CN215419967U - 一种用于飞轮储能单元的散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞轮储能系统技术领域，具体公开了一种用于飞轮储能单元的散热结构，包括飞轮外壳、设于飞轮外壳内部的定子绕组以及套设于定子绕组外部的定子铁芯，定子铁芯的外部套设有散热机构，且散热机构包括冷凝板、连接于冷凝板上的中间导热部以及设于中间导热部上方的蒸发板。本实用新型能够将定子绕组和定子铁芯的热量通过热管转移至飞轮外壳，而后飞轮外壳表面与空气形成自然对流将热量散发来实现换热，以此形成外部风冷加热管的相变冷却方式。本实用新型替代现有水冷却方式，可实现飞轮储能单元的高效散热，从而有效的降低前期投入和运行成本、增强可靠性。

Description

一种用于飞轮储能单元的散热结构

技术领域

本实用新型属于飞轮储能系统技术领域，具体涉及一种用于飞轮储能单元的散热结构。

背景技术

飞轮储能单元是飞轮储能系统的核心部分，飞轮储能单元的损耗包括电机损耗和轴承损耗，其中电机损耗包括转子风摩损耗、定子涡流损耗、定子绕组损耗，这些损耗都会转化为热量，从而导致飞轮储能单元中的转子、定子、绕组、铁芯、轴承等零件温度升高，当温度过高会被烧坏，影响飞轮使用寿命。

现有飞轮储能单元的冷却方式多为水冷，但在水冷情况下，水套无法与定子绕组端部接触，导致定子绕组端部热量集聚，温度过高，形成散热难题，另外水冷冷却的方式本身存在冬季管路易结冻、前期投入和运行成本高、可靠性差、维护繁复等问题，如专利CN208623465U公开了一种非接触式飞轮储能转子真空散热系统，该系统主要由热管、翅片、冷却结构、回路管道组成，采用热管进行热量转移解决转子散热问题，但该系统存在冷却机组，会增加前期投入和运行成本，且将冷却机组放在飞轮单元外面，存在真空泄露问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于飞轮储能单元的散热结构，以解决上述背景技术中提出的上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于飞轮储能单元的散热结构，包括飞轮外壳、设于飞轮外壳内部的定子绕组、以及套设于定子绕组外部的定子铁芯，所述定子铁芯的外部套设有散热机构，且所述散热机构包括冷凝板、连接于冷凝板上的中间导热部、以及设于中间导热部上方的蒸发板，所述蒸发板与中间导热部之间连接有多个热管。

优选的，所述飞轮外壳包括内部镂空的壳体，所述壳体的顶部向上延伸，形成有内部镂空的凸台，凸台与壳体内部连通。

优选的，所述凸台呈圆柱状，凸台的外圆周上安装有多个呈环形阵列分布的翅片。

优选的，所述定子绕组包括绕组中间部、以及设于绕组中间部两端的绕组上端部和绕组下端部，所述绕组上端部的顶部与蒸发板的底部充分接触。

优选的，多个所述热管呈环形阵列分布，且多个热管均呈“Z”字形结构。

优选的，所述热管贯穿中间导热部，且热管的蒸发端和冷凝端分别嵌入蒸发板和冷凝板。

优选的，所述蒸发板的内部中间镂空形成一环状结构，且蒸发板与中间导热部之间留有间隙。

优选的，所述中间导热部的内部镂空形成一空心的圆柱状结构，且中间导热部套设于定子铁芯的外部并与定子铁芯接触。

优选的，所述冷凝板呈环状，所述凸台的内部开设有安装槽且所述安装槽与冷凝板相匹配。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)能够将定子绕组和定子铁芯的热量通过热管转移至飞轮外壳，而后飞轮外壳表面与空气形成自然对流将热量散发来实现换热，以此形成外部风冷加热管的相变冷却方式；本实用新型替代了现有水冷却方式，可实现飞轮储能单元的高效散热，从而有效的降低前期投入和运行成本、增强可靠性。

(2)散热结构内置于飞轮储能单元的内部，不需要外置冷却装置，从而实现飞轮储能单元冷却装置不存在冬季管路易结冻、以及真空泄漏的问题，以便于解决水冷情况下定子绕组温升难，尤其是绕组上端部温升难的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为图1中沿A方向的剖视图；

图4为图1中沿B方向的剖视图；

图5为本实用新型散热机构的立体图；

图6为本实用新型散热机构的俯视图；

图中：1、壳体；2、凸台；3、翅片；4、绕组上端部；5、定子铁芯；6、绕组下端部；7、散热机构；71、冷凝板；72、中间导热部；73、热管；74、蒸发板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图6所示，本实用新型提供如下技术方案：一种用于飞轮储能单元的散热结构，包括飞轮外壳、设于飞轮外壳内部的定子绕组、以及套设于定子绕组外部的定子铁芯5，定子铁芯5的外部套设有散热机构7，且散热机构7包括冷凝板71、连接于冷凝板71上的中间导热部72、以及设于中间导热部72上方的蒸发板74，蒸发板74与中间导热部72之间连接有多个热管73。

