CN116094251B - 飞轮储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞轮储能装置，属于飞轮储能技术领域，该飞轮储能装置包括：柜体；飞轮，飞轮设置于柜体内；以及第一散热风机，第一散热风机设置于飞轮的外周上且朝向飞轮的外周面送风，从而可以增大飞轮辐射的散热温差。由此，通过增大飞轮辐射的散热温差，以及通过破坏气流产生的附面层，第一散热风机的送风可以直接作用于飞轮的外周面上，从而可以提高飞轮的散热效率，也可以降低飞轮储能装置的运行成本和维修成本。

Description

飞轮储能装置

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种飞轮储能装置。

背景技术

现有技术中，飞轮储能装置中的散热主要通过改变环境温度来降低飞轮使用坏境温度，通常配置大功率空调，通过对整个环境温度降温，再由风扇将环境中冷空气经飞轮柜门板上的过滤器抽入飞轮柜内部，途经飞轮柜内部的通风散热通道，再由飞轮柜顶部的风扇抽出，达到降温目的。由于飞轮功率损耗大，所需空调配置高，空调维修和运行费用较高，同时飞轮周边空间气体与飞轮相互作用的时候，飞轮表面有一个过渡的边界层/附面层，其附面层的气体流速比正常气流慢，即不能最大效率利用柜顶的风扇，这样无法通过柜顶的风扇把飞轮的表面热量带走，造成飞轮表面的温度累计升高以及飞轮辐射散热效率降低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种飞轮储能装置，该飞轮储能装置可以增大飞轮辐射的散热温差，从而可以提高飞轮的散热效率。

根据本发明实施例的飞轮储能装置，包括：柜体；飞轮，所述飞轮设置于所述柜体内；以及第一散热风机，所述第一散热风机设置于所述飞轮的外周上且朝向所述飞轮的外周面送风，以增大所述飞轮辐射的散热温差。

由此，飞轮储能装置中第一散热风机设置在飞轮的外周，第一散热风机的送风可以直接作用于飞轮的外周面上，通过增大温差可以破坏气流产生的附面层，从而可以提高飞轮的散热效率，也可以降低飞轮储能装置的运行成本和维修成本。

根据本发明的一些实施例，所述飞轮的轴线与所述第一散热风机的轴线具有夹角α，所述夹角α为锐角。

根据本发明的一些实施例，α满足关系式：30°≤α≤45°。

根据本发明的一些实施例，所述第一散热风机包括：风扇、电机和底座，所述底座包括：平板和斜板，所述斜板倾斜地设置于所述平板上，所述风扇设置于所述斜板上，所述风扇与所述电机传动连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一散热风机为多个，多个所述第一散热风机围绕所述飞轮的外周间隔分布。

根据本发明的一些实施例，所述飞轮储能装置还包括：风道件和第二散热风机，所述风道件设置于所述柜体内，所述飞轮和所述第一散热风机设置于所述风道件内，所述风道件具有进风口和出风口，所述第二散热风机设置于所述柜体的顶部，所述第二散热风机与所述出风口相对设置。

根据本发明的一些实施例，所述风道件包括：前封板、左封板、后封板和右封板，所述前封板、所述左封板、所述后封板和所述右封板顺次连接。

根据本发明的一些实施例，所述前封板包括：前上封板和前下封板，所述前上封板设置于所述前下封板的上方；和/或所述左封板包括：左上封板和左下封板，所述左上封板设置于所述左下封板的上方；和/或所述右封板包括：右上封板和右下封板，所述右上封板设置于所述右下封板的上方；和/或所述后封板包括：后上封板、后下封板和导风板，所述后上封板设置于所述后下封板的上方，所述导风板倾斜地连接于所述后上封板和所述后下封板之间。

根据本发明的一些实施例，所述飞轮储能装置还包括：左前立柱、左后立柱、右前立柱和右后立柱，所述左前立柱连接于所述前封板和所述左封板之间，所述左后立柱连接于所述左封板和所述后封板之间，所述右前立柱连接于所述前封板和所述右封板之间，所述右后立柱连接于所述右封板和所述后封板之间。

根据本发明的一些实施例，所述左前立柱、所述左后立柱、所述右前立柱和所述右后立柱均对应设置有至少一个所述第一散热风机。

由此，第一散热风机的送风可以直接作用于飞轮的外周面上，可以增大飞轮辐射的散热温差，也可以破坏飞轮外周面上气流产生的附面层，从而可以提高飞轮的散热效率；飞轮的独立风道设计，可以减小风阻，从而可以提高第一散热风机的使用效率和延长使用寿命；飞轮辐射出的热量通过独立风道可以直接与外界环境换热，具有简单可靠的优点；飞轮采用强迫风冷的方式进行散热，无需空调降低环境温度，从而可以降低成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的飞轮储能装置的柜体的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的飞轮储能装置的内部结构示意图；

