CN113258714B - 一种飞轮电机的可调控泵油冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种飞轮电机及其可调控泵油冷却方法，属于电机技术及飞轮储能技术领域，其中，飞轮电机包括：基座，内部适于保持真空；飞轮，两端分别通过旋转轴可转动地竖直连接在基座内，其中设置在所述飞轮下端的旋转轴内具有开口朝下的中空内腔；本发明的飞轮电机，将旋转轴做成空心轴，通过向其中喷油的方式来降低轴系温度；并且，考虑到飞轮在高转速时，如果油泵继续运行，则由于冷却油的扰动作用，可能导致轴系振动增加，发生失稳，引起转子或者轴承损伤的问题，设置为根据飞轮的旋转速度，控制进行喷油的时机，从而保证飞轮电机的正常平稳运行。

Description

一种飞轮电机的可调控泵油冷却方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域及飞轮储能技术领域，具体涉及一种飞轮电机的可调控泵油冷却方法。
背景技术
为了减小飞轮储能系统轴系运行时的摩擦损失，通常飞轮密封壳体内保持一定程度的真空状态。
但是，这使得飞轮电机产生的热量无法通过对流的方式传递出去，而只能以热辐射的方式散热，从而在高转速、大功率运行时造成电机轴系温度过高。
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电机的轴系温度过高的缺陷，从而提供一种飞轮电机及其可调控泵油冷却方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种飞轮电机包括：
基座；
飞轮，两端分别通过旋转轴可转动地竖直设置在基座内，其中设置在所述飞轮下端的旋转轴内具有开口朝下的中空内腔；
泵油系统，具有朝向所述旋转轴的中空内腔中进行喷油的喷口，所述泵油系统通过控制器控制朝向所述旋转轴的中空内腔内进行间隔喷油。
可选地，所述飞轮的下端的旋转轴上设置有电机组件，所述电机组件包括连接在旋转轴上的硅钢片和设置在基座上围绕所述硅钢片设置的定子。
可选地，所述飞轮上端的旋转轴通过磁力轴承可转动地连接在基座内。
可选地，所述磁力轴承包括：用于承载旋转轴轴向载荷的轴向磁力轴承。
可选地，所述磁力轴承还包括：用于承载旋转轴径向载荷的径向磁力轴承。
可选地，所述飞轮两端的旋转轴还分别通过滚动轴承可转动的连接在基座内。
可选地，所述旋转轴可拆卸的连接在所述飞轮的两端。
本发明还提供一种上述方案中任一项所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，包括以下步骤：
对飞轮的转速进行监测；
根据飞轮的转速，控制泵油朝向所述飞轮的下端的旋转轴的中空内腔内进行间隔喷油。
可选地，所述飞轮运行的转速范围为n1～n2，其中n1为放电初始转速，n2为放电终止转速；当飞轮的转速从n1降至1.3*n2时，控制泵油开始朝向飞轮电机的旋转轴的中空内腔内部进行喷射。
可选地，在控制泵油朝向飞轮电机的旋转轴的中空内腔内部进行喷射时，通过对电机轴温的监控，控制泵油的流量。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的飞轮电机，将旋转轴做成空心轴，通过向其中喷油的方式来降低轴系温度；并且，考虑到飞轮在高转速时，如果油泵继续运行，则由于冷却油的扰动作用，可能导致轴系振动增加，发生失稳，引起转子或者轴承损伤的问题，设置为根据飞轮的旋转速度，控制进行喷油的时机，从而保证飞轮电机的正常平稳运行。
2.本发明提供的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，定义飞轮在n1~1.3*n2的转速区间时为高转速，飞轮在1.3*n2~n2的转速区间时为低转速，在低转速区间，冷却油与内壁温差大，有利于换热，并且由于转速低，摩擦小，对轴系的振动影响小，有利于飞轮电机平稳运行。
3.本发明提供的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，根据飞轮的转速，使油泵间歇性工作，有利于减小能耗；另外，在油泵启动工作过程中，根据飞轮电机内部轴温，自动控制油泵的流量，提高飞轮运行的稳定性；另外，油泵工作在真空环境，由电机驱动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例中提供的飞轮电机的可调控泵油冷却方法中飞轮电机的主视结构示意图。
附图标记说明：
1、基座；2、旋转轴；3、飞轮；4、滚动轴承；5、径向磁力轴承；6、中空内腔；7、轴向磁力轴承。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种飞轮电机，如图1所示，包括：基座1，所述基座1内设置有飞轮3，为了提高飞轮3的旋转速度，将飞轮3密封在电机的基座1内，并保持一定程度的真空，具体可采用抽真空设备进行抽真空保持。
如图1所示，所述飞轮3的两端分别通过旋转轴2可转动地竖直设置在基座1内，其中设置在所述飞轮3下端的旋转轴2内具有开口朝下的中空内腔6。另外，还包括：泵油系统，所述泵油系统具有朝向所述旋转轴2的中空内腔6中进行喷油的喷口，所述泵油系统通过控制器控制朝向所述旋转轴2的中空内腔6内进行间隔喷油；具体的，当飞轮3转速较低时，控制泵油系统朝向旋转轴2的中空内腔6中进行喷油。
