CN216530923U - 一种冷却结构及飞轮储能电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冷却结构及飞轮储能电机，该冷却结构及飞轮储能电机能够实现电机转子的循环散热，加快了散热速率，进而降低了电机转子温度；该结构包括冷却组，设置在电机端盖上；换热装置，一端与冷却组连接，另一端设置在电机转子的中心轴内，且换热装置在受热后进行形态变化，与冷却组之间进行热交换；该飞轮储能电机包括冷却结构；冷却组设置在电机端盖上；换热装置一端与冷却组连接，另一端设置在电机转子的中心轴内；本实用新型提出的冷却结构及飞轮储能电机能够加快电机转子的散热速率，降低了电机转子的温度，避免因电机转子磁钢温度过高造成电机功能失效的问题发生。

Description

一种冷却结构及飞轮储能电机

技术领域

本实用新型涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种冷却结构及飞轮储能电机。

背景技术

飞轮储能系统包括：高速旋转飞轮本体、电动/发电机、控制器和电力电子变换装置；其中，飞轮本体和电动/发电机利用磁悬浮轴承支撑，并密封在真空装置内。系统的工作原理为：当电网提供的能量高于负载所需时，飞轮系统工作在充电状态，由控制器控制电机带动飞轮旋转，将电能转化成机械能存储起来；当电网提供的能量低于负载所需时，飞轮在控制器的控制下工作在发电状态，将机械能转化成电能，经电力变换后供给负载。

为实现高的储能密度，飞轮需要高速旋转，由于飞轮储能系统内部处于真空环境，随着飞轮电机高速旋转，会产生电机绕组损耗，电机定子损耗及电机转子损耗，当损耗较大时，会产生较大的温升。其中，电机绕组及电机定子主要由过盈配合的流体循环水套来进行散热，并可以稳定到一定的温度。然而电机转子散热主要通过导热和小面积辐射散热，当电机高功率高转速充放电循环时，电机转子工作产生的热量在真空环境中不易散出，导致电机转子磁钢温度过高而失效，难以满足飞轮储能系统内部电机高功率高转速的快速充放电的要求，影响飞轮储能系统高效充放电的调频性能。飞轮储能系统内部的电机转子的有效散热，对保证储能飞轮系统性能起着至关重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冷却结构及飞轮储能电机，该冷却结构及飞轮储能电机能够实现电机转子的循环散热，加快了散热速率，进而降低了电机转子温度；

本实用新型提供一种冷却结构，包括：

冷却组，设置在电机端盖上；

换热装置，一端与冷却组连接，另一端设置在电机转子的中心轴内，且换热装置在受热后进行形态变化，与冷却组之间进行热交换。

作为进一步的技术方案，冷却组包括：

水套，设置在电机端盖上；

散热组，设置在中心轴上，与换热装置一端连接，且散热组与水套相邻设置。

作为进一步的技术方案，散热组包括：

散热板，设置在电机端盖上；

密封盖，设置在中心轴上，并与换热装置连接。

作为进一步的技术方案，还包括：密封圈，套设在密封盖上，并置于密封盖与换热装置一端之间。

优选的，散热组与水套之间的距离为3mm-4mm。

作为进一步的技术方案，换热装置包括：

热管，设置在电机转子的中心轴内；

换热介质，设置在热管内，并在受热后进行形态变化，与冷却组之间进行热交换。

作为进一步的技术方案，还包括：导热硅脂，设置在热管与电机转子中心轴之间。

优选的，热管的截面为多边形结构。

优选的，热管截面为圆倒角三角形结构。

本实用新型还提出了一种飞轮储能电机，包括冷却结构；冷却组设置在电机端盖上；换热装置一端与冷却组连接，另一端设置在电机转子的中心轴内。

本实用新型的技术方案通过换热装置获取电机转子产生的热量，并进行传送，将热量传送至冷却组，经与冷却组之间的辐射热交换后实现对换热装置的降温，降温完成后换热装置再次获取电机转子的热量后与冷却组进行热交换，进而实现对电机转子的降温；这样通过换热装置和冷却组的配合，能够加快电机转子的散热速率，有效降低电机转子的温度，避免因电机转子磁钢温度过高造成电机功能失效的问题发生，保证系统整体充放电性能的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型中一种飞轮蓄能电机的结构示意图；

图2为图1中A-A部分的剖视图；

图3为图2中B部分的结构放大示意图。

附图标记说明：

1-冷却组；11-水套；12-散热组；121-散热板；122-密封盖；123-密封圈；2-电机端盖；3-换热装置；31-热管；32-导热硅脂；33-换热介质；4-中心轴。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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。

在本实用新型的描述中，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"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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图2-3所示，本实用新型提出的一种冷却结构，包括：

冷却组1设置在电机端盖2上；换热装置3一端与冷却组1连接，另一端设置在电机转子的中心轴4内，且换热装置3在受热后进行形态变化，与冷却组1之间进行热交换；

通过换热装置3获取电机转子产生的热量，并进行传送，将热量传送至冷却组1，经与冷却组1之间的热交换后实现对换热装置3的降温，降温完成后换热装置3再次获取电机转子的热量后与冷却组1进行热交换，进而实现对电机转子的降温；这样通过换热装置3和冷却组1的配合，能够加快电机转子的散热速率，降低了电机转子的温度，避免因电机转子磁钢温度过高造成电机功能失效的问题发生；

