动惯量一般很小。当最内圈支承体选用铝合金或钛合金材质时，其外径较大，其转动惯量也较大，较需要柔性连接，同时轻合金与钢质转轴过盈连接的问题也较大，因此，采用中间过渡的钢质支承盘和弹性材料环的结构是优选解决方案，其中的弹性材料环同时起到柔性连接、承重和轴向定位作用，其材质可用橡胶材料，如聚氨酯橡胶。
[0028]真空容器壳体(52)设计为垂直轴线剖分的两半结构，一圈法兰(67)位于壳体外圆表面的中间部位，法兰边可以位于容器外侧或内侧。法兰边内侧设计意在减小实用外形尺寸，内侧法兰边不设把紧螺