高儲能飛輪系統的散熱方法及裝置的製作方法

2024-02-11 03:24:15 2

專利名稱：高儲能飛輪系統的散熱方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械科學領域，尤其是一種高儲能飛輪系統的散熱方法及裝置。
背景技術：
高儲能飛輪系統具有瞬時釋放能量的顯著特點。常用於放電時間短，瞬時功率大的場合。飛輪工作過程中，由可轉動的支撐組件，及其他的一系列組件，比如發電機，在飛輪系統中產生熱量，使溫度超過設計範圍，系統操作壽命降低。因此目前常用的冷卻方式有循環水冷、風冷、散熱器冷卻等。循環水冷效果較風冷好，但循環水冷存在設備複雜、易漏、難以管理的缺點。使用傳統的散熱系統對飛輪支撐結構、電機、軸承、外殼內產熱等部件散熱，如果熱量不能及時、足量耗散，則飛輪儲能系統中各組件溫度將超出最佳溫度範圍，影響系統的操作壽命，降低飛輪系統工作可靠性。為保證高儲能飛輪系統運行可靠性，防止突然失效帶來對周圍事物的傷害，通常將高儲能飛輪置於地下，其主要散熱性能的好壞，主要由與發熱組件緊密相連的部分——土壤決定，而土壤的導熱性能不良， 其散熱系統的散熱性能很差。這樣高儲能飛輪系統產生熱量就不能有效地散發到土壤中，系統組件的溫度不能保持在最佳狀態，降低組件的操作壽命及高儲能飛輪系統的平均無故障時間。李文聖等(專利號ZL 200410010855.9)所公開的飛輪儲能系統中的散熱系統，利用佩爾捷效應使系統溫度維持正常。具有延長軸承系統的壽命、尺寸小、易維護、成本低等特點。先有技術採用的散熱方式往往需要外加電流。這樣不僅結構複雜，而且導致了使用成本的增加。

發明內容
本發明的目的是:提供一種高儲能飛輪系統中的散熱裝置，它結構簡單、安裝容易、能達到較好的散熱效果，以克服現有技術的不足。本發明是這樣實現的:高儲能飛輪系統的散熱方法，採用導熱轉子支撐組件與高儲能飛輪系統的產熱元件接觸，導熱轉子支撐組件通過導熱耦合元件將熱量傳遞到導熱元件上，利用導熱元件中流動的導熱介質將熱量傳遞到處於高儲能飛輪系統工作環境外的散熱組件上，使高儲能飛輪系統產生的熱量在散熱組件上導出到環境中，從而提高高儲能飛輪系統的散熱效果。高儲能飛輪系統中的散熱裝置，包括飛輪儲能系統的外殼，在外殼上設有導熱轉子支撐組件，在外殼外設有導熱耦合元件，導熱耦合元件耦合在外殼上，導熱耦合元件與導熱轉子支撐組件連接；導熱耦合元件與導熱元件的一端連接，在導熱元件的另一端上設有散熱組件。所述的導熱元件為管狀結構，其內部為密閉的空腔，在空腔中填充有導熱介質。在導熱元件的外表面上設有厚度為0.5 0.8mm的鍍層。鍍層採用電鍍的方式鍍上錫或其它材料，它可有效降低高性能導熱元件與耦合元件及散熱組件之間的接觸熱阻。導熱元件具有一個水平方向仰角，該仰角大於5°。有助於系統循環使用。由於採用上述的技術方案，與現有技術相比，本發明將高儲能飛輪系統的組件產生的熱量通過高性能的導熱元件導出至散熱組件上進行散耗，這種方式能夠持續的接收並傳導熱量，使高儲能飛輪系統的多個產熱組件能夠保持在合適的操作溫度，該溫度等於或低於額定溫度；由於本發明的導熱元件利用內部的導熱介質汽化、冷凝循環傳輸熱量，在循環過程中將熱量由高儲能飛輪系統運送到散熱組件上，散熱組件可設置在高儲能飛輪系統的工作範圍外，而無需安裝在真空環境中，因此散熱方式及結構都能極大的獲得簡化，而且導熱效果好；本發明方法簡單，所採用的裝置容易製作，成本低廉，使用效果好。



附圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的實施例:高儲能飛輪系統的散熱方法，採用導熱轉子支撐組件與高儲能飛輪系統的產熱元件接觸，導熱轉子支撐組件通過導熱耦合元件將熱量傳遞到導熱元件上，利用導熱元件中流動的導熱介質將熱量傳遞到處於高儲能飛輪系統工作環境外的散熱組件上，使高儲能飛輪系統產生的熱量在散熱組件上導出到環境中，從而提高高儲能飛輪系統的散熱效果。高儲能飛輪系統中的散熱裝置的結構如圖1所示，包括飛輪儲能系統的外殼1，在外殼I上設有導熱轉子支撐組件2，在外殼I外設有導熱耦合元件3，導熱耦合元件3通過螺栓連接的方式機械耦合在外殼I上，導熱耦合元件3能提供一個表面區域，該區域面積可有效將熱量從飛輪儲能系統的產熱元件上傳輸到導熱元件4上，導熱耦合元件3與導熱轉子支撐組件2連接；導熱耦合元件3與導熱元件4的一端連接，導熱元件4具有一個水平方向仰角，該仰角大於5°，在導熱元件4的另一端上設有散熱組件5 ;所述的導熱元件4為管狀結構，其內部為密閉的空腔，在空腔中填充有導熱介質；在導熱元件4的外表面上電鍍有一層厚度為0.5 0.8mm的錫鍍層。裝配耦合過程中可通過增加各部件之間的接觸壓力，或添加導熱脂、導熱墊及導熱材料等方式來降低接觸熱阻。散熱組件5是由與工作環境相適應的導熱性能良好的散熱翅片組成，本實施例中的工作環境為大氣，散熱翅片的數量，間隔，厚度及尺寸由需傳輸熱量確定，當傳熱量為550W時，採用鋁製翅片，形狀為圓形，厚度為6mm，16 20個散熱翅片即可滿足要求，散熱組件5的散熱翅片上可添加能增大對流傳熱係數的任何形式，如改變散熱翅片的表面形狀，釘狀、梅花狀等，散熱組件5外部可採用空氣對流，強制空氣對流，水對流，強制水對流等方式增大傳熱係數。
權利要求
1.一種高儲能飛輪系統的散熱方法，其特徵在於:採用導熱轉子支撐組件與高儲能飛輪系統的產熱元件接觸，導熱轉子支撐組件通過導熱耦合元件將熱量傳遞到導熱元件上，利用導熱元件中流動的導熱介質將熱量傳遞到處於高儲能飛輪系統工作環境外的散熱組件上，使高儲能飛輪系統產生的熱量在散熱組件上導出到環境中，從而提高高儲能飛輪系統的散熱效果。
2.一種採用權利要求1所述的高儲能飛輪系統的散熱方法的散熱裝置，包括飛輪儲能系統的外殼(I )，其特徵在於:在外殼(I)上設有導熱轉子支撐組件(2)，在外殼(I)外設有導熱耦合元件(3 )，導熱耦合元件(3 )耦合在外殼(I)上，導熱耦合元件(3 )與導熱轉子支撐組件(2)連接；導熱耦合元件(3)與導熱元件(4)的一端連接，在導熱元件(4)的另一端上設有散熱組件(5)。
3.根據權利要求2所述的高儲能飛輪系統的散熱裝置，其特徵在於:所述的導熱元件(4)為管狀結構，其內部為密閉的空腔，在空腔中填充有導熱介質。
4.根據權利要求2所述的高儲能飛輪系統的散熱裝置，其特徵在於:在導熱元件(4)的外表面上設有厚度為0.5 0.8mm的鍍層。
5.根據權利要求2或3所述的高儲能飛輪系統的散熱裝置，其特徵在於:導熱元件(4)具有 一個水平方向仰角，該仰角大於5°。
全文摘要
本發明公開了一種高儲能飛輪系統的散熱方法，採用導熱轉子支撐組件與高儲能飛輪系統的產熱元件接觸，導熱轉子支撐組件通過導熱耦合元件將熱量傳遞到導熱元件上，利用導熱元件中流動的導熱介質將熱量傳遞到處於高儲能飛輪系統工作環境外的散熱組件上，使高儲能飛輪系統產生的熱量在散熱組件上導出到環境中，從而提高高儲能飛輪系統的散熱效果。本發明將高儲能飛輪系統的組件產生的熱量通過高性能的導熱元件導出至散熱組件上進行散耗，這種方式能夠持續的接收並傳導熱量，使高儲能飛輪系統的多個產熱組件能夠保持在合適的操作溫度，該溫度等於或低於額定溫度；本發明的散熱方式及結構都能極大的獲得簡化，而且導熱效果好。
文檔編號H02K7/02GK103227530SQ20131011185
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月2日 優先權日2013年4月2日
發明者王琬, 何林, 楊立 申請人:貴州大學