飞轮储能系统中的新型冷却系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种飞轮储能系统中的新型冷却系统，包括一飞轮系统以及密封容器，飞轮系统包括带有转子的飞轮单元和转子进行磁作用的定子，飞轮单元由上机械轴承、下机械轴承围绕其竖直轴旋转，上机械轴承、下机械轴承所在的容器壁外设有上冷却单元和下冷却单元，上冷却单元、下冷却单元由散热器和佩尔捷效应冷却模块组成，其佩尔捷效应冷却模块与上机械轴承、下机械轴承热接触，上冷却单元、下冷却单元分别与供电单元连接，飞轮系统与密封容器的底部之间设有磁轴承，密封容器上设有一密封直通孔，定子由电源连接线通过密封直通孔与外部的电力电子驱动器相连接。其能够延长轴承系统的寿命，具有尺寸小、能够长期可靠运行、容易维护、成本低等。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种飞轮储能系统中的新型冷却系统，尤其是指使用了专门的轴 承冷却系统的飞轮储能系统。
技术介绍
飞轮储能系统因其优越的性能和更长的使用寿命而成为蓄电池的替代品。然而， 飞轮储能系统的关键组件之一——轴承系统限制了飞轮储能系统的寿命。轴承系统的配 置方式主要有以下三种机械轴承、磁轴承、和复合轴承。机械轴承的成本要比磁轴承低得 多。如果设计合理，传递到轴承的载荷能够足够减少，以至于轴承系统的疲劳寿命和飞轮系 统的寿命相当。然而，机械轴承润滑剂的寿命有可能比飞轮系统的寿命短。降低轴承在运行时产 生的温度会延长润滑剂的寿命。在飞轮系统运行期间，机械轴承会产生明显的热量，从而温 度会大幅度上升。为了延长轴承寿命，这些热量必须被移除。为了减少空气阻力，高性能的 飞轮储能系统一般运行于真空容器中，但这为去除轴承上的热量带来了困难。因此需要一 种高效可靠、长寿命、低成本的轴承冷却系统。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种飞轮储能系统中的新型冷却系 统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种飞轮储能系统中的新型冷 却系统，包括一飞轮系统以及内部安装有飞轮系统的密封容器，所述飞轮系统包括带有转 子的飞轮单元和转子进行磁作用的定子，所述飞轮单元由上机械轴承、下机械轴承围绕其 竖直轴旋转，所述上机械轴承、下机械轴承所在的容器壁外设有上冷却单元和下冷却单元， 所述上冷却单元、下冷却单元由散热器和佩尔捷效应冷却模块组成，其佩尔捷效应冷却模 块与上机械轴承、下机械轴承热接触，所述上冷却单元、下冷却单元分别与供电单元连接， 所述飞轮系统与密封容器的底部之间设有磁轴承，所述密封容器上设有一密封直通孔，所 述定子由电源连接线通过密封直通孔与外部的电力电子驱动器相连接。为了维持容器内的真空度，进一步的所述密封容器内部与一外部的真空泵连接。在低速飞轮系统中，为了节约成本，同时容器内的摩擦，进一步的所述密封容器 内部充满氦气。为了将散热器上的热量吹走，进一步的降低轴承的温度，进一步的所述上冷却单 元和下冷却单元上设有一风扇。为了便于安装与拆卸，进一步的所述飞轮单元由两个钢结构的圆盘构成，所述两 圆盘同时过盈配合在铝质的圆管上。为了获得更好的冷却效果，提供轴承更低的温度，本技术还提供了另一种结 构，一种飞轮储能系统中的新型冷却系统，包括一飞轮系统以及内部安装有飞轮系统的密封容器，所述飞轮系统包括带有转子的飞轮单元和转子进行磁作用的定子，所述飞轮单元 由上机械轴承、下机械轴承围绕其竖直轴旋转，所述上机械轴承、下机械轴承设置于上轴承 架和下轴承架内，所述上轴承架和下轴承架嵌入于密封容器壁内，所述上轴承架和下轴承 架上设有上冷却单元和下冷却单元，所述上冷却单元、下冷却单元由散热器和佩尔捷效应 冷却模块组成，其佩尔捷效应冷却模块与上机械轴承、下机械轴承热接触，所述上冷却单 元、下冷却单元分别与供电单元连接，所述飞轮系统与密封容器的底部之间设有磁轴承，所 述密封容器上设有一密封直通孔，所述定子由电源连接线通过密封直通孔与外部的电力电 子驱动器相连接。为了维持容器内的真空度，进一步的所述密封容器内部与一外部的真空泵连接。在低速飞轮系统中，为了节约成本，同时容器内的摩擦，进一步的所述密封容器 内部充满氦气。为了将散热器上的热量吹走，进一步的降低轴承的温度，进一步的所述上冷却单 元和下冷却单元上设有一风扇。为了便于安装与拆卸，进一步的所述飞轮单元由两个钢结构的圆盘构成，所述两 圆盘同时过盈配合在铝质的圆管上。本技术的有益效果是能够延长轴承系统的寿命，并且具有尺寸小、能够长期 可靠运行、容易维护、成本低等优点。