飛輪儲能器的散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種飛輪儲能器的散熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]飛輪儲能系統(tǒng)作為化學(xué)電池和超級電容器的一種替代產(chǎn)品，具有壽命長、維護(hù)量小、高效率和高功率的優(yōu)點(diǎn)。飛輪儲能依靠旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子慣性把電能轉(zhuǎn)換為動能儲存起來，在停電的情況下實(shí)現(xiàn)不間斷電源供給。飛輪長期高速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量較大，在大電流集中放電的情況下，定子發(fā)熱量較大，如果熱量不能夠及時散出，過高的溫度就會對定子和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生損害，導(dǎo)致整個機(jī)器損壞。同時，飛輪儲能器作為一種高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置，軸承系統(tǒng)是其關(guān)鍵部件，軸承的潤滑和散熱效果的好壞也是整個系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。
[0003]現(xiàn)有飛輪儲能器的散熱方法，通常設(shè)計為流體泵驅(qū)動散熱液在循環(huán)系統(tǒng)里流動并進(jìn)行熱交換，但是散熱區(qū)域非常有限，不能同時兼顧轉(zhuǎn)子、定子與軸承的散熱。而且為了減少高速旋轉(zhuǎn)飛輪因空氣摩擦帶來的能量損失，飛輪一般放置在真空或者氣壓較小的密閉容器中，真空環(huán)境中的循環(huán)系統(tǒng)工作壓力非常小，泵的進(jìn)口壓力過小導(dǎo)致泵無法正常工作，并且也容易產(chǎn)生汽蝕，后果是散熱液供給不足導(dǎo)致設(shè)備過熱燒壞。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本申請人針對上述現(xiàn)有飛輪儲能器散熱不能兼顧各部件、泵的進(jìn)口壓力小不能正常工作，容易產(chǎn)生汽蝕無法散熱等缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的飛輪儲能器的散熱系統(tǒng)，從而不僅可以對定子、轉(zhuǎn)子、和軸承這些關(guān)鍵部件均進(jìn)行散熱，同時也能兼顧軸承的潤滑。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種飛輪儲能器的散熱系統(tǒng)，所述飛輪儲能器由殼體與內(nèi)部盤式電機(jī)組成，所述殼體為真空密封結(jié)構(gòu)，殼體上下部分別設(shè)置有上油腔與下油腔，殼體內(nèi)至少包含一組飛輪，飛輪的中心軸為中空芯軸，中央設(shè)置有軸孔，軸孔連通上油腔與下油腔；油箱設(shè)置在在殼體外部，油箱通過上油管連通至上油腔，通過回油管連通至下油腔，回油管上安裝有第三閥門、油泵與散熱器。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0008]在上軸承座內(nèi)，位于上軸承上方，設(shè)置有上密封件，將上油腔分隔為上軸孔腔與上軸承腔；在下軸承座內(nèi)，位于下軸承下方，設(shè)置有下密封件，將下油腔分隔為下軸承腔與下軸孔腔；上軸孔腔、下軸孔腔與軸孔相連通，上軸孔腔與上油管相連通，下軸孔腔與第一回油管相連通；上軸承腔、下軸承腔與容器內(nèi)腔相連通，下軸承腔與回油管相連通。
[0009]上密封件采用迷宮密封，可以允許部分油通過密封到達(dá)上軸承；下密封件具有足夠的密封度，使下軸孔腔內(nèi)外有足夠的壓力差。
[0010]所述殼體由筒體、上蓋板與下蓋板組成并密封連接，上蓋板和下蓋板中央分別固定有上軸承座和下軸承座，上軸承鑲嵌在上軸承座內(nèi)形成上油腔，下軸承鑲嵌在下軸承座內(nèi)形成下油腔。
[0011]下飛輪下表面布置有磁場方向和強(qiáng)度相同的環(huán)形的上永磁體，下蓋板上面也布置有磁場方向和強(qiáng)度相同的環(huán)形的下永磁體。
[0012]軸向相對，并且磁體互斥，構(gòu)成了軸向的永磁軸承，承載了整個轉(zhuǎn)子的重量。
[0013]在定子盤上表面設(shè)置有散熱盤，散熱盤表面上設(shè)置有曲折環(huán)繞的曲線狀流道，散熱盤上方承接油箱下方設(shè)置的散熱進(jìn)油管，散熱盤通過下方的散熱出油管連通至下油腔。
[0014]定子盤使用導(dǎo)熱但非導(dǎo)電材料。
[0015]若下油腔壓力小于油泵的進(jìn)口壓力，打開真空閥門，允許空氣進(jìn)入增大油壓防止汽蝕。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0017]本實(shí)用新型通過軸孔對轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻降溫，可以及時帶走高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的大量熱量，確保飛輪儲能器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過密封件的設(shè)置將該回路與真空腔體隔離，可以保證泵的進(jìn)口具有充分的進(jìn)口壓力，并且避免低壓使泵產(chǎn)生汽蝕等缺陷。
