CN117559705B - 一种便于散热的飞轮储能装置 - Google Patents

一种便于散热的飞轮储能装置

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Abstract

本申请涉及一种便于散热的飞轮储能装置,属于飞轮储能设备的领域,其包括机架,机架上设置有壳体,壳体内转动连接有转轴,转轴上设置有飞轮转子,壳体上连接有飞轮转子降温的散热机构;散热机构包括固定连接于壳体外侧壁的冷却箱,冷却箱的底部固定连接有冷却管,冷却管延伸至壳体内并连接有散热管,散热管沿飞轮转子的轴向螺旋缠绕于飞轮转子的外;所述飞轮转子内设置有多个螺旋槽,壳体位于飞轮转子靠近冷却管的一端设置有冷却通道,导流通道道和冷却管之间设置有第一支管,冷却通道与飞轮转子之间转动连接,冷却通道与螺旋槽连通;壳体位于飞轮转子远离冷却通道的一端设置有回流通道。本申请具有便于对飞轮进行散热、延长飞轮的使用寿命的效果。

Description

一种便于散热的飞轮储能装置
技术领域
本申请涉及飞轮储能设备的领域,尤其是涉及一种便于散热的飞轮储能装置。
背景技术
飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转,在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。技术特点是高功率密度、长寿命。
飞轮本体是飞轮储能系统中的核心部件,作用是力求提高转子的极限角速度,减轻转子重量,最大限度地增加飞轮储能系统的储能量,多采用材料制作。
飞轮储能依靠旋转的飞轮转子惯性把电能转换为动能储存起来,在停电的情况下实现不间断电源供给。飞轮长期高速旋转时,转子的发热量较大,在大电流集中放电的情况下,定子发热量较大,如果热量不能够及时散出,过高的温度就会对定子和转子产生损害,导致整个机器损坏。因此,设计一种便于对飞轮散热的飞轮储能装置是一个亟待解决的问题。
发明内容
为了便于对飞轮进行散热,延长飞轮的使用寿命,本申请提供一种便于散热的飞轮储能装置。
本申请提供的一种便于散热的飞轮储能装置采用如下的技术方案:
一种便于散热的飞轮储能装置,包括机架,机架上设置有壳体,壳体内转动连接有转轴,转轴上设置有飞轮转子,壳体上连接有飞轮转子降温的散热机构;所述散热机构包括固定连接于壳体外侧壁的冷却箱,冷却箱用于承装冷却液,冷却箱的底部固定连接有冷却管,冷却管延伸至壳体内并连接有散热管,散热管沿飞轮转子的轴向螺旋缠绕于飞轮转子的外;所述飞轮转子内设置有多个螺旋槽,螺旋槽贯穿飞轮转子的两端,壳体位于飞轮转子靠近冷却管的一端设置有冷却通道,导流通道和冷却管之间设置有第一支管,冷却通道与飞轮转子之间转动连接,冷却通道与螺旋槽连通;所述壳体位于飞轮转子远离冷却通道的一端设置有回流通道,回流通道和飞轮转子转动连接,回流通道上设置有将冷却液导出的第二支管。
通过采用上述技术方案,冷却液经冷却管分别进入到散热管内,散热管能够对飞轮转子外的气流进行降温,达到对飞轮转子外侧散热的效果,同时,冷却液经第一支管进入到冷却通道内,冷却通道内的冷却液进入到飞轮转子的螺旋槽内,冷却液跟随飞轮转子转动后,使冷却液能够流入到飞轮转子另一端的回流通道,使冷却液跟随飞轮转子从螺旋槽内流通,冷却液将飞轮转子内的热量带走,对飞轮转子的内壁进行散热,从而实现飞轮转子内部降温和外部降温的结合,对飞轮转子降温更彻底。
可选的,所述壳体靠近冷却管的一端固定连接有支撑杆,支撑杆固定连接于冷却通道上,冷却通道呈环形设置,飞轮转子上设置有限位环,限位环抵接于冷却通道的内侧壁,飞轮转子上固定连接有卡环,卡环和限位环同心设置,卡环的半径小于限位环的半径,卡环的中部开设有旋转槽,旋转槽用于供冷却通道的侧壁插接,限位环和卡环之间形成供冷却通道插接的卡槽,飞轮转子能够沿冷却通道的周向转动。
通过采用上述技术方案,冷却通道卡接于卡槽内且能相对于限位环和卡环转动,即能将冷却通道和螺旋槽连通,使冷却液经冷却通道进入到飞轮转子的螺旋槽内,从而在不干涉飞轮转子转动的条件下将冷却液导流至螺旋槽内。
