一种飞轮储能转子真空散热系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108900039A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201811044270.7(22)申请日2018.09.07(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人陈磊王亮陈海生林曦鹏彭珑于东(51)Int.Cl.H02K9/20(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种飞轮储能转子真空散热系统(57)摘要本发明公开了一种飞轮储能转子真空散热系统，主要由蒸发装置、冷凝装置及回路管道构成。系统转子均为空心结构，蒸发装置布置在转子中心轴孔内，并与电机、电磁轴承等热源的位置相对应，且不与轴内壁发生机械接触，转子热量通过辐射换热的方式传递至蒸发装置。根据自然循环两相热虹吸回路重力热管原理，冷凝装置布置在飞轮储能系统外部，其海拔高度高于蒸发装置，利用重力势能驱动散热系统内工质循环流动。本发明考虑了真空状态下飞轮储能系统转子散热的特殊需求，结合了自然循环两相热虹吸回路重力热管，适用于真空条件下飞轮储能系统转子的散热。CN108900039ACN108900039A权利要求书1/1页1.一种飞轮储能转子真空散热系统，包括真空密闭壳体以及从上至下依次设置在所述真空密闭壳体中的电机、飞轮、电磁轴承，所述电机、飞轮、电磁轴承分别布置在电机转子、飞轮转子、电磁轴承转子上，所述电机转子、飞轮转子、电磁轴承转子同轴固定连接，其特征在于，所述电机转子、电磁轴承转子和飞轮转子均为中空结构，所述电机转子、电磁轴承转子内与热源相对应的位置均设置一蒸发装置，所述蒸发装置与所述电转子、电磁轴承转子的内壁之间均无机械接触，所述真空密闭壳体外部设置一冷凝装置，所述冷凝装置的海拔高度高于各所述蒸发装置，各所述蒸发装置、冷凝装置通过回路管道串联构成一封闭的自然循环两相热虹吸散热回路，所述自然循环两相热虹吸散热回路中充有循环工质。2.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于，所述飞轮储能真空转子散热系统工作过程为：所述飞轮储能系统蓄/释能过程中，所述电机转子、电磁轴承转子处产生的热量传导至所述电机转子、电磁轴承转子的中空内表面，并在真空中以辐射换热的方式，将热量传递至各所述蒸发装置处，所述蒸发装置内循环工质受热并蒸发吸热由液态转变为气态，气态循环工质沿回路管道流动至所述冷凝装置，并进行冷凝散热，循环工质由气态变为液态，处于高海拔的所述冷凝装置液位高于所述蒸发装置液位，液位差驱动所述飞轮储能散热系统内循环工质循环流动，不断带走热源所产生的热量。3.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于:所述蒸发装置的结构形式为螺旋盘管结构式或管翅式结构。4.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述循环工质为单原子、双原子或多原子分子气体的一种或多种的混合。5.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述循环工质为水蒸气、氨气或甲醇的一种或两种混合物。6.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述冷凝装置形式为列管式、管翅式、板翅式或板式的一种或多种的组合。7.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述真空密闭壳体的外部设置一真空泵，所述真空泵的进气口与所述真空密闭壳体的内腔连通。8.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述回路管道与真空密闭壳体之间设有密封装置。9.根据上述权利要求所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述电机为电动/发电一体机。10.根据权利要求7所述的飞轮储能转子真空散热系统，其特征在于：所述飞轮储能转子真空散热系统运行时，开启所述真空泵，当真空度达到一定程度时，关闭所述阀门，保持所述转子真空散热系统内真空，用以控制循环工质的相变温度，进而控制所述空心转子与所述蒸发装置之间的传递热量，降低所述空心转子温度。2CN108900039A说明书1/3页一种飞轮储能转子真空散热系统技术领域[0001]本发明属于能量存储技术领域，涉及一种飞轮储能转子散热系统，具体涉及一种基于自然循环两相热虹吸回路热管以及强化真空条件下辐射换热的飞轮储能转子散热系统。背景技术[0002]飞轮储能早就应用于新能源汽车，随着可再生能源的逐步发展，电力供需不平衡的矛盾愈发明显。储能技术可为可再生能源电网调峰和改善电能质量等方面提供有力支持，提高可再生能源的消纳水平，推动传统化石能源逐步向可再生能源转变，实现能源行业新的发展。[0003]目前，电力储能技术包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、蓄电池储能、超导磁能和超级电容等。其中，飞轮储能具有效率高(84％～96％)、响应快、功率高