CN217849130U - 一种飞轮储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞轮储能装置，包括壳体、飞轮以及双向电机，所述飞轮与所述双向电机设置于所述壳体内，且所述飞轮与所述双向电机连接，所述飞轮由飞轮转子和套筒叶片构成，所述套筒叶片包括倒锥台形套筒，所述倒锥台形套筒过盈装配于所述飞轮转子上，且所述倒锥台形套筒外侧设置有螺旋叶片，所述壳体的侧壁与所述套筒叶片之间设置有凸台，所述凸台与所述套筒叶片之间留有间隙，所述壳体内位于所述凸台的上方设置有分子筛。本实用新型实现了自抽真空，从而保证了下腔体小于1Pa的低真空。

Description

一种飞轮储能装置

技术领域

本实用新型涉及物理储能技术领域，具体来说，涉及一种飞轮储能装置。

背景技术

飞轮储能是一种物理储能，通过电动/发电互逆式双向电机实现电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换和储存，具有储能密度高、适应性强、应用范围广、效率高、长寿命、无污染和维修花费低等优点。

目前飞轮储能装置采用外置机械真空泵进行抽真空，但飞轮储能装置内部真空度不能抽至1Pa以下，进而飞轮转子风摩损耗较大，储能效率低。此外，采用外置机械真空泵存在真空密封泄露问题(真空管连接处)。

专利CN110061587A提出了一种采用复合分子泵的自抽真空无轴双飞轮储能装置，利用涡轮分子泵和牵引分子泵的复合原理，设计了一种自抽真空无轴双飞轮装置，可实现飞轮内部高效可靠自抽真空。专利CN111756168A提出了一种磁悬浮飞轮储能电机发电机，其采用涡轮叶片泵转子实现自抽真空，减少飞轮储能系统损耗。

这两件专利虽然可以实现高效自抽真空，也能取消外置机械真空泵，降低设备购置成本，但是存在一个共同缺陷：飞轮内部真空室的边界有排气口与外界大气环境相连，形成动密封，当飞轮反转，会造成外界空气倒吸进入飞轮内部真空室，存在较大的引起设备故障的风险隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种飞轮储能装置，以解决上述相关技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种飞轮储能装置，包括壳体、飞轮以及双向电机，所述飞轮与所述双向电机设置于所述壳体内，且所述飞轮与所述双向电机连接，所述飞轮由飞轮转子和套筒叶片构成，所述套筒叶片包括倒锥台形套筒，所述倒锥台形套筒过盈装配于所述飞轮转子上，且所述倒锥台形套筒外侧设置有螺旋叶片，所述壳体的侧壁与所述套筒叶片之间设置有凸台，所述凸台与所述套筒叶片之间留有间隙，所述壳体内位于所述凸台的上方设置有分子筛。

其中，所述壳体包括外壳、顶盖和底座，所述底座的顶端设置有外壳，所述外壳的顶端设置有顶盖。

其中，所述飞轮转子的顶端和底端分别通过轴承与所述壳体连接。

其中，所述双向电机包括电机转子和电机定子，所述电机转子连接于所述飞轮转子的外壁，所述电机定子包覆于所述飞轮转子的外侧。

可选的，所述分子筛为球形分子筛。

此外，所述飞轮储能装置还包括分子筛挡板，所述分子筛挡板位于所述球形分子筛与所述套筒叶片之间，且所述分子筛上开设有若干气体流通孔。

可选的，所述分子筛挡板为工字形结构，且该工字形结构的底端放置于所述凸台上，该工字形结构的中部通道与所述套筒叶片的位置对应，该工字形结构的顶端与所述壳体的顶端相抵；且，所述气体流通孔位于该工字形结构的侧面。

其中，所述倒锥台形套筒与所述螺旋叶片为一体成型结构。

有益效果：本实用新型通过将倒锥台形套筒和螺旋叶片来构成套筒叶片，从而能够使得套筒叶片上叶片之间的螺旋槽深度由入口至出口变浅，实现入口压力小流速大、出口压力大流速小，进而形成出入口压差，而在出入口压差作用下，气流不断从凸台下方沿着螺旋叶片间的螺旋槽从下往上运动，被分子筛吸附，实现了自抽真空，保证了壳体小于1Pa的低真空，同时还减少了气流在出口的返流，避免了空气倒流进去飞轮储能装置内，造成设备运行出现故障的情况发生，有效的保证了设备运行的安全性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是根据本实用新型实施例的飞轮储能装置的外部结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的飞轮储能装置的内部结构剖视图；

图3是根据本实用新型实施例的套筒叶片的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的分子筛挡板的结构示意图。