可选的,所述壳体靠近回流管的一端固定连接有多根定位杆,定位杆沿壳体的周向均匀分布,定位杆与回流通道固定连接,回流通道呈环形设置,飞轮转子的另一端设置有结构相同的限位环和卡环,限位环和卡环之间形成供回流通道插接的卡槽。
通过采用上述技术方案,回流通道卡接于卡槽内且能相对于限位环和卡环转动,即能将回流通道和螺旋槽连通,使螺旋槽内的冷却液进入到回流通道内,在不干涉飞轮转子转动的条件下将冷却液导流至回流通道内,以便对冷却液进行回收。
可选的,所述冷却通道和回流通道的内侧壁均固定连接有橡胶垫,橡胶垫用于将限位环、卡环的连接处进行密封。
通过采用上述技术方案,橡胶垫能够将冷却通道与限位环、卡环的连接处进行密封,橡胶垫能够将回流通道与限位环、卡环的连接处进行密封,防止冷却液渗漏。
可选的,所述冷却箱的顶部开设有进料口,进料口上插接有塞子,进料口用于向箱体内加入冷却液,塞子用于将进料口堵塞。
通过采用上述技术方案,进料口用于向箱体内加入冷却液,塞子用于将进料口堵塞,一方面,便于向冷却箱内添加冷却液,另一方面,防止灰尘等进入到冷却箱内。
可选的,所述散热管外固定连接有一根循环管,循环管远离散热管的一端延伸至冷却箱内,循环管上连接有用于对循环管内的冷却液进行降温的冷却机构。
通过采用上述技术方案,冷却管对循环管内的冷却液进行降温,将降温后的冷却液通入到冷却箱内循环利用。
可选的,所述冷却机构包括冷却架,冷却架位于冷却箱的上方,循环管在冷却架上呈蛇形排列,冷却架上固定连接有多块导热板,导热板垂直于循环管设置,且循环管从导热板中穿过,导热板为铝制材料制成。
通过采用上述技术方案,根据铝板具有的冷却功能,能够将循环管内的冷却液的热量导出,从而实现对冷却液的散热,对进入到冷却箱中的冷却液降温后循环利用,从而实现冷却液的往复循环。
可选的,所述冷却架上固定连接有冷却风机,冷却风机用于对循环管和导热板吹风。
通过采用上述技术方案,冷却风机对循环管和导热板吹风,气流将循环管上的热量带走,同时将导热板上的热量带走,从而对循环管内的冷却液降温更彻底。
附图说明
图1是实施例的整体结构示意图。
图2是实施例的剖视图。
图3是本申请实施例除去壳体外的整体结构示意图。
图4是图2的A部放大图。
图5是飞轮转子和转轴的爆炸图。
附图标记说明:1、机架;11、止推槽;2、壳体;21、转轴;3、飞轮转子;31、贯穿孔;32、固定套;33、螺旋槽;34、支撑杆;35、冷却通道;351、限位环;352、卡环;353、旋转槽;354、橡胶垫;36、第一支管;37、定位杆;38、回流通道;39、第二支管;4、散热机构;41、冷却箱;411、进料口;412、塞子;42、冷却管;421、水泵;43、螺旋管;44、散热管;45、循环管;5、冷却机构;51、冷却架;52、导热板;53、冷却风机。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种便于散热的飞轮储能装置。参照图1和图2,一种便于散热的飞轮储能装置包括机架1,机架1上固定连接有壳体2,壳体2呈筒状设置,且壳体2的两端封闭设置,壳体2上转动连接有转轴21,转轴21延伸至壳体2内并连接有飞轮转子3,机架1对应壳体2的端部开设有止推槽11,转轴21的端部延伸至止推槽11内,壳体2上连接有散热机构4,散热机构4能够对高速旋转的飞轮转子3降温,从而延长飞轮转子3的使用寿命。
飞轮转子3的中部开设有贯穿孔31,贯穿孔31用于套设于转轴21上,转轴21位于飞轮转子3的两侧套设有固定套32,固定套32螺栓固定连接于转轴21上,从而将飞轮转子3抵紧并固定连接于转轴21上。飞轮转子3内部开设有多个螺旋槽33,图中示出为四个,但不局限于四个,螺旋槽33从飞轮转子3的一端贯穿到另一端。
参照图2和图3,散热机构4包括固定连接于壳体2外侧壁的冷却箱41,冷却箱41用于承装冷却流体,此处以冷却液为例,但不局限于冷却液,凡是可以进行冷却的流体均可应用到本申请中。冷却箱41的顶部开设有进料口411,进料口411上插接有塞子412,进料口411用于向冷却箱41内加入冷却液,塞子412用于将进料口411堵塞,一方面,便于向冷却箱41内添加冷却液,另一方面,防止灰尘等进入到冷却箱41内;冷却箱41的底部固定连接有冷却管42,冷却管42上冷却管42延伸至机架1内固定连接有螺旋管43,螺旋管43呈螺旋排列设置于飞轮转子3的一端,但不与飞轮转子3抵接,螺旋管43用于对飞轮转子3的端部降温。
