[實用新型]一種飛輪儲能轉子散熱系統

有效

• 申請號: 202022925864.8
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN214506668U
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 王藝斐;王亮;戴興建;陳海生;胡東旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02K5/18;H02K5/20;H02K9/10;F28F1/24
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本實用新型公開了一種飛輪儲能轉子散熱系統，中空轉軸轉動支撐在真空殼體兩端，真空殼體內設置電動/發電一體機、飛輪和電磁軸承，電動/發電一體機、電磁軸承的轉子部件以及飛輪均固定設置在中空轉軸上，轉子冷卻罩設置在真空殼體的一端外側，熱管的主體部分伸入中空轉軸內，并形成為熱管的蒸發段，熱管的末端伸入轉子冷卻罩內，并形成為熱管的冷凝段。本實用新型在熱管蒸發段布置散熱翅片，利用熱管內工質從液態到氣態的轉變，將轉子內部熱量取出，采用循環泵排送氦氣對熱管蒸發段進行冷卻，并通過冷卻換熱器冷卻后循環。本實用新型具有換熱效率高，散熱量大的優點，可解決飛輪儲能真空轉子的散熱問題。

技術領域

本實用新型屬于能量儲存技術領域，涉及一種飛輪儲能系統，具體涉及熱管傳熱和真空條件下飛輪儲能系統的轉子散熱系統。

背景技術

申請號為CN201810915710.5的實用新型專利“一種真空環境中電機轉子的散熱裝置及散熱方法”公布了一種真空環境中電機轉子的散熱方法，通過對定子內表面添加黑鍍鉻鍍層，轉子外表面增加熱輻射型隔離涂層和熱反射型隔離涂層，增強轉子的輻射能力，強化定子的輻射吸收能力，在轉子兩個端面增加熱電轉換裝置，將轉子內產生的熱量轉化為能被定子側吸收的輻射能，從而降低轉子溫升。然而，這種方法和裝置通過強化在真空環境下熱輻射進行能量傳遞，由于輻射換熱溫差有限，其熱傳遞能力提高程度有限，不能完全滿足飛輪儲能系統轉子的散熱需求。

實用新型內容

針對現有飛輪儲能系統在真空環境下轉子散熱的難題，本實用新型的目的是提出一種飛輪儲能轉子散熱系統，可以不局限于真空輻射換熱的強化，在保持轉子大部分處于真空條件下，將轉子散熱部件和真空環境分離，為飛輪儲能系統轉子的散熱提供有效解決方案。

為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是：

一種飛輪儲能轉子散熱系統，包括真空殼體、轉動支撐在所述真空殼體兩端的中空轉軸以及設置在所述真空殼體內的電動/發電一體機、飛輪和電磁軸承，所述電動/發電一體機、電磁軸承的轉子部件以及所述飛輪均固定設置在所述中空轉軸上，其特征在于，

所述飛輪儲能轉子散熱系統還包括轉子冷卻罩、熱管、循環泵和冷卻換熱器，其中，所述轉子冷卻罩設置在所述真空殼體的一端外側，所述熱管的主體部分伸入所述中空轉軸內，并形成為所述熱管的蒸發段，所述熱管的末端伸入所述轉子冷卻罩內，并形成為所述熱管的冷凝段，所述冷凝段的外壁面上布置有散熱翅片，所述轉子冷卻罩、循環泵、冷卻換熱器的熱側通過管路連接形成一循環回路。

優選地，所述中空轉軸通過下徑向軸承、上徑向軸承限位并轉動支撐在所述真空殼體的兩端。

優選地，所述轉子冷卻罩布置在所述真空殼體上方，所述熱管的主體部分鑲嵌在所述中空轉軸內部。

優選地，所述熱管的主體部分與所述中空轉軸通過黏合、過盈配合、銅焊或錫焊連接，實現兩者的緊密貼合。

優選地，所述真空外殼與中空轉軸之間采用磁流體密封裝置進行密封，磁流體在磁場作用下形成多道液體O型密封環阻止泄漏。

本實用新型的飛輪儲能轉子散熱系統，其工作過程為：

所述飛輪儲能系統主要發熱部件處于真空殼體內，所述飛輪儲能系統儲/釋能過程中，在所述電動/發電一體機及電磁軸承處產生熱量，熱量沿中空轉軸和熱管壁面傳導到熱管蒸發段的液態工質，使液態工質氣化，氣態工質在熱管內向上流動到冷凝段，在冷凝段將熱量傳導到轉子冷卻罩內的換熱介質中。熱量被換熱介質吸收后經過冷卻換熱器排出。在冷凝段氣態工質冷凝成為液態工質，受重力或離心力作用，沿著熱管內壁向下流動到熱管的蒸發段，達到降低轉子溫度，保證飛輪儲能系統安全穩定運行的目的。

優選地，所述真空殼體的外部安裝一真空泵，所述真空泵的進氣口與所述真空殼體連通。

優選地，所述熱管為旋轉熱管，所述旋轉熱管的工作溫度為-50℃至300℃。