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的一种飞轮储能系统中的新型冷却系统装配图。图2是本技术的另一种飞轮储能系统中的新型冷却系统装配图。图中1、密封容器，2、飞轮单元；3、定子；4、上机械轴承；5、下机械轴承；6、散热 器；7、佩尔捷效应冷却模块；8、供电单元；9、磁轴承；10、密封直通孔；11、电源连接线；12、 电力电子驱动器；13、真空泵；14、风扇；15、上轴承架；16、下轴承架；17、直通管。具体实施方式如图1所示的一种飞轮储能系统中的新型冷却系统，包括一飞轮系统以及内部安 装有飞轮系统的密封容器1，其密封容器1保持真空或低压状态，来减小转子的空气摩擦， 而了维持容器1内的真空度，所述密封容器1内部与一外部的真空泵13连接，但对于在低 速飞轮系统中，为了节约成本，同时密封容器1内的摩擦，所述密封容器1内部可充满氦气， 从而不需再连接真空泵13。所述飞轮系统包括带有转子的飞轮单元2和转子进行磁作用的 定子3，所述飞轮单元2由两个钢结构的圆盘构成，所述两圆盘同时过盈配合在铝质的圆管 上，所述圆盘结构也可是其他结构的飞轮单元，如由复合材料构成的飞轮单元。在所述飞轮系统内部集成了电动机/发电机，其作用是电动机拖动飞轮加速旋转 存储能量，飞轮拖动发电机旋转释放能量。电动机/发电机的永磁磁铁阵列交错的安装在 飞轮圆盘上，永磁铁的外侧是固定永磁铁的紧固带，这些磁铁共同产生磁通来回穿越轴向 磁场气隙，定子安放在磁场气隙中，定子3由非磁性材料的多层绕组构成，飞轮旋转时，绕 组中感应出交流电势。定子3的导线穿过密封的直通管17连接到外部的驱动电动机/发电机的电力电子器件13上。为了支撑飞轮系统的径向支撑旋转，所述飞轮单元由上机械轴承4、下机械轴承5 围绕其竖直轴旋转，所述上机械轴承4、下机械轴承5所在的密封容器1壁外设有上冷却单 元和下冷却单元，所述上冷却单元、下冷却单元由带有散热片的散热器6和佩尔捷效应冷 却模块7组成，其佩尔捷效应冷却模块7与上机械轴承4、下机械轴承5热接触，佩尔捷效应 冷却模块7吸收轴承的热量并通过散热器6耗散。为了增加密封容器1内的轴承的冷却效 果，可在散热器6上设置风扇14，通过其把散热器6上的热量吹走，从而提高散热器6的效 率进一步降低上机械轴承4、下机械轴承5的温度。所述上冷却单元和下冷却单元的供电部 分通过导线与供电单元8连接。为了减少机械轴承的轴向载荷，所述飞轮系统与密封容器1的底部之间设有磁轴 承9，磁轴承9由产生轴向斥力的旋转磁铁和静止磁铁两部分组成，也可以选用其他磁铁代 替如电磁铁。除上述以外，本技术还提供了另一种飞轮储能系统中的新型冷却系统，包括 一飞轮系统以及内部安装有飞轮系统的密封容器1，所述飞轮系统包括带有转子的飞轮单 元2和转子进行磁作用的定子3，所述飞轮单元1由上机械轴承4、下机械轴承5围绕其竖 直轴旋转，所述上机械轴承4、下机械轴承5设置于上轴承架15和下轴承架16内，所述上 轴承架15和下轴承架16嵌入于密封容器1壁内，所述上轴承架15和下轴承架16上设有 上冷却单元和下冷却单元，所述上冷却单元、下冷却单元由带有散热片的散热器6和佩尔 捷效应冷却模块7组成，其佩尔捷效应冷却模块7与上轴承架15和下轴承架16热接触，所 述上冷却单元、下冷却单元分别与供电单元8连接，所述飞轮系统与密封容器1的底部之间 设有磁轴承9，所述密封容器1上设有一密封直通孔10，所述定子3由电源连接线通过密封 直通孔10与外部的电力电子驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞轮储能系统中的新型冷却系统，其特征是：所述飞轮储能系统中的新型冷却系统包括一飞轮系统以及内部安装有飞轮系统的密封容器（１），所述飞轮系统包括带有转子的飞轮单元（２）和转子进行磁作用的定子（３），所述飞轮单元（２）由上机械轴承（４）、下机械轴承（５）围绕其竖直轴旋转，所述上机械轴承（４）、下机械轴承（５）所在的容器壁外设有上冷却单元和下冷却单元，所述上冷却单元、下冷却单元由散热器（６）和佩尔捷效应冷却模块（７）组成，其佩尔捷效应冷却模块（７）与上机械轴承（４）、下机械轴承（５）热接触，所述上冷却单元、下冷却单元分别与供电单元（８）连接，所述飞轮系统与密封容器（１）的底部之间设有磁轴承（９），所述密封容器（１）上设有一密封直通孔（１０），所述定子（３）由电源连接线（１１）通过密封直通孔（１０）与外部的电力电子驱动器（１２）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文圣，
申请(专利权)人：苏州菲莱特能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[]