CN220586051U - 一种磁悬浮飞轮储能转子系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁悬浮飞轮储能转子系统，包括中空转子、机壳、冷却媒介循环装置、密封组件；机壳的顶壁设有通孔；中空转子设置于机壳内，中空转子的顶部设置有与通孔对应的第一开口；冷却媒介循环装置固定于机壳的外部，包括经由通孔和第一开口伸入中空转子的内部的输入管，以向中空转子内部输入冷却媒介；密封组件可转动的连接于中空转子的顶端，固定于机壳，且密封通孔和第一开口之间的空间，以与中空转子和机壳围成与机壳内部隔绝的冷却媒介的循环腔室。其有益效果是从转子的内部直接将工作部件产生的热量循环出去，提高了转子的散热效率；同时，不破坏机壳内部的真空环境，保证减少磁悬浮飞轮储能设备内部的风摩耗。

Description

一种磁悬浮飞轮储能转子系统

技术领域

本实用新型涉及飞轮储能冷却技术领域，尤其涉及一种磁悬浮飞轮储能转子系统。

背景技术

对于功率较大的飞轮储能系统，其产生的热量较大，在飞轮工作时需要对内部的电机定子、转子及轴承等进行散热，且现有技术中飞轮一般转速较高，转子风摩耗也非常大，为降低风摩耗，飞轮内部需要抽真空。

电机定子为静止件且靠近机壳，因此定子的冷却较容易，而磁悬浮飞轮储能转子相对机壳会产生位移，该类转子产生的热量主要由转子外表面依次经过定子和机壳向外辐射或者传递给其他冷却媒介进行间接冷却；有研究结果表明，可以从转子内部直接进行散热，但仅仅针对转子相对机壳的位置不变的情形，不适合对磁悬浮飞轮储能转子进行散热，导致磁悬浮飞轮储能转子的散热效率非常低，电机损耗大，间接影响飞磁悬浮飞轮储能装置的运行。

因此，亟需建立一种关于磁悬浮飞轮储能转子的高效冷却方式，以解决上述存在技术问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，其解决了磁悬浮飞轮储能转子冷却效率低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

第一方面，本实用新型实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，

包括中空转子、机壳、冷却媒介循环装置、密封组件；所述机壳的顶壁设有通孔；所述中空转子设置于所述机壳内，所述中空转子的顶部设置有与所述通孔对应的第一开口；所述冷却媒介循环装置固定于所述机壳的外部，包括经由所述通孔和所述第一开口伸入所述中空转子的内部的输入管，以向所述中空转子内部输入冷却媒介；所述密封组件可转动的连接于所述中空转子的顶端，固定于所述机壳，且密封所述通孔和所述第一开口之间的空间，以与所述中空转子和所述机壳围成与所述机壳内部隔绝的冷却媒介的循环腔室。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述密封组件包括动密封件和柔性连接件；所述动密封件活动密封套接于所述中空转子顶端的侧壁上；所述柔性连接件套接于所述动密封件的外部，所述柔性连接件一端密封接于所述动密封件，另一端密封接于所述通孔的边缘。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述动密封件包括静止部和旋转部；所述静止部固定套设于所述中空转子所述一端的外壁上；所述旋转部活动密封套接于所述静止部的外壁上；所述柔性连接件的所述一端密封接于所述旋转部。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述旋转部与所述静止部之间填充有黏弹性流体材料。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述中空转子的内壁上设置有散热翅片。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述冷却媒介循环装置还包括输出管和密封盖；所述密封盖密封盖设于所述通孔处；所述输入管和所述输出管均穿设于所述密封盖；所述输出管连通所述循环腔室，以回收从所述中空转子内部回流的冷却媒介。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述冷却媒介循环装置还包括循环泵和散热器；所述循环泵连通所述输入管和所述输出管；所述散热器连通设置于所述循环泵的一侧。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，还包括电机定子和电机转子；所述电机转子套设于所述中空转子外侧；所述电机定子套设于所述电机转子外侧；所述电机定子固定接于所述机壳内侧。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，所述冷却媒介为具备导热性能的流体物质。

可选地，所述磁悬浮飞轮储能转子系统，用于磁悬浮式飞轮储能设备中。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种磁悬浮飞轮储能转子系统，由于在中空转子的一端和机壳之间设置密封组件，针对磁悬浮飞轮储能设备中储能转子悬浮的工作状态，配合飞轮储能转子的中空设置方式，形成了一个独立对外连通的腔室，专门用于冷却媒介循环装置循环冷却媒介，即从转子的内部直接将转子及与转子直接接触的工作部件产生的热量循环出去，提高了转子的散热效率；同时，不破坏机壳内部的真空环境，保证减少磁悬浮飞轮储能设备内部的风摩耗；相对于现有技术而言，其可以提高磁悬浮飞轮储能转子的冷却效率。