螺旋管43远离冷却管42的一端固定连接有散热管44,散热管44沿飞轮转子3的轴向螺旋缠绕于飞轮转子3的外,且散热管44和定子抵接,不仅能够对转子降温,还能够对定子进行降温,图中未显示定子,散热管44不与飞轮转子3抵接从而不影响飞轮转子3的转动,散热管44对飞轮转子3外的气流进行热交换,从而对飞轮转子3外的空气进行降温,冷气能够对飞轮转子3外表面进行降温,实现飞轮转子3内部降温和外部降温的结合。
散热管44外固定连接有一根循环管45,循环管45上连接有冷却机构5,冷却机构5用于对循环管45内的冷却液进行降温。冷却机构5包括冷却架51,冷却架51位于冷却箱41的上方,循环管45在冷却架51上呈蛇形排列,冷却架51上固定连接有多块导热板52,导热板52垂直于循环管45设置,且循环管45从导热板52中穿过,导热板52为铝制材料制成,根据铝板具有的冷却功能,能够将循环管45内的冷却液的热量导出,从而实现对冷却液的散热,对进入到冷却箱41中的冷却液降温后循环利用,从而实现冷却液的往复循环。冷却架51上固定连接有冷却风机53,冷却风机53对循环管45和导热板52吹风,气流将循环管45上的热量带走,同时将导热板52上的热量带走,从而对循环管45内的冷却液降温更彻底。
参照图4和图5,壳体2靠近冷却管42的一端固定连接有支撑杆34,支撑杆34上固定连接有冷却通道35,冷却通道35呈环形设置,冷却通道35和飞轮转子3的内侧壁抵接且与飞轮转子3转动连接,冷却通道35和飞轮转子3上的四个螺旋槽33连通,冷却管42上固定连接有第一支管36,第一支管36将冷却通道35和冷却管42内连通,从而将冷却管42内的冷却液导流至冷却管42道内,最终经冷却管42进入到螺旋槽33内;飞轮转子3上设置有限位环351,限位环351抵接于冷却通道35的内侧壁,飞轮转子3上固定连接有卡环352,卡环352和限位环351同心设置,卡环352的半径小于限位环351的半径,卡环352的中部开设有旋转槽353,旋转槽353用于供冷却通道35的侧壁插接,即限位环351和卡环352之间形成供冷却通道35插接的卡槽,飞轮转子3能够沿冷却通道35的周向转动,冷却通道35的内侧壁均固定连接有橡胶垫354,橡胶垫354用于将冷却通道35与限位环351、卡环352的连接处进行密封,防止冷却液渗漏。冷却管42内的冷却液经第一支管36进入到冷却通道35内,最终经冷却通道35进入到飞轮转子3的螺旋槽33内,螺旋槽33内的冷却液能够对飞轮转子3的内部进行降温。
壳体2靠近回流管的一端固定连接有多根定位杆37,定位杆37沿壳体2的周向均匀分布,定位杆37上固定连接有回流通道38,回流通道38与飞轮转子3的侧壁转动连接,回流通道38与飞轮转子3的连接结构与冷却通道和飞轮转子3之间的连接结构相同,此处不再赘述,循环通道上固定连接有第二支管39,第二支管39和循环管45连通,经飞轮转子3内的螺旋槽33流出的冷却液进入到回流通道38内,最终经回流通道38上的第二支管39回流至循环管45内进行冷却和再利用。回流通道38的内侧壁设置有结构相同的橡胶垫354,橡胶垫354用于将回流通道38与限位环351、卡环352的连接处进行密封,防止冷却液渗漏。
本申请实施例一种便于散热的飞轮储能装置的实施原理为:飞轮转子3工作工程中,控制水泵421打开,水泵421将冷却箱41内的冷却液引流至螺旋管43和散热管44内,同时经第一支管36进入到飞轮转子3的螺旋槽33内,使进入到螺旋槽33内的冷却液将飞轮转子3内的热量带走,对飞轮转子3的内部降温更彻底,散热管44对飞轮转子3外的气流进行热交换,从而对飞轮转子3外的气体进行降温,冷空气能够对飞轮转子3外表面进行降温,实现飞轮转子3内部降温和外部降温的结合。