图3是图2中飞轮储能装置的剖视图；

图4是图2中飞轮储能装置的剖视图；

图5是根据本发明实施例的飞轮储能装置的柜体的侧视图；

图6是图3中飞轮储能装置的局部放大图；

图7是图2中飞轮储能装置的局部放大图。

附图标记：

100、飞轮储能装置；

10、柜体；

20、飞轮；

30、第一散热风机；31、风扇；32、电机；33、底座；331、平板；332、斜板；

40、风道件；401、进风口；402、出风口；

41、前封板；411、前上封板；412、前下封板；

42、左封板；421、左上封板；422、左下封板；

43、后封板；431、后上封板；432、后下封板；433、导风板；

44、右封板；441、右上封板；442、右下封板；

50、第二散热风机；

60、左前立柱；61、左后立柱；62、右前立柱；63、右后立柱；

70、百叶；71、加强筋。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的飞轮储能装置100。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的飞轮储能装置100，包括：柜体10、飞轮20和第一散热风机30，飞轮20设置于柜体10内，第一散热风机30设置于飞轮20的外周上，而且，第一散热风机30朝向飞轮20的外周面送风，从而可以增大飞轮20辐射的散热温差。

具体地，如图1和图2所示，由于飞轮20周边的空间气体与飞轮20相互作用，流过飞轮20的气体的外周面有一个过渡的附面层，附面层的形成导致气体流速比正常的气流慢，这样飞轮20外周面的热量无法被带走，就会造成飞轮20处热量的升高。如此，飞轮储能装置100可以采用风冷的方式进行散热，为增大飞轮储能装置100的辐射散热效率，将飞轮储能装置100中的第一散热风机30设置在飞轮20的四周上，第一散热风机30可以朝向飞轮20的外周面送风，这样第一散热风机30直接作用在飞轮20的外周面上，主要可以增大飞轮辐射的散热温差，也可以破坏气流在飞轮20的外周面产生的附面层，这样可以减小气流附面层的影响，从而可以提高飞轮20表面的散热效率。飞轮储能装置100采用风冷的方式进行散热，可以避免采用空调降低环境温度引起的功率大和成本高的问题。

由此，飞轮储能装置100中第一散热风机30设置在飞轮20的外周，第一散热风机30的送风可以直接作用于飞轮20的外周面上，可以增大飞轮辐射的散热温差，也可以破坏飞轮外周面上气流产生的附面层，从而可以提高飞轮20的散热效率，也可以降低飞轮储能装置100的运行成本和维修成本。

根据本发明的一些实施例，如图7所示，飞轮20的轴线与第一散热风机30的轴线具有夹角α，夹角α为锐角。其中，飞轮20的轴线与第一散热风机30的轴线形成的夹角为锐角，这样可以增加第一散热风机30的吹风与飞轮20外周面的接触面积，从而可以提高飞轮20外周面的散热效率。而且，飞轮20的轴线与第一散热风机30的轴线形成的夹角可以调节，如此，第一散热风机30可以根据飞轮20外周面的散热效果进行角度的改变，可以对飞轮20外周面进行准确地散热，这样可以充分地对飞轮20外周面进行散热，从而可以提高飞轮储能装置100的散热效率。例如，靠近飞轮20的外周面可以设置温度传感器，温度传感器可以将飞轮20外周面的温度信号传输到控制器，控制器可以根据飞轮20外周面的温度进行夹角的调节，可以改变第一散热风机30对飞轮20外周面吹风角度，从而可以进一步地增加飞轮20外周面的散热效率，还可以通过改变第一散热风机30的转速来改变对飞轮20外周面的散热效果，这样，可以提高飞轮储能装置100的散热效率。

根据本发明的具体实施例，如图7所示，α满足关系式：30°≤α≤45°。具体地，飞轮20的轴线与第一散热风机30的轴线形成的夹角α的取值范围为30°至45°，如此，可以进一步地增加第一散热风机30的吹风与飞轮20外周面的接触面积，从而可以提高飞轮20外周面的散热效率。