另外，密封组件中在动密封件和机壳之间采用柔性连接件，在磁悬浮飞轮储能转子加速或减速过程中，在转子旋转的中心轴向起到柔性矫正的作用，减少转子加速或减速过程中对相邻工作部件的磨损。

附图说明

图1为本实用新型的一种磁悬浮飞轮储能转子系统的实施例1的剖面结构示意图；

图2为图1中的一种磁悬浮飞轮储能转子系统中冷却媒介的循环路线示意图；

图3为本实用新型的一种磁悬浮飞轮储能转子系统的另一种剖面结构示意图。

【附图标记说明】

1：中空转子；11：第一开口；12：散热翅片；2：机壳；21：通孔；3：冷却媒介循环装置；31：输入管；32：输出管；33：密封盖；34：循环泵；35：散热器；4：密封组件；41：动密封件；411：静止部；412：旋转部；42：柔性连接件；5：电机定子；6：电机转子；7：磁悬浮件；8：飞轮腔室；9：循环腔室；10：飞轮转子。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

本实用新型实施例提出的一种磁悬浮飞轮储能转子系统，针对磁悬浮飞轮储能转子冷却效率低的技术问题，在中空转子的一端和机壳之间设置密封组件，针对磁悬浮飞轮储能设备中储能转子悬浮的工作状态，配合飞轮储能转子的中空设置方式，形成了一个独立对外连通的腔室，专门用于冷却媒介循环装置循环冷却媒介，即从转子的内部直接将转子及与转子直接接触的工作部件产生的热量循环出去，提高了转子的散热效率；同时，不破坏机壳内部的真空环境，保证减少磁悬浮飞轮储能设备内部的风摩耗；相对于现有技术而言，其可以提高磁悬浮飞轮储能转子的冷却效率。

另外，密封组件中在动密封件和机壳之间采用柔性连接件，在磁悬浮飞轮储能转子加速或减速过程中，在转子旋转的中心轴向起到柔性矫正的作用，减少转子加速或减速过程中对相邻工作部件的磨损。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1：

参照图1，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，包括中空转子1、机壳2、冷却媒介循环装置3、密封组件4，机壳2的顶壁设有通孔21，中空转子1设置于机壳2内，中空转子1的顶部设置有与通孔21对应的第一开口11，冷却媒介循环装置3固定于机壳2的外部，冷却媒介循环装置3设置有输入管31，输入管31经由通孔21和第一开口11伸入中空转子1的内部，以向中空转子1内部输入冷却媒介；密封组件4可转动的连接于中空转子1的顶端，同时密封组件4固定于机壳2上，密封组件4用于密封通孔21和第一开口11之间的空间，在保证转子正常转动工作的同时，密封组件4与中空转子1、机壳2围成与机壳2内部的飞轮腔室8隔绝的冷却媒介的循环腔室9，使冷却媒介在循环腔室9中循环，从而直接带走中空转子1及其周围部件工作中产生的热量，提高了热交换的效率；同时，保证了磁悬浮飞轮储能的飞轮腔室8为真空环境，减少磁悬浮飞轮储能设备内部的风摩耗。

参照图1，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，密封组件4包括动密封件41和柔性连接件42，动密封件41活动密封套接于中空转子1顶端的侧壁上，动密封件41可以为机械密封或磁流体密封等，满足中空转子1的动密封条件即可，优选磁流体密封；柔性连接件42套接于动密封件41的外部，柔性连接件42一端密封接于动密封件41的外侧，另一端密封接于通孔21的边缘，这样，将机壳2内部隔绝成冷却媒介的循环腔室9与飞轮转子10工作腔室，互不影响。密封组件4中在动密封件41和机壳2之间采用柔性连接件42，在磁悬浮飞轮储能转子在磁悬浮件7的作用下加速或减速的过程中，在转子旋转的中心轴向起到柔性矫正的作用，减少转子加速或减速过程中对相邻工作部件的磨损。其中，动密封件41和柔性连接件42均为金属制成材料，具备密封性和一定的刚性。

参照图1，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，为了进一步加强动密封件41的密封效果，动密封件41包括静止部411和旋转部412，静止部411固定套设于中空转子1一端的外壁上，旋转部412活动密封套接于静止部411的外壁上，柔性连接件42的一端密封接于旋转部412，当中空转子1转动时，带动静止部411相对于旋转部412转动，旋转部412与柔性连接件42相对静止，在旋转部412与静止部411之间填充有黏弹性流体材料，例如磁流体材料。

参照图1，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，为了进一步提高换热效率，在中空转子1的内壁上设置有散热翅片12，增加了与冷却媒介热交换的面积，散热翅片12可以为螺旋形或交错设置的凸起等形状。