[0018]本實(shí)用新型的部分冷卻油同時流經(jīng)上下軸承，既可以對上下軸承進(jìn)行散熱，也可以對其進(jìn)行潤滑，保證了關(guān)鍵部件軸承的可靠工作。
[0019]本實(shí)用新型利用流經(jīng)軸承的部分冷卻油，也可以對定子盤進(jìn)行及時散熱。針對經(jīng)常會出現(xiàn)大電流集中放電的特殊工作機(jī)型，通過設(shè)置獨(dú)立散熱油管與散熱盤，對定子進(jìn)行單獨(dú)散熱，確保定子的穩(wěn)定工作。
[0020]對于一些在工作中可以暫時降低容器真空度的機(jī)型，本實(shí)用新型設(shè)立了容器真空度調(diào)節(jié)措施，以暫時降低容器的真空度，使泵的進(jìn)口壓力增大，避免泵的汽蝕，使泵正常工作，從而及時把油從下面的空腔抽回到油箱。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的中剖圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的散熱盤的俯視圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二的中剖圖。
[0024]圖4為圖3中的A部放大圖。
[0025]圖5為圖3中的B部放大圖。
[0026]圖中:1、筒體；2、上蓋板；3、上軸承座；4、上軸承；5、中心軸；6、軸孔；7、下軸承；8、下軸承座；9、下蓋板；10、真空泵；11、上飛輪；12、上永磁環(huán)；13、定子盤；14、固定環(huán)；15、下永磁環(huán)；16、下飛輪；17、上永磁體；18、下永磁體；21、上油腔；22、第一閥門；23、上油管；24、油箱；25、散熱進(jìn)油管；26、第二閥門；27、散熱盤；28、濾油器；29、散熱器；30、散熱出油管；31、第三閥門；32、回油管；33、油泵；34、下油腔；35、真空閥門；36、第四閥門；37、流道；38、第二油泵；41、上軸孔腔；42、上密封件；43、上軸承腔；44、下軸承腔；45、下密封件；46、下軸孔腔；47、第一回油管；48、分隔片。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0028]實(shí)施例一:
[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型的飛輪儲能器由殼體與內(nèi)部盤式電機(jī)組成，盤式電機(jī)的轉(zhuǎn)子與飛輪合二為一，盤式電機(jī)可作為電動機(jī)，推動飛輪轉(zhuǎn)動；也可作為發(fā)電機(jī)，被飛輪驅(qū)動，產(chǎn)生電能。殼體由筒體1、上蓋板2與下蓋板9組成，上蓋板2和下蓋板9中央分別固定有上軸承座3和下軸承座8，上軸承4鑲嵌在上軸承座3內(nèi)形成上油腔21，下軸承7鑲嵌在下軸承座8內(nèi)形成下油腔34。殼體的材料可以是鋼、鋁、塑料、玻璃鋼、碳纖維、混凝土以及其組合等具有一定強(qiáng)度的材料。
[0030]為了減少飛輪儲能器轉(zhuǎn)動時的空氣阻力，筒體1、上蓋板2、下蓋板9、上軸承座3和下軸承座8之間的連接都是密封的，因而整個容器殼體是密封的，并且配置有真空泵10，真空泵10的吸氣管連通容器。工作時，依靠真空泵10來保持容器內(nèi)腔的真空度。
[0031]殼體內(nèi)至少包含一組飛輪，飛輪由上飛輪11和下飛輪16組成，固定在中心軸5上，中心軸5為中空芯軸，中央設(shè)置有軸孔6，軸孔6連通上油腔21與下油腔34。上下飛輪的材料是導(dǎo)磁性材料，例如鋼或者其它材料如鐵、鎳、鈷等。上飛輪11下表面沿著外緣布置著一圈環(huán)形的上永磁環(huán)12，相鄰磁體的磁場方向相反；下飛輪16上表面沿著外緣布置著一圈環(huán)形的下永磁環(huán)15，相鄰磁體的磁場方向相反。上下位置相對的永磁體為異性磁體，相互吸引，組成一對；兩組永磁環(huán)由此形成了盤式電機(jī)的磁場。上下飛輪外緣之間相距一定距離，該距離正中布置有盤式電機(jī)的定子盤13，定子盤13里面布置了電機(jī)線圈，定子盤13固定在筒體I的內(nèi)壁上的固定環(huán)14上。
[0032]下飛輪16下表面布置有磁場方向和強(qiáng)度相同的環(huán)形的上永磁體17，下蓋板9上面也布置有磁場方向和強(qiáng)度相同的環(huán)形的下永磁體18。上永磁體17和下永磁體18磁場強(qiáng)度相等，軸向相對，并且磁體互斥，構(gòu)成了軸向的永磁軸承，承載了整個轉(zhuǎn)子的重量。上軸承4和下軸承7固定著轉(zhuǎn)子的徑向位置。
[0033]油箱24設(shè)置在在殼體外部，位于殼體上方一定的高度，油箱24通過上油管23連通至上油腔21，油箱24里的油在重力的作用下通過上油管23的兩路分支，一路被導(dǎo)流至上軸承4，另一路被導(dǎo)流進(jìn)入中心軸5的軸孔6內(nèi)。上油管23上安裝有第一閥門22?；赜凸?2連通下油腔34與油箱24，回油管32上安裝有第三閥門31、油泵33、散熱器29與濾油器28。
[0034]定子盤13內(nèi)的線圈通過電流后，產(chǎn)生熱量，熱量必需及時散出去，否則線圈溫度過高會導(dǎo)致電機(jī)不能工作。定子盤13與固定環(huán)14有一定的間隙，以保證油能通過，而不堆積在盤上。為了使電機(jī)正常工作，定子盤13必需使用導(dǎo)熱但非導(dǎo)電材料，例如導(dǎo)熱塑料。固定環(huán)14的材料是鋼或者其它金屬材料，或者其它導(dǎo)熱材料。電機(jī)定子線圈的熱量可以通過定子盤13和固定環(huán)14傳導(dǎo)到筒體1，從而把熱量散發(fā)出去。
[0035]如果電機(jī)頻繁的充電和放電，定子盤13的線圈會產(chǎn)生大量的熱量，定子盤13溫度會