如图1所示，本实施例提供的飞轮电机，在飞轮3的下端的旋转轴2上设置有电机组件，所述电机组件包括连接在旋转轴2上的硅钢片和设置在基座1上围绕所述硅钢片设置的定子。电机组件是运行时易产生高温的部件，因此需重点对该位置进行降温；因此，通过将连接电机组件的旋转轴2设置为中空轴，通过向该中空轴内喷油的方式进行冷却散热，可提高飞轮电机的运转稳定性。
如图1所示，所述飞轮3两侧的旋转轴2，为可拆卸的连接在所述飞轮3的两端。另外，在所述飞轮3上端的旋转轴2上设置有磁力轴承，旋转轴2通过磁力轴承可转动地连接在基座1内。所述磁力轴承包括：用于承载旋转轴2轴向载荷的轴向磁力轴承7，还包括：用于承载旋转轴2径向载荷的径向磁力轴承5。另外，在所述飞轮3两端的旋转轴2上还分别设置有滚动轴承4，旋转轴2通过滚动轴承4可转动的连接在基座1内；其中位于飞轮3上端的旋转轴2上的滚动轴承4用于作为一保护轴承，当径向磁力轴承5对旋转轴2的作用力不足时，通过该滚动轴承4进一步的限定旋转轴2的径向载荷。
本实施例还提供一种飞轮电机的可调控泵油冷却方法，通过向旋转轴2的中空内腔6中喷油的方式来降低轴系温度。具体的喷油冷却过程，包括以下步骤：
对飞轮3的转速进行监测；
根据飞轮3的转速，控制泵油朝向飞轮3的旋转轴2的中空内腔6内部进行间隔喷油。
本实施例提供的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，在通过朝向旋转轴2的中空内腔6进行间隔喷油的方式来降低轴系温度时，主要考虑到飞轮3在高转速时，如果油泵继续运行，则由于冷却油的扰动作用，可能导致轴系振动增加，发生失稳，引起转子或者轴承损伤的问题，因此设计了根据飞轮3的旋转速度，控制进行喷油的时机，从而保证飞轮电机的正常平稳运行。
具体的，所述飞轮3运行的转速范围为n1～n2，其中n1为放电初始转速，n2为放电终止转速。本实施例定义了：飞轮3在n1~1.3*n2的转速区间时为高转速，飞轮3在1.3*n2~n2的转速区间时为低转速；当进行工作时，当飞轮3的转速从n1降至1.3*n2时，控制泵油开始朝向电机内部进行喷射。如此设置，是由于：在低转速区间，冷却油与内壁温差大，有利于换热，并且由于转速低，摩擦小，对轴系的振动影响小，有利于飞轮电机平稳运行。
另外，作为一种优选实施方式，本实施例在控制泵油朝向电机的内部进行喷射时，通过对飞轮3轴温的监控，控制泵油的流量，从而提高对飞轮电机的旋转轴2温度控制的稳定性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，飞轮电机包括：
基座（1）；
飞轮（3），两端分别通过旋转轴（2）可转动地竖直设置在基座（1）内，其中设置在所述飞轮（3）下端的旋转轴（2）内具有开口朝下的中空内腔（6）；
泵油系统，具有朝向所述旋转轴（2）的中空内腔（6）中进行喷油的喷口，所述泵油系统通过控制器控制朝向所述旋转轴（2）的中空内腔（6）内进行间隔喷油；
对飞轮电机冷却时，包括以下步骤：
对飞轮（3）的转速进行监测；
根据飞轮（3）的转速，控制泵油朝向所述飞轮（3）的下端的旋转轴（2）的中空内腔（6）内进行间隔喷油；所述飞轮（3）运行的转速范围为n1～n2，其中n1为放电初始转速，n2为放电终止转速；当飞轮（3）的转速从n1降至1.3*n2时，控制泵油开始朝向飞轮电机的旋转轴（2）的中空内腔（6）内部进行喷射。
2.根据权利要求1所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，所述飞轮（3）的下端的旋转轴（2）上设置有电机组件，所述电机组件包括连接在旋转轴（2）上的硅钢片和设置在基座（1）上围绕所述硅钢片设置的定子。
3.根据权利要求1所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，所述飞轮（3）上端的旋转轴（2）通过磁力轴承可转动地连接在基座（1）内。
4.根据权利要求3所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，所述磁力轴承包括：用于承载旋转轴（2）轴向载荷的轴向磁力轴承（7）。
5.根据权利要求4所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，所述磁力轴承还包括：用于承载旋转轴（2）径向载荷的径向磁力轴承（5）。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，所述飞轮（3）两端的旋转轴（2）还分别通过滚动轴承（4）可转动的连接在基座（1）内。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，所述旋转轴（2）可拆卸的连接在所述飞轮（3）的两端。
8.根据权利要求1所述的飞轮电机的可调控泵油冷却方法，其特征在于，在控制泵油朝向飞轮电机的旋转轴（2）的中空内腔（6）内部进行喷射时，通过对电机轴温的监控，控制泵油的流量。
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