参照图1，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，为了促进冷却媒介的循环，冷却媒介循环装置3还包括输出管32和密封盖33，密封盖33密封盖33设于机壳2的通孔21处，用于密封循环腔室9，输入管31和输出管32均穿设于密封盖33，输出管32连通循环腔室9，以从循环腔室9的一端(与中空转子1底部相对)回收从中空转子1内部回流的冷却媒介。

参照图1、图2和图3，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，为了进一步促进冷却媒介的循环效率，冷却媒介循环装置3还包括循环泵34和散热器35，循环泵34连通输入管31和输出管32，散热器35连通设置于循环泵34的一侧。

整个冷却媒介循环线路为：首先由循环泵34将冷却媒介沿着输入管31泵入中空转子1内，冷却媒介吸收热量(来自中空转子1、飞轮转子10、电机转子6等)后途经密封组件4、机壳2的通孔21进入输出管32；然后，输出管32将吸收热量的冷却媒介循环至散热器35，进行散热，散热后的冷却媒介再次由循环泵34泵入空转子内，进入下一次冷却循环中。其中冷却媒介为具备导热性能的流体物质，例如水、油、空气以及导热性能好的轻质气体等。

参照图1、图2和图3，本实施例提供一种磁悬浮飞轮储能转子系统，为了进一步提高中空转子1和飞轮转子10的冷却效率，电机定子5固定接于机壳2内侧，即电机定子5贴合机壳2设置，便于中空转子1和电机转子6通过电机定子5和机壳2向外辐射热量，辅助冷却媒介循环装置3进行散热，效率更高。

最后，值得强调的是，本实用新型提供的磁悬浮飞轮储能转子系统适用于磁悬浮式飞轮储能设备中，既能达到对磁悬浮飞轮储能转子的高效冷却，又能保证内部真空的运行环境，一举两得。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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该特征。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

包括中空转子(1)、机壳(2)、冷却媒介循环装置(3)和密封组件(4)；

所述机壳(2)的顶壁设有通孔(21)；

所述中空转子(1)设置于所述机壳(2)内，所述中空转子(1)的顶部设置有与所述通孔(21)对应的第一开口(11)；

所述冷却媒介循环装置(3)固定于所述机壳(2)的外部，包括经由所述通孔(21)和所述第一开口(11)伸入所述中空转子(1)的内部的输入管(31)，以向所述中空转子(1)内部输入冷却媒介；

所述密封组件(4)可转动的连接于所述中空转子(1)的顶端，固定于所述机壳(2)，且密封所述通孔(21)和所述第一开口(11)之间的空间，以与所述中空转子(1)和所述机壳(2)围成与所述机壳(2)内部隔绝的冷却媒介的循环腔室(9)。

2.如权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述密封组件(4)包括动密封件(41)和柔性连接件(42)；

所述动密封件(41)活动密封套接于所述中空转子(1)顶端的侧壁上；

所述柔性连接件(42)套接于所述动密封件(41)的外部，所述柔性连接件(42)一端密封接于所述动密封件(41)，另一端密封接于所述通孔(21)的边缘。

3.如权利要求2所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述动密封件(41)包括静止部(411)和旋转部(412)；

所述静止部(411)固定套设于所述中空转子(1)所述一端的外壁上；

所述旋转部(412)活动密封套接于所述静止部(411)的外壁上；

所述柔性连接件(42)的所述一端密封接于所述旋转部(412)。

4.如权利要求3所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述旋转部(412)与所述静止部(411)之间填充有黏弹性流体材料。

5.如权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述中空转子(1)的内壁上设置有散热翅片(12)。

6.如权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述冷却媒介循环装置(3)还包括输出管(32)和密封盖(33)；

所述密封盖(33)密封盖设于所述通孔(21)处；

所述输入管(31)和所述输出管(32)均穿设于所述密封盖(33)；

所述输出管(32)连通所述循环腔室(9)，以回收从所述中空转子(1)内部回流的冷却媒介。

7.如权利要求6所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述冷却媒介循环装置(3)还包括循环泵(34)和散热器(35)；

所述循环泵(34)连通所述输入管(31)和所述输出管(32)；

所述散热器(35)连通设置于所述循环泵(34)的一侧。

8.如权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

还包括电机定子(5)和电机转子(6)；

所述电机转子(6)套设于所述中空转子(1)外侧；

所述电机定子(5)套设于所述电机转子外侧；

所述电机定子(5)固定接于所述机壳(2)内侧。

9.如权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

所述冷却媒介为具备导热性能的流体物质。

10.如权利要求1-9任一所述的磁悬浮飞轮储能转子系统，其特征在于：

用于磁悬浮式飞轮储能设备中。