[发明专利]一种飞轮储能转子真空散热系统

说明书

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。

技术领域

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

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。

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、寿命长以及清洁无污染等特点，主要应用于电动汽车、智能电网/分布式电网调频调幅、高品质电源、航空航天及轨道交通能量回收等领域。随着飞轮储能技术的逐渐完善，其将成为目前最具开发前途的储能技术之一。

国内外针对飞轮储能技术进行了大量的研究和应用。目前，针对已有商业化应用或样机研制的飞轮储能系统，国外低速飞轮储能单机规模为：3MW、60MJ、7700r/min；国内低速飞轮储能单机规模为：1MW、60MJ、8000r/min。国外高速飞轮储能规模为：333kW、90MJ、52000r/min；国内高速飞轮储能规模为：300kW、36MJ、16000r/min。随着飞轮储能技术的日益发展，大功率、高转速、短时高频次充放电以及高真空等特点，导致飞轮储能系统面临严峻的散热需求。尤其是飞轮储能系统各转子，受到相位谐波的影响，在其磁极处产生感应电流，并引起温度上升。由于飞轮储能系统各转子处于真空和磁悬浮状态，其热量导出困难。为防止转子超温，真空条件下转子的强化散热是值得研究的问题。

发明内容

针对真空条件下，飞轮储能系统各转子散热困难的问题，本发明的目的是提出了一种飞轮储能转子真空散热系统，可以有效的强化真空条件下的辐射换热，并使得冷却装置与系统各转子之间无机械接触，可消除摩擦损耗，为真空中飞轮储能转子散热提供有效解决方案。

为达到以上目的，本发明的技术解决方案是：

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。

本发明的飞轮储能真空转子散热系统，其工作过程为：