CN216904555U - 一种飞轮储能转子散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种飞轮储能转子散热系统，该飞轮储能转子散热系统能够有效解决飞轮电机转子的散热问题；包括用于吸收飞轮轴热量的热组，穿设在飞轮轴内部形成的导热槽内；用于与热组传递的热量进行热交换的散热转板，设置在外壳内；用于与散热转板进行热交换，并将获取的热量传导至水套的散热组，套设在水套上，并与散热转板连接；本实用新型提出的飞轮储能转子散热系统，技术方案合理，能够有效的进行飞轮轴的降温，避免内部温度对内部部件的损坏，能够有效解决飞轮储能系统内部散热问题。

Description

一种飞轮储能转子散热系统

技术领域

本实用新型涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种飞轮储能转子散热系统。

背景技术

飞轮储能系统主要由三部分构成：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；飞轮储能系统的工作原理为：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。

现有技术中的飞轮储能系统内部处于真空环境，且高速运转的飞轮电机发热较高，主要体现在电机绕组损耗、电机定子损耗及电机转子损耗；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由导热和小面积辐射散热，温度往往比较高；当电机高功率高转速充放电循环时，电机转子温升很高，容易使电机转子磁钢温度过高而失效，限制了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，影响着飞轮储能系统高效充放电的调频性能；因此，飞轮储能系统内部的电机转子散热对保证储能飞轮系统性能提升起着至关重要的作用，而现有技术中，只能通过向上热传导及其表面进行辐射散热，无法满足散热要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种飞轮储能转子散热系统，该飞轮储能转子散热系统能够有效解决飞轮电机转子的散热问题；

本实用新型提供一种飞轮储能转子散热系统，包括：

用于吸收飞轮轴热量的热组，穿设在飞轮轴内部形成的导热槽内；

用于与热组传递的热量进行热交换的散热转板，设置在飞轮轴上；

用于与散热转板进行热交换，并将获取的热量传导至水套的散热组，套设在水套上，并与散热转板交叉对应。

作为进一步的技术方案，还包括：平衡环，套设在飞轮轴上。

作为进一步的技术方案，热组包括：

热管，设置在导热槽内，且热管内存储有工质；

用于进行导热槽密封的轴顶盖，与导热槽开口端连接。

作为进一步的技术方案，还包括：导热介质，填充在热管与导热槽之间。

优选的，导热介质为导热硅脂。

优选的，工质为水。

优选的，热管的横截面趋近于多边形。

优选的，热管的横截面趋近于三角形。

作为进一步的技术方案，散热组包括：

散热定子，与散热转板交叉对应；

用于限制电机结构的顶盖，邻近散热定子设置，且所述散热定子套设在顶盖上；

用于限制、水套、顶盖和散热定子在外壳中位置的上盖，套设在水套上。

作为进一步的技术方案，散热定子上设置有若干第一翅片，散热转板上设置有若干第二翅片；且第一翅片与第二翅片交错设置。

本实用新型的技术方案通过热组的设置，能够吸收飞轮轴产生的热量，并将产生的热量进行传导，并在传导后与散热转板之间热交换，而换热转板与散热组连接，这样当散热组获取热量后能够将获取的热量传导到散热组，并经散热组将热量传导至水套，并由水套将热量传导到外界，循环操作，实现对飞轮轴的降温；与现有技术相比，本实用新型的技术方案合理，能够有效的进行飞轮轴的降温，避免内部温度对内部部件的损坏，能够有效解决飞轮储能系统内部散热问题。

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为本实用新型一种飞轮储能转子散热系统的结构示意图；

图2为图1中A部分的结构放大示意图；

图3为图1中B部分的结构放大示意图；

图4为热管的立体图。

附图标记说明：

1-热组；11-热管；12-轴顶盖；13-导热介质；2-导热槽；3-散热转板；31-第二翅片；4-散热组；41-散热定子；42-顶盖；43-上盖；44-第一翅片；5-平衡环；6-飞轮轴；7-外壳；8-水套。

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1-4所示，本实用新型提出的本实用新型提供一种飞轮储能转子散热系统，包括：

热组1穿设在飞轮轴6内部形成的导热槽2内，当飞轮轴6高速旋转时，通过热组1能够吸收飞轮轴6产生的热量，并对热量进行传导；其中，

热组1包括热管11和轴顶盖12，该热管11设置在导热槽2内，且热管11内存储有工质；轴顶盖12与导热槽2开口端连接；通过轴顶盖12进行导热槽2密封；当飞轮轴6进行高速旋转时，由于热管11置于导热槽2内，飞轮轴6产生热量的径向传导远大于轴向传导，因此热管11会获取飞轮轴6产生的热量，并在获取热量后进行一步传送，而通过轴顶盖12将热管11密封在导热槽2内，能够实现对热管11位置的限制；

另外，为更好的进行飞轮轴6产生的热量向热管11进行传导，本实用新型中，优选的设置有导热介质13，该导热介质13填充在热管11与导热槽2之间；这样能够通过导热介质13填充热管11与导热槽2之间的空隙，提高飞轮轴6产生的热量向热管11传送的效率；本实用新型中，优选的，导热介质13为导热硅脂；