其中，

冷却组1包括：水套11和散热组12，该水套11设置在电机端盖2上；散热组12设置在中心轴4上，与换热装置3一端连接，且散热组12与水套11相邻设置。

如图2和图3所示，散热组12包括散热板121和密封盖122，该散热板121设置在中心轴4上；密封盖122设置在中心轴4上，并与换热装置3连接。

通过换热装置3传送来的热量会与散热板121进行热交换，且散热板121获取热量后与水套11进行热交换，实现对换热装置3进行降温；本实用新型中，优选的，散热组12与水套11之间的距离为3mm-4mm；具体的，散热板121与水套11之间的距离为3mm-4mm，优选为3mm；能够在不影响热交换的情况下不影响彼此的使用；

当然，为增加密封盖122与换热装置3之间的密封强度，本实用新型中，优选的设置有密封圈123，该密封圈123套设在密封盖122上，并置于密封盖122与换热装置3一端之间；能够克服导热硅脂32流动阻力，防止挤压出导热硅脂32；

如图2和图3所示，换热装置3包括热管31和换热介质33，该热管31设置在电机转子的中心轴4内；换热介质33设置在热管31内，并在受热后进行形态变化，与冷却组1之间进行热交换；

通过热管31置于电机转子的中心轴4内，并通过换热介质33吸收热量，并与冷却组1中的散热板121进行热交换实现对电机转子的降温；

当然，在本实用新型中，为降低电机转子的中心轴4内壁与热管31之间的热阻，优选的设置有导热硅脂32，该导热硅脂32设置在热管31与电机转子中心轴4之间；具体的，在将热管31置于电机转子的中心轴4内前，将导热硅脂放入电机转子的中心轴4内，再置入热管31；进而使得导热硅脂充分置于热管31与电机转子的中心轴4内壁之间；通过导热硅脂来降低热管31与电机转子的中心轴4内壁之间的热阻；

由于电机转子工作过程中为高速旋转的状态，因此，防止热管31与电机转子的中心轴4内壁之间发生滑移，优选的，热管31的截面为多边形结构；具体的，热管31截面为圆倒角三角形结构；这样能够进一步增加热管31与电机转子的中心轴4内壁强度，避免出现滑移，当然，需要在电机转子的中心轴4内壁与热管31之间置入导热硅脂32；以配合进行使用；

为更好的理解本实用新型的技术方案，特详细说明本实用新型技术方案的工作原理；

本实用新型中，换热介质33选取为水；电机转子在高速运转时，电机转子损耗会转化为热量，由于电机转子径向传导远大于轴向传导，热量迅速朝着径向方向内部中心轴4传导，并且热管31内部的换热介质33会由于离心力贴于管壁，并随着转速升高，换热介质33贴于壁面形成旋转流体增加了壁面与换热介质33的对流换热速率，从而吸收大量的热量，换热介质33吸收热量温度升高，达到沸点(100℃)产生蒸汽，带走大量的热量，由于上下气压差(沸腾后热管31下部气压大于热管31上部气压)的存在，蒸汽向上移动，与热管31上端产生热交换，即热管31上端与散热板121之间进行热交换；由于上端散热板121离水套11(水套11流体进行循环，始终保持30℃)之间的距离为3mm，这样温差及相对面积较大，热辐射较为明显，径向传导与散热板121进行热交换，蒸汽温度降低变为液体，在重力下产生回流，换热介质33循环蒸发和液化以形成循环散热，达到增强散热速率；

如图1-3所示，本实用新型还提出了一种飞轮储能电机，包括冷却结构；冷却组1设置在电机端盖2上；换热装置3一端与冷却组1连接，另一端设置在电机转子的中心轴4内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种冷却结构，其特征在于，包括：

冷却组(1)，设置在电机端盖(2)上；

换热装置(3)，一端与所述冷却组(1)连接，另一端设置在电机转子的中心轴(4)内，且所述换热装置(3)在受热后进行形态变化，与所述冷却组(1)之间进行热交换。

2.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述冷却组(1)包括：

水套(11)，设置在电机端盖(2)上；

散热组(12)，设置在中心轴(4)上，与所述换热装置(3)一端连接，且所述散热组(12)与所述水套(11)相邻设置。

3.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，所述散热组(12)包括：

散热板(121)，设置在中心轴(4)上；

密封盖(122)，设置在中心轴(4)上，并与所述换热装置(3)连接。

4.根据权利要求3所述的冷却结构，其特征在于，还包括：

密封圈(123)，套设在所述密封盖(122)上，并置于所述密封盖(122)与所述换热装置(3)一端之间。

5.根据权利要求2所述的冷却结构，其特征在于，所述散热组(12)与所述水套(11)之间的距离为3mm-4mm。

6.根据权利要求1所述的冷却结构，其特征在于，所述换热装置(3)包括：

热管(31)，设置在电机转子的中心轴(4)内；

换热介质(33)，设置在所述热管(31)内，并在受热后进行形态变化，与所述冷却组(1)之间进行热交换。

7.根据权利要求6所述的冷却结构，其特征在于，还包括：导热硅脂(32)，设置在所述热管(31)与电机转子中心轴(4)之间。

8.根据权利要求6所述的冷却结构，其特征在于，所述热管(31)的截面为多边形结构。

9.根据权利要求8所述的冷却结构，其特征在于，所述热管(31)截面为圆倒角三角形结构。

10.一种飞轮储能电机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的冷却结构；所述冷却组(1)设置在电机端盖(2)上；换热装置(3)一端与所述冷却组(1)连接，另一端设置在电机转子的中心轴(4)内。

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