CN220586115U - 一种飞轮储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞轮储能散热的技术领域，具体为一种飞轮储能系统。本实用新型提供一种飞轮储能系统，包括冷却模块、导热核心件和中空转轴，所述导热核心件的一端与位于所述中空转轴外的所述冷却模块连接，所述导热核心件伸入所述中空转轴内。本实用新型增强了飞轮储能系统散热能力，同时具有低损耗、可实施性强，成本低的优点。

Description

一种飞轮储能系统

技术领域

本实用新型涉及飞轮储能散热的技术领域，具体为一种飞轮储能系统。

背景技术

对于充放电功率较大的飞轮储能系统，为减少飞轮储能系统工作时的摩擦损耗，提升储能效率，需为所述飞轮转子所在的腔室提供真空环境，同时为了发挥飞轮储能系统可以大功率充放电的优势，飞轮储能系统内配有大功率电机，所述电机转子与所述飞轮转子装配在一起且同时处在真空环境下，所述电机定子为静止件且靠近所述机壳，所述电机转子只能依靠辐射传热，因而散热困难，传热效率低，是制约电机功率密度的主要因素，会导致所述电机转子的温升过高，影响电机性能，降低整个飞轮储能系统长期运行的可靠性。

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飞轮储能系统，其解决了电机在真空环境下散热困难的技术问题。

(二)技术方案

本实用新型提供一种飞轮储能系统，包括冷却模块、导热核心件和中空转轴，导热核心件的一端与位于中空转轴外的冷却模块连接，导热核心件伸入中空转轴内。

可选地，所述导热核心件为杆件，沿所述导热核心件轴向间隔设置有多根第一翅片，所有所述第一翅片的远离所述导热核心件的一端与所述中空转轴的内壁有间隔。

可选地，所述中空转轴的内壁上轴向间隔设置多根所述第二翅片，所述第二翅片的远离所述中空转轴的内壁的端部与所述导热核心件有间隔。

可选地，第一翅片和第二翅片均垂直于导热核心件，并且所有第一翅片和第二翅片沿导热核心件的轴向交错分布。

可选地，第一翅片和第二翅片彼此间隔。

可选地，导热核心件、第一翅片和第二翅片的材料为金属铜或者金属铝；

第一翅片以半环形形式套接在导热核心件，第二翅片以半环形形式安装在中空转轴的内壁上。

可选地，所述冷却模块包括风冷散热器，所述导热核心件端部插入风冷散热器内部，风冷散热器中风扇对导热核心件吹风散热；或者所述冷却模块包括液体散热器，所述导热核心件端部插入液体散热器中或液体散热器的冷却液的管道中，依靠冷却液的流动带走导热核心件的热量。

可选地，还包括机壳，中空转轴可转动的安装在机壳内部上端，中空转轴和机壳之间形成真空腔室，中空转轴通过动密封件与机壳转动连接。

可选地，还包括电机转子和飞轮转子，电机转子嵌设在中空转轴的外周面上，电机定子固定连接在机壳上并套设在电机转子外与之对应；

飞轮转子与中空转轴纵向装配在一起，飞轮转子与机壳内部下端转动连接。

可选地，中空转轴的下壁和侧壁与机壳构成真空腔室，真空腔室内部设有轻质气体。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种飞轮储能系统，由于采用中空转轴内部沿轴向设有真空腔室，中空转轴可转动的安装在机壳内部上端，纵向设置的导热核心件悬挂于真空腔室内并贯穿机壳与冷却模块相对应连接。相对于现有技术而言，本实用新型依靠中空转轴将热量传递给飞轮储能系统外部的冷却模块，增强了飞轮储能系统散热能力，同时具有低损耗、可实施性强，成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型一种飞轮储能系统示意图；

图2为本实用新型导热核心件与风冷散热器12连接示意图；

图3为本实用新型导热核心件与液体散热器13连接示意图；

附图标记说明

1：冷却模块；2：导热核心件；3：中空转轴；4：第一翅片；5：第二翅片；6：电机转子；7：电机定子；8：机壳；9：飞轮转子；10：动密封件；11：真空腔室；12：风冷散热器；13：液体散热器。

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。

一种飞轮储能系统，包括冷却模块、导热核心件和中空转轴，导热核心件的一端与位于中空转轴外的冷却模块连接，导热核心件伸入中空转轴内。同现有的飞轮储能系统转子只能依靠辐射传热的冷却方式相比，本新型飞轮储能系统的转子处于真空环境中，中空转轴与机壳之间依靠动密封密封，在飞轮储能系统储能/释能过程中，电机转子产生的热量首选传递给中空转轴，中空转轴在通过对流的方式将热量传热给导热核心件，导热核心件将热量传递给飞轮储能系统外部的冷却模块，冷却模块及时带走导热核心传递过来的热量。解决了现有技术中飞轮储能系统电机转子在真空环境下散热困难的问题，增强了飞轮储能系统转子的散热能力，同时具有低损耗、可实施性强，成本低的优点，实现了转子温度的有效降低，进一步提高了电机的功率密度，提升飞轮储能系统可靠性。

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所示，一种飞轮储能系统，包括冷却模块1、导热核心件2和中空转轴3，导热核心件2的一端冷却模块1连接，冷却模块1位于中空转轴3外部，冷却模块1可以座落与机壳8上，也可以与机壳8有间隙；导热核心件2沿着导杆方向大部分伸入中空转轴3内，便于接收中空转轴3内的热量。

