一种飞轮储能系统的制作方法

本发明涉及储能装置，特别涉及一种飞轮储能系统。

背景技术：

1、电网的调节是输电工程中的一个重要环节，当电网提供的能量高于负载所需时，电网中的飞轮储能系统工作在充电状态，由控制器控制电机带动飞轮旋转，将电能转化成机械能存储起来。当电网提供的能量低于负载所需时，飞轮储能系统在控制器的控制下工作在发电状态，将机械能转化成电能，经电力变换后供给负载。

2、由于飞轮储能系统内部处于真空环境，且高速运转的飞轮本体发热较高，如果温度过高，寿命急速降低，甚至可能导致失效或烧毁，进而影响飞轮转轴的工作过程，因此，飞轮转轴的散热问题对保证飞轮储能系统正常工作起着至关重要的作用，相关技术中，常见的飞轮储能系统的散热方式，是通过外壳加工成螺旋水道，再通过压缩机消耗电能让流体在水道内流动，从而实现对飞轮转轴散热的目的。然而，该种方式受限于水道的具体形状，使得飞轮转轴的热量散发不稳定，且水道与飞轮转轴之间仍有一定间距，很难将飞轮转轴的热量快速散发，影响了飞轮储能系统的散热效率及工作稳定性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种飞轮储能系统，旨在改善上述现有技术的不足，进一步提高本飞轮储能系统的散热效率。

2、为实现上述目的，本发明提出的飞轮储能系统，包括外壳、飞轮组件、磁流体密封件及散热组件。所述外壳包括对合连接的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体围合形成容置腔，所述上壳体包括第一上模块及第二上模块，所述第二上模块嵌设于所述第一上模块中部，所述第二上模块内壁面朝向所述容置腔凹设有容置槽；所述飞轮组件设于所述容置腔内，所述飞轮组件包括飞轮本体和飞轮转轴，所述飞轮本体固定连接于所述飞轮转轴，所述飞轮转轴至少部分伸入所述容置槽；所述磁流体密封件套设于所述飞轮转轴，并至少部分设于所述容置槽内；所述散热组件包括散热套及散热盘，所述散热套至少部分套设于所述磁流体密封件，所述散热盘设于所述第二上模块，并与所述飞轮转轴之间设有预设间隔，所述飞轮转轴外侧周面、所述磁流体密封件外侧端面、所述容置槽底壁面及所述散热套内侧壁面围合形成散热桥,所述散热桥内设有导热介质。

3、在本发明的一实施例中，所述第二上模块对应所述散热套设有进液孔及出液孔，所述散热套设有导热槽，所述导热槽围绕所述散热套的轴线呈螺旋状延伸设置，所述飞轮转轴形成有贯通的导热孔，所述导热孔至少部分显露于所述散热桥，所述进液孔、所述导热槽、所述导热孔、所述散热桥及所述出液孔互相连通，以形成散热通道。

4、在本发明的一实施例中，所述第二上模块包括第二上模座和第二上模芯。所述第二上模座嵌设于所述第一上模块中部，所述第二上模座内壁面朝向所述容置腔凹设有容置槽且设有所述进液孔及出液孔；所述第二上模芯嵌设于所述第二上模座中部，所述进液孔及所述出液孔间隔排布于所述第二上模芯侧周，所述第二上模芯至少部分显露于所述容置槽底壁面，并抵接所述散热套内侧壁面，所述第二上模芯靠近所述飞轮转轴一侧壁面、所述磁流体密封件朝向第二上模芯一侧壁面、飞轮转轴外侧周面及散热套内侧周面围合形成散热桥。

5、在本发明的一实施例中，所述散热盘包括伸入部和辐射部。所述伸入部夹设于所述第二上模块与所述散热套之间，并具有与所述散热套外侧周面抵接的第一散热端面以及与所述容置槽内侧壁面抵接的第二散热端面；所述辐射部设于所述伸入部背离所述容置槽的一侧，并朝向所述飞轮转轴延伸设置，所述辐射部靠近所述容置槽的一侧壁面抵接所述散热套，所述预设间隔设于所述辐射部与所述飞轮转轴之间。