冷却液经散热管44流出后进入到循环管45内,飞轮转子3内的冷却液进入到回流通道38内,最终经回流通道38上的第二支管39回流至循环管45内,导热板52能够将循环管45的冷却液的热量导出,进而实现冷却液的降温,冷却风机53对循环管45和导热板52吹风,气流将循环管45上的热量带走,同时将导热板52上的热量带走,从而对循环管45内的冷却液降温更彻底,冷却后的冷却液回流至冷却箱41内,然后经冷却管42再次进入到循环管45和散热管44内循环使用,对冷却液进行冷却降温。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便于散热的飞轮储能装置,包括机架(1),机架(1)上设置有壳体(2),壳体(2)内转动连接有转轴(21),转轴(21)上设置有飞轮转子(3),其特征在于:
所述壳体(2)上连接有使飞轮转子(3)降温的散热机构(4);
所述散热机构(4)包括固定连接于壳体(2)外侧壁的冷却箱(41),冷却箱(41)用于承装冷却液,冷却箱(41)的底部固定连接有冷却管(42),冷却管(42)延伸至壳体(2)内并连接有散热管(44),散热管(44)沿飞轮转子(3)的轴向螺旋缠绕于飞轮转子(3)外;
所述飞轮转子(3)内设置有多个螺旋槽(33),螺旋槽(33)贯穿飞轮转子(3)的两端,壳体(2)位于飞轮转子(3)靠近冷却管(42)的一端设置有冷却通道(35),冷却通道(35)和冷却管(42)之间设置有第一支管(36),冷却通道(35)与飞轮转子(3)之间转动连接,冷却通道(35)与螺旋槽(33)连通;
所述壳体(2)位于飞轮转子(3)远离冷却通道(35)的一端设置有回流通道(38),回流通道(38)和飞轮转子(3)转动连接,回流通道(38)上设置有将冷却液导出的第二支管(39);
所述壳体(2)靠近冷却管(42)的一端固定连接有支撑杆(34),支撑杆(34)固定连接于冷却通道(35)上,冷却通道(35)呈环形设置,飞轮转子(3)上设置有限位环(351),限位环(351)抵接于冷却通道(35)的内侧壁,飞轮转子(3)上固定连接有卡环(352),卡环(352)和限位环(351)同心设置,卡环(352)的半径小于限位环(351)的半径,卡环(352)的中部开设有旋转槽(353),旋转槽(353)用于供冷却通道(35)的侧壁插接,限位环(351)和卡环(352)之间形成供冷却通道(35)插接的卡槽,飞轮转子(3)能够沿冷却通道(35)的周向转动。
2.根据权利要求1所述的一种便于散热的飞轮储能装置,其特征在于:所述壳体(2)靠近回流管的一端固定连接有多根定位杆(37),定位杆(37)沿壳体(2)的周向均匀分布,定位杆(37)与回流通道(38)固定连接,回流通道(38)呈环形设置,飞轮转子(3)的另一端设置有结构相同的限位环(351)和卡环(352),限位环(351)和卡环(352)之间形成供回流通道(38)插接的卡槽。
3.根据权利要求1所述的一种便于散热的飞轮储能装置,其特征在于:所述冷却通道(35)和回流通道(38)的内侧壁均固定连接有橡胶垫(354),橡胶垫(354)用于将限位环(351)、卡环(352)的连接处进行密封。
4.根据权利要求1所述的一种便于散热的飞轮储能装置,其特征在于:所述冷却箱(41)的顶部开设有进料口(411),进料口(411)上插接有塞子(412),进料口(411)用于向箱体内加入冷却液,塞子(412)用于将进料口(411)堵塞。
5.根据权利要求1所述的一种便于散热的飞轮储能装置,其特征在于:所述散热管(44)外固定连接有一根循环管(45),循环管(45)远离散热管(44)的一端延伸至冷却箱(41)内,循环管(45)上连接有用于对循环管(45)内的冷却液进行降温的冷却机构(5)。
6.根据权利要求5所述的一种便于散热的飞轮储能装置,其特征在于:所述冷却机构(5)包括冷却架(51),冷却架(51)位于冷却箱(41)的上方,循环管(45)在冷却架(51)上呈蛇形排列,冷却架(51)上固定连接有多块导热板(52),导热板(52)垂直于循环管(45)设置,且循环管(45)从导热板(52)中穿过,导热板(52)为铝制材料制成。
7.根据权利要求6所述的一种便于散热的飞轮储能装置,其特征在于:所述冷却架(51)上固定连接有冷却风机(53),冷却风机(53)用于对循环管(45)和导热板(52)吹风。
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