[发明专利]易散热飞轮及飞轮储能系统

说明书

本发明涉及一种易散热飞轮及飞轮储能系统，其中易散热飞轮包括水套外壳、散热板和飞轮散热轴；所述散热板套设在所述飞轮散热轴上并与所述飞轮散热轴的散热颈间隔预设间距；所述散热板贴合在所述水套外壳的内壁上。本发明提供易散热飞轮通过在飞轮散热轴附近设置散热板，散热板与外水套外壳直接连接，散热板的温度较低，使得飞轮散热轴与散热板之间维持较大的温差，根据辐射散热原理，会大幅降低辐射热阻，加快飞轮散热轴向散热板散热辐射，起到降低飞轮温度的目的。

技术领域

本发明涉及机械储能装置领域，特别是涉及一种易散热飞轮及飞轮储能系统。

背景技术

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。

由于飞轮储能系统内部处于真空环境，且高速运转的飞轮轴承发热较高，如果温度过高，轴承寿命急速降低，甚至可能导致失效或烧毁，飞轮系统温度影响着系统总体性能，因此飞轮支撑件(轴承)散热问题对保证储能飞轮系统正常工作起着至关重要的作用，目前飞轮轴承散热是通过外壳加工成螺旋水道，在通过压缩机消耗电能让流体在水道内流动，从而实现散热的目的。

轴承发热主要分为外圈滚道摩擦功耗、内圈滚道摩擦功耗、球搅油功耗和内圈挡边引导摩擦功耗，其中外圈滚道摩擦功耗只是占据一小部分，内圈滚道摩擦功耗，球搅油功耗及内圈挡边引导摩擦功耗才是主要的发热源。现有的飞轮储能支撑轴承是通过外壳水道流动从而带走热量实现散热，此结构会带走大部分外圈产生的摩擦功耗，且轴承处于真空环境，润滑脂传导系数较小，很难使内圈热量传递给外圈，导致内圈温度较高，从而限制了飞轮最高转速。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种易散热飞轮及飞轮储能系统。

第一个方面，本发明申请提供的易散热飞轮，包括水套外壳、散热板和飞轮散热轴；所述散热板套设在所述飞轮散热轴上并与所述飞轮散热轴的散热颈间隔预设间距；所述散热板贴合在所述水套外壳的内壁上。

在第一个方面的某些实现方式中，所述散热颈沿所述飞轮散热轴的轴向的横截面形状为阶梯状，所述散热板上设有通孔，所述通孔沿孔轴向的横截面形状为与所述散热颈相匹配的阶梯状。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述散热板与所述飞轮散热轴的半径差值与所述预设间距的比值不小于5。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述散热颈在所述散热板上的正投影面积与所述飞轮散热轴的径向横截面积的比值大于或等于10。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述散热板通过若干个螺栓贴合连接在所述水套外壳上。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，散热板的材质为铝、铜或银之一。

第二个方面，本发明申请还提供了一种飞轮储能系统，包括电机、控制器、电力电子变换装置和如本发明申请第一个发明描述的易散热飞轮。

本发明的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：

本发明提供易散热飞轮通过在飞轮散热轴附近设置散热板，散热板与外水套外壳直接连接，散热板的温度较低，使得飞轮散热轴与散热板之间维持较大的温差，根据辐射散热原理，会大幅降低辐射热阻，加快飞轮散热轴向散热板散热辐射，起到降低飞轮温度的目的。

本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本发明的具体实施了解到。

附图说明

图1为本发明申请一实施例中易散热飞轮的剖面结构示意图；