具体的，热管11内的工质为液体状态，优选为水，当然可以根据实际情况选取其他的工质替代，本实用新型对此不再进一步限定；当飞轮轴6在高速旋转时，在离心力的作用下，工质会贴于热管11的内壁，随着热管11温度升高，热管11内部的工质吸收热量后温度也会升高，当达到沸点时，工质蒸发，形成气体状态，由于热管11内的下气压大于上气压，因此，蒸发后的气体状态的工质会向上移动，并达到热管11的上端；并与散热转板3之间进行热交换，而通过与散热转板3之间热交换后，气体状态的工质会丧失热量，进而液态化，并在自身重力的作用下下落，重复吸收飞轮轴6的热量，循环操作，实现对飞轮轴6的降温；

飞轮轴6在进行高速旋转时，由于热管11置于导热槽2内，可能会跟随导热槽2同时进行旋转；影响热管11吸收飞轮轴6的热量，因此，本实用新型中，优选的，热管11的横截面趋近于多边形；这样通过多边形结构的存在，再进一步配合导热介质13的密封，进而能够限制热管11在导热槽2内的位置，避免热管11在导热槽2中进行旋转；当然，热管11的横截面可以为四边形、五边形或其他形状；如图4所示，本实用新型中，优选的，热管11的横截面趋近于三角形；

散热转板3设置在外壳7内，通过散热转板3与热管11传递的热量进行热交换；散热组4套设在水套8上，并与散热转板3交叉对应；通过散热组4与散热转板3进行热交换，并将获取的热量传导至水套8的；具体的，散热转板3获取热管11的热量后与散热转板3之间进行热交换；在散热转板3获取热管11的热量后会与散热组4进行热交换，并将获取的热量传递到散热组4，由于散热组4套设在水套8上，这样当散热组4获取散热转板3的热量后会将获取的热量传递到水套8；由于水套8一直与外部进行循环，使得水套8的温度始终处于低温状态，这样当水套8获取散热组4的热量后会通过循环将热量传递到外部，进而实现对水套8的降温，循环操作，实现将飞轮轴6产生的热量传导到外部，达到对飞轮轴6进行降温；

其中，

散热组4包括散热定子41、顶盖42和上盖43，该散热定子41套设在顶盖42上，并与散热转板3交叉对应；顶盖42邻近散热定子41设置；通过顶盖42限制电机结构的位置；上盖43套设在水套8上；通过上盖43限制、水套8、顶盖42和散热定子41在外壳7中位置；具体的，通过散热定子41与散热转板3交叉对应，进而获取散热转板3的热量进行热辐射传导；如图1-2所示，散热定子41与散热转板3连接，为保证散热面积，本实用新型中，优选的，散热定子41上设置有若干第一翅片44，散热转板3上设置有若干第二翅片31；且第一翅片44与第二翅片31交错设置；增加了散热定子41与散热转板3之间的散热面积，提高了散热转板3与散热定子41之间的散热效率；而散热定子41获取散热转板3的热量后进一步传送，经上盖43和顶盖42传送到水套8上，并经水套8将热量传导到外部；

如图1，本实用新型中还设置有平衡环5，该平衡环5套设在飞轮轴6上；通过在平衡环5所在位置设置螺栓，进而实现调节飞轮转子动不平衡量，防止较大的动不平衡产生较大的动态径向力，影响飞轮转子上下轴承寿命。

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)

1.一种飞轮储能转子散热系统，其特征在于，包括：

用于吸收飞轮轴(6)热量的热组(1)，穿设在飞轮轴(6)内部形成的导热槽(2)内；

用于与热组(1)传递的热量进行热交换的散热转板(3)，设置在所述飞轮轴(6)上；

用于与所述散热转板(3)进行热交换，并将获取的热量传导至水套(8)的散热组(4)，套设在水套(8)上，并与所述散热转板(3)交叉对应。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，还包括：平衡环(5)，套设在飞轮轴(6)上。

3.根据权利要求1所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述热组(1)包括：

热管(11)，设置在所述导热槽(2)内，且所述热管(11)内存储有工质；

用于进行导热槽(2)密封的轴顶盖(12)，与导热槽(2)开口端连接。

4.根据权利要求3所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，还包括：导热介质(13)，填充在所述热管(11)与所述导热槽(2)之间。

5.根据权利要求4所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述导热介质(13)为导热硅脂。

6.根据权利要求3所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述工质为水。

7.根据权利要求3所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述热管(11)的横截面趋近于多边形。

8.根据权利要求7所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述热管(11)的横截面趋近于三角形。

9.根据权利要求1所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述散热组(4)包括：

散热定子(41)，与散热转板(3)交叉对应；

用于限制电机结构的顶盖(42)，邻近散热定子(41)设置，且所述散热定子(41)套设在顶盖(42)上；

用于限制、水套(8)、顶盖(42)和散热定子(41)在外壳(7)中位置的上盖(43)，套设在水套(8)上。

10.根据权利要求9所述的飞轮储能转子散热系统，其特征在于，所述散热定子(41)上设置有若干第一翅片(44)，所述散热转板(3)上设置有若干第二翅片(31)；且所述第一翅片(44)与所述第二翅片(31)交错设置。

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