图中：

1、壳体；2、飞轮；3、双向电机；4、外壳；5、顶盖；6、底座；7、飞轮转子；8、轴承；9、电机转子；10、电机定子；11、倒锥台形套筒；12、螺旋叶片；13、套筒叶片；14、凸台；15、分子筛挡板；16、气体流通孔；17、球形分子筛。

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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种飞轮储能装置。

如图1-4所示，根据本实用新型实施例的一种飞轮储能装置，包括壳体1、飞轮2以及双向电机3，所述壳体1包括外壳4、顶盖5和底座6，所述底座6上设置有外壳4，所述外壳4的顶端设置有顶盖5，所述飞轮2设置于所述壳体1内部，且所述飞轮2的飞轮转子7的顶端和底端分别通过轴承8与壳体1连接，所述双向电机3的电机转子9连接于所述飞轮转子7的外壁，所述双向电机3的电机定子10包覆于所述飞轮转子7的外侧，所述飞轮转子7上设置有倒锥台形套筒11，所述倒锥台形套筒11上设置有螺旋叶片12，所述倒锥台形套筒11与螺旋叶片12构成所述飞轮2的套筒叶片13，所述壳体1内位于所述套筒叶片13的外侧设置有凸台14，且所述凸台14与所述套筒叶片13之间留有间隙，所述凸台14与所述套筒叶片13将所述壳体1分割为上腔和下腔，所述腔内设置有分子筛挡板15，所述分子筛挡板15上开设有若干气体流通孔16，所述分子筛挡板15位于所述凸台14的顶端且覆盖于套筒叶片13的上方，所述分子筛挡板15与所述上腔内壁之间形成的空腔内放置有若干球形分子筛17。

具体应用时，倒锥台形套筒11为入口小、出口大的结构形状，螺旋叶片12形状为螺旋状，因此叶片间的螺旋槽深度由入口至出口变浅，实现入口压力小流速大、出口压力大流速小，从而形成出入口压差，在出入口压差作用下，气流不断从下腔体沿着螺旋叶片间的螺旋槽从下往上运动，流过分子筛挡板15的气体流通孔16被分子筛17吸附，实现了自抽真空，从而保证了下腔体小于1Pa的低真空，同时还减少了气流在出口的返流。

此外，套筒叶片13与凸台14间有间隙(0.2mm以上)，以防止叶片与凸台干涉。而分子筛挡板15上有气体流通孔16，则能够保证下腔体流出的空气可流过分子筛挡板15被分子筛17吸附，且在吸附时，防止分子筛掉入套筒叶片13中，破坏自抽真空系统。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，本实用新型通过将倒锥台形套筒和螺旋叶片来构成套筒叶片，从而能够使得套筒叶片上叶片之间的螺旋槽深度由入口至出口变浅，实现入口压力小流速大、出口压力大流速小，进而形成出入口压差，而在出入口压差作用下，气流不断从凸台下方沿着螺旋叶片间的螺旋槽从下往上运动，被分子筛吸附，实现了自抽真空，保证了壳体小于1Pa的低真空，同时还减少了气流在出口的返流，避免了空气倒流进去飞轮储能装置内，造成设备运行出现故障的情况发生，有效的保证了设备运行的安全性和稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种飞轮储能装置，包括壳体、飞轮以及双向电机，所述飞轮与所述双向电机设置于所述壳体内，且所述飞轮与所述双向电机连接，其特征在于：所述飞轮由飞轮转子和套筒叶片构成，所述套筒叶片包括倒锥台形套筒，所述倒锥台形套筒过盈装配于所述飞轮转子上，且所述倒锥台形套筒外侧设置有螺旋叶片，所述壳体的侧壁与所述套筒叶片之间设置有凸台，所述凸台与所述套筒叶片之间留有间隙，所述壳体内位于所述凸台的上方设置有分子筛。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述壳体包括外壳、顶盖和底座，所述底座的顶端设置有外壳，所述外壳的顶端设置有顶盖。

3.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述飞轮转子的顶端和底端分别通过轴承与所述壳体连接。

4.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述双向电机包括电机转子和电机定子，所述电机转子连接于所述飞轮转子的外壁，所述电机定子包覆于所述飞轮转子的外侧。

5.根据权利要求1所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述分子筛为球形分子筛。

6.根据权利要求5所述的飞轮储能装置，其特征在于，还包括分子筛挡板，所述分子筛挡板位于所述球形分子筛与所述套筒叶片之间，且所述分子筛上开设有若干气体流通孔。

7.根据权利要求6所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述分子筛挡板为工字形结构，且该工字形结构的底端放置于所述凸台上，该工字形结构的中部通道与所述套筒叶片的位置对应，该工字形结构的顶端与所述壳体的顶端相抵；且，所述气体流通孔位于该工字形结构的侧面。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的飞轮储能装置，其特征在于，所述倒锥台形套筒与所述螺旋叶片为一体成型结构。

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