根据本发明的一些实施例，如图6所示，第一散热风机30包括：风扇31、电机32和底座33，底座33包括：平板331和斜板332，斜板332倾斜地设置于平板331上，风扇31设置于斜板332上，风扇31与电机32传动连接。其中，第一散热风机30中的电机32可以驱动风扇31进行转动，第一散热风机30的底座33主要由平板331和斜板332组成，斜板332倾斜地设置在平板331上，斜板332可以相对平板331进行转动，如此可以改变斜板332与平板331的角度，风扇31设置在斜板332上，当斜板332相对平板331转动时，这样斜板332上的风扇31可以改变对飞轮20外周面的吹风角度，可以调控第一散热风机30对飞轮20外周面的散热，从而可以提高飞轮储能装置100的可靠性。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，第一散热风机30为多个，多个第一散热风机30围绕飞轮20的外周间隔分布。具体地，多个第一散热风机30围绕飞轮20的外周间隔分布，例如，第一散热风机30可以为四个，四个第一散热风机30围绕飞轮20的主要热源辐射散热区域进行设置，四个第一散热风机30中的两个设置在主要热源辐射散热区域的前侧，其余两个可以设置在主要热源辐射散热区域的后侧，如此，飞轮20在转动的过程中，可以保证飞轮20的整个外周面连续地受到第一散热风机30的吹风散热，第一散热风机30的吹风直接作用于飞轮20的外周面，这样可以增大温差，而且可以破坏飞轮20外周面的气流产生的附面层，从而可以提高飞轮20的辐射散热。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，飞轮储能装置100还包括：风道件40和第二散热风机50，风道件40设置于柜体10内，飞轮20和第一散热风机30设置于风道件40内，风道件40具有进风口401和出风口402，第二散热风机50设置于柜体10的顶部，第二散热风机50与出风口402相对设置。其中，风道件40设置在柜体10内，飞轮20和第一散热风机30设置在风道件40内可以形成独立的散热风道，独立散热风道的设计，可以减小风阻，从而可以提高第一散热风机30的使用效率和延长使用寿命。风道件40的设置也可以将飞轮20和其它元器件隔离开，飞轮20处可以形成独立的散热腔体即散热风道，而且，风道件40设置有进风口401和出风口402，外界环境空气的流动可以通过风道件40的进风口401流入，然后经过飞轮20的外周面，最后从风道件40的出风口402流出，这样通过外界气体的流动可以对飞轮20的外周面进行散热，进一步地，飞轮20的主要热源辐射散热区域的外周面上围绕设置第一散热风机30，从而可以加快飞轮20外周面的散热效率。而且，风道件40内的飞轮20可以直接与外界环境进行换热，具有便捷性和可靠性。如图1所示，进风口401可以设置有百叶70，百叶70位于柜体10的底部，这样可以使进风的冷空气与第二散热风机50排出的热空气有很大距离，从而可以防止气流冷热短路。

还有，第二散热风机50设置在柜体10的顶部，第二散热风机50与出风口402相对设置，当外界环境的风从风道件40中的进风口401流入，进入散热风道对整个飞轮20进行风冷，再由柜体10顶部的第二散热风机50将飞轮20外周面的热量排到外部环境中，同时，飞轮20外周的第一散热风机30可以直接冷却飞轮20主要热源辐射散热区域，可以破坏飞轮20外周面的气流产生的附面层，这样可以进一步对飞轮20进行冷却，从而可以提高飞轮20辐射的散热效率。

根据本发明的具体实施例，如图1-图4所示，风道件40包括：前封板41、左封板42、后封板43和右封板44，前封板41、左封板42、后封板43和右封板44顺次连接。具体地，为实现飞轮20的最高效率散热，风道件40通过前封板41、左封板42、后封板43和右封板44顺次连接形成，如此，可以形成飞轮20的独立散热腔体，从而可以使飞轮20与外界环境进行直接换热，可以不局限于使用环境，这样，具有适应不同环境的优点。

根据本发明的一些实施例，如图1-图4所示，前封板41包括：前上封板411和前下封板412，前上封板411设置于前下封板412的上方，左封板42包括：左上封板421和左下封板422，左上封板421设置于左下封板422的上方，右封板44包括：右上封板441和右下封板442，右上封板441设置于右下封板442的上方，后封板43包括：后上封板431、后下封板432和导风板433，后上封板431设置于后下封板432的上方，导风板433倾斜地连接于后上封板431和后下封板432之间。其中，前封板41、左封板42、右封板44和后封板43进行进一步划分设置，前封板41分为前上封板411和前下封板412，左封板42分为左上封板421和左下封板422，右封板44分为右上封板441和右下封板442，后封板43分为后上封板431和后下封板432，例如，前上封板411、左上封板421、右上封板441和后上封板431可以围成一个独立空间，前下封板412、左下封板422、右下封板442和后下封板432也可以形成一个独立的空间，这样可以在独立空间中放置其它元器件，如此，可以合理地利用空间，使其更加紧凑，也可以避免对飞轮20外周面散热的影响，从而可以提高飞轮储能装置100的散热效率，而且，导风板433倾斜地连接于后上封板431和后下封板432之间，导风板433的设置可以起到导风的作用，可以将飞轮20外周面的热量集中从风道件40的出风口402出去，从而可以提高飞轮储能装置100的散热效率。