6、在本发明的一实施例中，所述飞轮转轴外侧周面凸设有散热颈，所述散热颈横截面积由远离所述容置槽的一端向靠近所述容置槽的一段逐渐减小；所述辐射部靠近所述散热颈一侧端面形状对应所述散热颈外侧周面形状设置，所述预设间隔设于所述辐射部与所述散热颈外侧周面之间。

7、在本发明的一实施例中，所述散热颈和所述散热盘的半径差值与所述预设间隔的比值大于或等于5。

8、在本发明的一实施例中，所述散热颈在所述散热盘上的正投影面积与所述散热颈的径向横截面积的比值大于或等于10。

9、在本发明的一实施例中，所述散热组件还包括散热层，所述散热层涂覆设置于所述辐射部外侧周面，所述预设间隔设于所述散热层与所述飞轮转轴之间。

10、在本发明的一实施例中，所述伸入部的数量为多个，多个所述伸入部围绕所述飞轮转轴的轴线间隔排布。

11、在本发明的一实施例中，所述导热介质为磁性流体。

12、本发明技术方案提出的飞轮储能系统，通过外壳中的上壳体及下壳体的对合连接形成容置腔，上壳体内壁面朝向容置腔凹设的容置槽限制飞轮转轴的移动，再以夹设于上壳体与飞轮转轴之间的散热组件引导在本飞轮储能系统工作过程中的热量传递，具体的，通过散热通道引导导热介质流向，磁力密封件约束导热介质流动位置，进而传递飞轮组件工作过程中飞轮转轴产生的热量，再通过散热组件所设置的辐射部及引导部设置与飞轮转轴所对应的形状，以辐射传热的方式将飞轮转轴的热量进一步传递，提高了本飞轮储能系统的散热效率及工作稳定性。

技术特征：

1.一种飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统包括：

2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第二上模块对应所述散热套设有进液孔及出液孔，所述散热套设有导热槽，所述导热槽围绕所述散热套的轴线呈螺旋状延伸设置，所述飞轮转轴形成有贯通的导热孔，所述导热孔至少部分显露于所述散热桥，所述进液孔、所述导热槽、所述导热孔、所述散热桥及所述出液孔互相连通，以形成散热通道。

3.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述第二上模块包括：

4.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述散热盘包括：

5.根据权利要求4所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮转轴外侧周面凸设有散热颈，所述散热颈横截面积由远离所述容置槽的一端向靠近所述容置槽的一段逐渐减小；

6.根据权利要求5所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述散热颈和所述散热盘的半径差值与所述预设间隔的比值大于或等于5。

7.根据权利要求5所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述散热颈在所述散热盘上的正投影面积与所述散热颈的径向横截面积的比值大于或等于10。

8.根据权利要求5所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述散热组件还包括散热层，所述散热层涂覆设置于所述辐射部外侧周面，所述预设间隔设于所述散热层与所述飞轮转轴之间。

9.根据权利要求4所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述伸入部的数量为多个，多个所述伸入部围绕所述飞轮转轴的轴线间隔排布。

10.根据权利要求1至9中任一所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述导热介质为磁性流体。

技术总结
本发明公开一种飞轮储能系统，其中，飞轮储能系统包括外壳、飞轮组件、散热组件及磁流体密封件。外壳包括围合形成容置腔的上壳体及下壳体，上壳体包括嵌合连接的第一上模块及第二上模块,第二上模块设有容置槽；飞轮组件设置于容置腔内，其包括飞轮本体和飞轮转轴；磁流体密封件套设于飞轮转轴；散热组件包括散热套和散热盘，散热盘与飞轮转轴之间设有预设间隔,飞轮转轴外侧周面、磁流体密封件外侧端面、容置槽底壁面及散热套内侧壁面围合形成散热桥，散热桥内设有导热介质。本发明涉及储能装置技术领域，通过散热盘对飞轮转轴的辐射散热及散热桥内导热介质对飞轮转轴的接触散热一同提高了本飞轮储能系统的散热效率。

技术研发人员：和海涛,张欣,李嗣军,范瑞君,徐士勇,闫明,杨晶
受保护的技术使用者：国电投河南新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29