在本实施例中，热管73内部结构为铜粉烧结，且热管73材料为紫铜，同时热管73内部介质采用水，可实现热量转移和相变传热；具体，在飞轮储能单元工作过程中，定子绕组和定子铁芯5会发热，此时，散热机构7对定子绕组和定子铁芯5进行散热，即热管73内部的水受热沸腾蒸发，吸收定子绕组端部热量，成为水的气态分子，水的气态分子具有动量，向热管73冷凝端运动，同时，中间导热部72能够将定子铁芯5产生的热量吸收并带走，热管73冷凝端嵌入冷凝板71，冷凝板71嵌入飞轮外壳，水的气态分子在热管73冷凝端冷凝为液态水，放出热量，液态水依靠热管73内部铜粉烧结结构向蒸发端流动，以此形成循环，实现将定子绕组和定子铁芯5的热量通过热管73转移至飞轮外壳，然后飞轮外壳表面与空气形成自然对流将热量散发，从而达到换热的效果，实现飞轮储能单元的散热；

另外，热管73的数量不作具体的限定，但在实际应用过程中，可根据实际需求进行设计。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，飞轮外壳包括内部镂空的壳体1，壳体1的顶部向上延伸，形成有内部镂空的凸台2，且凸台2与壳体1内部连通。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的又一实施例，凸台2呈圆柱状，且凸台2的外圆周上安装有多个呈环形阵列分布的翅片3。具体来说，凸台2表面设有翅片3，能够有效的增大飞轮外壳表面与空气的接触面积，从而增大飞轮外壳的散热面积，强化飞轮外壳表面与空气的自然对流换热，提高飞轮外壳表面的散热性能；另外，翅片3的数量不作具体的限定，在实际应用过程中，可根据实际需求进行设计。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的另一实施例，定子绕组包括绕组中间部、以及设于绕组中间部两端的绕组上端部4和绕组下端部6，绕组上端部4的顶部与蒸发板74的底部充分接触。在定子绕组发热时，通过蒸发板74与绕组上端部4充分接触，从而便于绕组上端部4的快速散热。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，多个热管73呈环形阵列分布，且多个热管73均呈Z形结构。在使用过程中，通过多个热管73将蒸发板74和冷凝板71连接，能够实现定子绕组端部的均匀散热，可有效的提高定子绕组端部的散热性能，达到高效散热的效果。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的又一实施例，热管73贯穿中间导热部72，且热管73的蒸发端和冷凝端分别嵌入蒸发板74和冷凝板71。在定子绕组发热时，热管73内部的介质可由其蒸发端流动至冷凝端，以将蒸发板74上的热量传导至冷凝板71进行冷凝，冷凝后，热管73内部的介质再次由冷凝端流回蒸发端，以此形成循环，从而实现定子绕组的散热；同时，热管73贯穿中间导热部72，能够便于将定子铁芯5的热量吸收并带走，以实现定子铁芯5的散热。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的另一实施例，蒸发板74的内部中间镂空形成一环状结构，且蒸发板74与中间导热部72之间留有间隙。在使用过程中，通过蒸发板74与中间导热部72之间的间隙，能够实现飞轮外壳内部空气的流动，从而便于飞轮储能单元的散热。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，中间导热部72的内部镂空形成一空心的圆柱状结构，且中间导热部72套设于定子铁芯5的外部，并与定子铁芯5充分接触。在飞轮储能单元工作过程中，定子铁芯5与中间导热部72的充分接触，而后可通过中间导热部72将定子铁芯5的热量传导至热管73的冷凝端，从而实现将定子铁芯5的热量带走，达到定子铁芯5散热的目的。

作为一种优选的技术方案，本实用新型的又一实施例，冷凝板71呈环状，凸台2的内部开设有与冷凝板71相匹配的安装槽。在散热机构7安装时，冷凝板71与安装槽相配合，以将散热机构7和凸台2限位固定，从而实现散热机构7和飞轮外壳之间的安装固定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于飞轮储能单元的散热结构，包括飞轮外壳、设于飞轮外壳内部的定子绕组以及套设于定子绕组外部的定子铁芯(5)，其特征在于：定子铁芯(5)的外部套设有散热机构(7)，散热机构(7)包括冷凝板(71)、连接于冷凝板(71)上的中间导热部(72)以及设于中间导热部(72)上方的蒸发板(74)，蒸发板(74)与中间导热部(72)之间连接有多个热管(73)。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：所述飞轮外壳包括内部镂空的壳体(1)，壳体(1)的顶部向上延伸形成有内部镂空的凸台(2)，凸台(2)与壳体(1)内部连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：凸台(2)呈圆柱状，凸台(2)的外圆周上安装有多个呈环形阵列分布的翅片(3)。

4.根据权利要求1所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：所述定子绕组包括绕组中间部以及设于绕组中间部两端的绕组上端部(4)和绕组下端部(6)，绕组上端部(4)的顶部与蒸发板(74)的底部充分接触。

5.根据权利要求1所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：多个热管(73)呈环形阵列分布，且多个热管(73)均呈“Z”字形结构。

6.根据权利要求5所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：热管(73)贯穿中间导热部(72)，且热管(73)的蒸发端和冷凝端分别嵌入蒸发板(74)和冷凝板(71)。

7.根据权利要求1或4所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：蒸发板(74)的内部镂空形成一环状结构，且蒸发板(74)与中间导热部(72)之间留有间隙。

8.根据权利要求1所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：中间导热部(72)的内部镂空形成一空心的圆柱状结构，且中间导热部(72)套设于定子铁芯(5)的外部并与定子铁芯(5)接触。

9.根据权利要求3所述的一种用于飞轮储能单元的散热结构，其特征在于：冷凝板(71)呈环状，凸台(2)的内部开设有安装槽且所述安装槽与冷凝板(71)相匹配。

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