根据本发明的具体实施例，如图2-图4所示，飞轮储能装置100还包括：左前立柱60、左后立柱61、右前立柱62和右后立柱63，左前立柱60连接于前封板41和左封板42之间，左后立柱61连接于左封板42和后封板43之间，右前立柱62连接于前封板41和右封板44之间，右后立柱63连接于右封板44和后封板43之间。具体地，飞轮储能装置100中的左前立柱60可以将前封板41和左封板42进行固定连接，左后立柱61可以将左封板42和后封板43进行固定连接，右前立柱62可以将前封板41和右封板44进行固定连接，右后立柱63可以将右封板44和后封板43进行固定连接，而且，左前立柱60、左后立柱61、右前立柱62和右后立柱63与前封板41、左封板42、后封板43和右封板44的连接处设置有加强筋71，可以进一步地增加左前立柱60、左后立柱61、右前立柱62和右后立柱63与前封板41、左封板42、后封板43和右封板44之间的连接强度。

根据本发明的一些实施例，如图2-图4所示，左前立柱60、左后立柱61、右前立柱62和右后立柱63均对应设置有至少一个第一散热风机30。其中，左前立柱60、左后立柱61、右前立柱62和右后立柱63上均设置至少一个第一散热风机30，如此，根据实际使用情况，飞轮储能装置100可以在飞轮20外周面的主要热源辐射散热区域增加散热速率，相应地，可以在左前立柱60、左后立柱61、右前立柱62和右后立柱63任意一个上可以设置多个第一散热风机30，从而可以提高飞轮20的飞轮20辐射散热效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种飞轮储能装置，其特征在于，包括：

柜体；

飞轮，所述飞轮设置于所述柜体内；以及

第一散热风机，所述第一散热风机设置于所述飞轮的外周上且朝向所述飞轮的外周面送风，以增大所述飞轮辐射的散热温差；

所述飞轮的轴线与所述第一散热风机的轴线具有夹角α，所述夹角α为锐角。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，α满足关系式：30°≤α≤45°。

3.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述第一散热风机包括：风扇、电机和底座，所述底座包括：平板和斜板，所述斜板倾斜地设置于所述平板上，所述风扇设置于所述斜板上，所述风扇与所述电机传动连接。

4.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述第一散热风机为多个，多个所述第一散热风机围绕所述飞轮的外周间隔分布。

5.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，还包括：风道件和第二散热风机，所述风道件设置于所述柜体内，所述飞轮和所述第一散热风机设置于所述风道件内，所述风道件具有进风口和出风口，所述第二散热风机设置于所述柜体的顶部，所述第二散热风机与所述出风口相对设置。

6.根据权利要求5所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述风道件包括：前封板、左封板、后封板和右封板，所述前封板、所述左封板、所述后封板和所述右封板顺次连接。

7.根据权利要求6所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述前封板包括：前上封板和前下封板，所述前上封板设置于所述前下封板的上方；和/或

所述左封板包括：左上封板和左下封板，所述左上封板设置于所述左下封板的上方；和/或

所述右封板包括：右上封板和右下封板，所述右上封板设置于所述右下封板的上方；和/或

所述后封板包括：后上封板、后下封板和导风板，所述后上封板设置于所述后下封板的上方，所述导风板倾斜地连接于所述后上封板和所述后下封板之间。

8.根据权利要求6所述的飞轮储能装置，其特征在于，还包括：左前立柱、左后立柱、右前立柱和右后立柱，所述左前立柱连接于所述前封板和所述左封板之间，所述左后立柱连接于所述左封板和所述后封板之间，所述右前立柱连接于所述前封板和所述右封板之间，所述右后立柱连接于所述右封板和所述后封板之间。

9.根据权利要求8所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述左前立柱、所述左后立柱、所述右前立柱和所述右后立柱均对应设置有至少一个所述第一散热风机。

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