飞轮储能器的散热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种飞轮储能器的散热系统，所述飞轮储能器由壳体与内部盘式电机组成，所述壳体为真空密封结构，壳体上下部分别设置有上油腔与下油腔，壳体内至少包含一组飞轮，飞轮的中心轴为中空芯轴，中央设置有轴孔，轴孔连通上油腔与下油腔；油箱设置在壳体外部，油箱通过上油管连通至上油腔，通过回油管连通至下油腔，回油管上安装有第三阀门、油泵与散热器。本实用新型专利技术通过轴孔对转子进行冷却降温，可以及时带走高速旋转的转子的大量热量，确保飞轮储能器的安全稳定运行。部分冷却油可以对上下轴承与定子盘进行及时散热，也可以对轴承进行润滑，保证了关键部件的可靠工作，同时可以避免低压使泵产生汽蚀等缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力设备领域，尤其是一种飞轮储能器的散热系统。
技术介绍
飞轮储能系统作为化学电池和超级电容器的一种替代产品，具有寿命长、维护量小、高效率和高功率的优点。飞轮储能依靠旋转的飞轮转子惯性把电能转换为动能储存起来，在停电的情况下实现不间断电源供给。飞轮长期高速旋转时，转子的发热量较大，在大电流集中放电的情况下，定子发热量较大，如果热量不能够及时散出，过高的温度就会对定子和转子产生损害，导致整个机器损坏。同时，飞轮储能器作为一种高速旋转的机械装置，轴承系统是其关键部件，轴承的润滑和散热效果的好坏也是整个系统能否可靠运行的关键。现有飞轮储能器的散热方法，通常设计为流体泵驱动散热液在循环系统里流动并进行热交换，但是散热区域非常有限，不能同时兼顾转子、定子与轴承的散热。而且为了减少高速旋转飞轮因空气摩擦带来的能量损失，飞轮一般放置在真空或者气压较小的密闭容器中，真空环境中的循环系统工作压力非常小，泵的进口压力过小导致泵无法正常工作，并且也容易产生汽蚀，后果是散热液供给不足导致设备过热烧坏。
技术实现思路
本申请人针对上述现有飞轮储能器散热不能兼顾各部件、泵的进口压力小不能正常工作，容易产生汽蚀无法散热等缺点，提供一种结构合理的飞轮储能器的散热系统，从而不仅可以对定子、转子、和轴承这些关键部件均进行散热，同时也能兼顾轴承的润滑。本技术所采用的技术方案如下:一种飞轮储能器的散热系统，所述飞轮储能器由壳体与内部盘式电机组成，所述壳体为真空密封结构，壳体上下部分别设置有上油腔与下油腔，壳体内至少包含一组飞轮，飞轮的中心轴为中空芯轴，中央设置有轴孔，轴孔连通上油腔与下油腔；油箱设置在在壳体外部，油箱通过上油管连通至上油腔，通过回油管连通至下油腔，回油管上安装有第三阀门、油泵与散热器。作为上述技术方案的进一步改进:在上轴承座内，位于上轴承上方，设置有上密封件，将上油腔分隔为上轴孔腔与上轴承腔；在下轴承座内，位于下轴承下方，设置有下密封件，将下油腔分隔为下轴承腔与下轴孔腔；上轴孔腔、下轴孔腔与轴孔相连通，上轴孔腔与上油管相连通，下轴孔腔与第一回油管相连通；上轴承腔、下轴承腔与容器内腔相连通，下轴承腔与回油管相连通。上密封件采用迷宫密封，可以允许部分油通过密封到达上轴承；下密封件具有足够的密封度，使下轴孔腔内外有足够的压力差。所述壳体由筒体、上盖板与下盖板组成并密封连接，上盖板和下盖板中央分别固定有上轴承座和下轴承座，上轴承镶嵌在上轴承座内形成上油腔，下轴承镶嵌在下轴承座内形成下油腔。下飞轮下表面布置有磁场方向和强度相同的环形的上永磁体，下盖板上面也布置有磁场方向和强度相同的环形的下永磁体。轴向相对，并且磁体互斥，构成了轴向的永磁轴承，承载了整个转子的重量。在定子盘上表面设置有散热盘，散热盘表面上设置有曲折环绕的曲线状流道，散热盘上方承接油箱下方设置的散热进油管，散热盘通过下方的散热出油管连通至下油腔。定子盘使用导热但非导电材料。若下油腔压力小于油泵的进口压力，打开真空阀门，允许空气进入增大油压防止汽蚀。本技术的有益效果如下:本技术通过轴孔对转子进行冷却降温，可以及时带走高速旋转的转子的大量热量，确保飞轮储能器的安全稳定运行。通过密封件的设置将该回路与真空腔体隔离，可以保证泵的进口具有充分的进口压力，并且避免低压使泵产生汽蚀等缺陷。本技术的部分冷却油同时流经上下轴承，既可以对上下轴承进行散热，也可以对其进行润滑，保证了关键部件轴承的可靠工作。本技术利用流经轴承的部分冷却油，也可以对定子盘进行及时散热。