参照图1所示，导热核心件2为杆件，可以传导热量。沿导热核心件2轴向间隔设置有多根第一翅片4，所有第一翅片4的远离导热核心件2的一端与中空转轴3的内壁有间隔，能够保证中空转轴3旋转的过程中，第一翅片4与中空转轴3之间不发生干涉。

参照图1所示，中空转轴3的内壁上设轴向间隔设置多根所述第二翅片5，第二翅片5的远离中空转轴3的内壁的端部与导热核心件2有间隔，能够保证中空转轴3旋转的过程中，第二翅片5与中空转轴3之间不发生干涉。

参照图1所示，第一翅片4垂直于导热核心件2，第二翅片5垂直于导热核心件2，第一翅片4和第二翅片5相互平行。所有第一翅片4和第二翅片5沿导热核心件2的轴向交错分布，便于对流散热。

参照图1所示，第一翅片4和第二翅片5彼此间隔，间隔设置对流散热效果更佳。

参照图1所示，导热核心件2、第一翅片4和第二翅片5的材料为导热系数较高的材料，比如金属铜或者金属铝，金属铜和铝导热效果比较好，便于传热。

第一翅片4以半环形形式套接在导热核心件2，两个半环形相互对接，形成完整的环形。第二翅片5以半环形形式安装在中空转轴3的内壁上。

参照图2所示，冷却模块1包括风冷散热器12或液体散热器13。

导热核心件2端部插入风冷散热器12内部，风冷散热器12中风扇对导热核心件2吹风散热。

导热核心件2端部插入液体散热器13或液体扇热器的冷却液的管道中，依靠冷却液的流动带走导热核心件2的热量。

也可以采用自然对流方式对导热核心件2端部散热。

参照图1所示，飞轮储能系统还包括机壳8，中空转轴3可转动的安装在机壳8内部上端，中空转轴3可在机壳8内转动。

中空转轴3和机壳8之间形成真空腔室11，中空转轴3通过动密封件10与机壳8转动连接，通多动密封保证腔室内处于真空环境，隔绝外界环境。真空腔室11内部设有轻质气体，例如氦气、氢气等。不仅可以增强中空转轴3与导热核心件2之间的传热，而且可以减少中空转轴3在旋转时引起的摩擦损耗。

参照图1所示，还包括电机转子6和飞轮转子9，电机转子6嵌设在中空转轴3的外周面上，电机转子6可以随着中空转轴3转动，电机定子7固定连接在机壳8上并套设在电机转子6外与之对应。

飞轮转子9与中空转轴3纵向装配在一起，飞轮转子9与机壳8内部下端转动连接。

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 (9)

1.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括冷却模块(1)、导热核心件(2)和中空转轴(3)，所述导热核心件(2)的一端与位于所述中空转轴(3)外的所述冷却模块(1)连接，所述导热核心件(2)伸入所述中空转轴(3)内；

所述导热核心件(2)为杆件，沿所述导热核心件(2)轴向间隔设置有多根第一翅片(4)，所有所述第一翅片(4)的远离所述导热核心件(2)的一端与所述中空转轴(3)的内壁有间隔。

2.根据权利要求1所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述中空转轴(3)的内壁上轴向间隔设置多根第二翅片(5)，所述第二翅片(5)的远离所述中空转轴(3)的内壁的端部与所述导热核心件(2)有间隔。

3.根据权利要求2所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述第一翅片(4)和所述第二翅片(5)均垂直于所述导热核心件(2)，并且所有所述第一翅片(4)和所述第二翅片(5)沿所述导热核心件(2)的轴向交错分布。

4.根据权利要求3所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述第一翅片(4)和所述第二翅片(5)彼此间隔。

5.根据权利要求4所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述导热核心件(2)、所述第一翅片(4)和所述第二翅片(5)的材料为金属铜或者金属铝；

所述第一翅片(4)以半环形形式套接在导热核心件(2)，所述第二翅片(5)以半环形形式安装在中空转轴(3)的内壁上。

6.根据权利要求5所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述冷却模块(1)包括风冷散热器(12)，所述导热核心件(2)端部插入风冷散热器(12)内部，风冷散热器(12)中风扇对导热核心件(2)吹风散热；或者所述冷却模块(1)包括液体散热器(13)，所述导热核心件(2)端部插入液体散热器(13)中或液体散热器(13)的冷却液的管道中，依靠冷却液的流动带走导热核心件(2)的热量。

7.根据权利要求6所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，还包括机壳(8)，所述中空转轴(3)可转动的安装在所述机壳(8)内部上端，所述中空转轴(3)和所述机壳(8)之间形成真空腔室(11)，所述中空转轴(3)通过动密封件(10)与所述机壳(8)转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，还包括电机转子(6)和飞轮转子(9)，所述电机转子(6)嵌设在所述中空转轴(3)的外周面上，电机定子(7)固定连接在所述机壳(8)上并套设在所述电机转子(6)外与之对应；

所述飞轮转子(9)与所述中空转轴(3)纵向装配在一起，所述飞轮转子(9)与所述机壳(8)内部下端转动连接。

9.根据权利要求8所述的一种飞轮储能系统，其特征在于，所述中空转轴(3)的下壁和侧壁与所述机壳(8)构成真空腔室(11)，所述真空腔室(11)内部设有轻质气体。