针对经常会出现大电流集中放电的特殊工作机型，通过设置独立散热油管与散热盘，对定子进行单独散热，确保定子的稳定工作。对于一些在工作中可以暂时降低容器真空度的机型，本技术设立了容器真空度调节措施，以暂时降低容器的真空度，使泵的进口压力增大，避免泵的汽蚀，使泵正常工作，从而及时把油从下面的空腔抽回到油箱。【附图说明】图1为本技术的中剖图。图2为本技术的散热盘的俯视图。图3为本技术实施例二的中剖图。图4为图3中的A部放大图。图5为图3中的B部放大图。图中:1、筒体；2、上盖板；3、上轴承座；4、上轴承；5、中心轴；6、轴孔；7、下轴承；8、下轴承座；9、下盖板；10、真空泵；11、上飞轮；12、上永磁环；13、定子盘；14、固定环；15、下永磁环；16、下飞轮；17、上永磁体；18、下永磁体；21、上油腔；22、第一阀门；23、上油管；24、油箱；25、散热进油管；26、第二阀门；27、散热盘；28、滤油器；29、散热器；30、散热出油管；31、第三阀门；32、回油管；33、油泵；34、下油腔；35、真空阀门；36、第四阀门；37、流道；38、第二油泵；41、上轴孔腔；42、上密封件；43、上轴承腔；44、下轴承腔；45、下密封件；46、下轴孔腔；47、第一回油管；48、分隔片。【具体实施方式】下面结合附图，说明本技术的【具体实施方式】。实施例一:如图1所示，本技术的飞轮储能器由壳体与内部盘式电机组成，盘式电机的转子与飞轮合二为一，盘式电机可作为电动机，推动飞轮转动；也可作为发电机，被飞轮驱动，产生电能。壳体由筒体1、上盖板2与下盖板9组成，上盖板2和下盖板9中央分别固定有上轴承座3和下轴承座8，上轴承4镶嵌在上轴承座3内形成上油腔21，下轴承7镶嵌在下轴承座8内形成下油腔34。壳体的材料可以是钢、铝、塑料、玻璃钢、碳纤维、混凝土以及其组合等具有一定强度的材料。为了减少飞轮储能器转动时的空气阻力，筒体1、上盖板2、下盖板9、上轴承座3和下轴承座8之间的连接都是密封的，因而整个容器壳体是密封的，并且配置有真空泵10，真空泵10的吸气管连通容器。工作时，依靠真空泵10来保持容器内腔的真空度。壳体内至少包含一组飞轮，飞轮由上飞轮11和下飞轮16组成，固定在中心轴5上，中心轴5为中空芯轴，中央设置有轴孔6，轴孔6连通上油腔21与下油腔34。上下飞轮的材料是导磁性材料，例如钢或者其它材料如铁、镍、钴等。上飞轮11下表面沿着外缘布置着一圈环形的上永磁环12，相邻磁体的磁场方向相反；下飞轮16上表面沿着外缘布置着一圈环形的下永磁环15，相邻磁体的磁场方向相反。上下位置相对的永磁体为异性磁体，相互吸引，组成一对；两组永磁环由此形成了盘式电机的磁场。上下飞轮外缘之间相距一定距离，该距离正中布置有盘式电机的定子盘13，定子盘13里面布置了电机线圈，定子盘13固定在筒体I的内壁上的固定环14上。下飞轮16下表面布置有磁场方向和强度相同的环形的上永磁体17，下盖板9上面也布置有磁场方向和强度相同的环形的下永磁体18。上永磁体17和下永磁体18磁场强度相等，轴向相对，并且磁体互斥，构成了轴向的永磁轴承，承载了整个转子的重量。上轴承4和下轴承7固定着转子的径向位置。油箱24设置在在壳体外部，位于壳体上方一定的高度，油箱24通过上油管23连通至上油腔21，油箱24里的油在重力的作用下通过上油管23的两路分支，一路被导流至上轴承4，另一路被导流进入中心轴5的轴孔6内。上油管23上安装有第一阀门22。回油管32连通下油腔34与油箱24，回油管32上安装有第三阀门31、油泵33、散热器29与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞轮储能器的散热系统，所述飞轮储能器由壳体与内部盘式电机组成，其特征在于：所述壳体为真空密封结构，壳体上下部分别设置有上油腔（21）与下油腔（34），壳体内至少包含一组飞轮，飞轮的中心轴（5）为中空芯轴，中央设置有轴孔（6），轴孔（6）连通上油腔（21）与下油腔（34）；油箱（24）设置在在壳体外部，油箱（24）通过上油管（23）连通至上油腔（21），通过回油管（32）连通至下油腔（34），回油管（32）上安装有第三阀门（31）、油泵（33）与散热器（29）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文圣，崔小兵，李云飞，
申请(专利权)人：李文圣，
类型：新型
国别省市：江苏;32