飞轮转子的散热机构

技术领域

本申请涉及飞轮储能技术领域，特别涉及一种飞轮转子的散热机构。

背景技术

飞轮储能系统在高真空的特殊条件下运行，由于飞轮转子的发热无法通过空气介质进行对流传热，只能依靠转子自身的辐射或其他特殊方式进行散热，现有飞轮转子的冷却方式一般采用轴孔内油冷，但采用轴孔内油冷的冷却方式需要外部液泵进行液冷循环，如此便会增加系统结构设计难度和复杂性，且新增的液泵设备会带来更大的成本。

发明内容

本申请主要提供一种飞轮转子的散热机构，以解决现有技术中飞轮转子冷却方式系统结构设计难度高以及成本高的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种飞轮转子的散热机构，所述散热机构包括：转子，用于在工作时绕旋转轴进行旋转，所述转子沿所述旋转轴设置有冷却通道；冷却槽，用于容纳冷却液，设置于所述转子沿所述旋转轴的长度方向的端部且与所述冷却通道连通，所述冷却槽包括有流道螺杆，所述流道螺杆嵌入所述冷却通道中；其中，当所述转子绕所述绕旋转轴进行旋转时，所述冷却通道与所述流道螺杆发生相对旋转，进而带动所述冷却液沿所述流道螺杆从冷却槽中进入所述冷却通道中以对所述转子进行散热，且所述冷却液在重力作用下重新从所述冷却通道流入所述冷却槽中；或所述冷却液在重力作用下进入所述冷却通道中对所述转子进行散热，且当所述转子绕所述绕旋转轴进行旋转时，所述冷却通道与所述流道螺杆发生相对旋转，进而带动所述冷却液沿所述流道螺杆从所述冷却通道中进入所述冷却槽。

根据本申请提供的一实施方式，所述冷却通道为两条，分别设置于所述转子沿所述旋转轴的长度方向的两端，所述冷却槽为两个，两个所述冷却槽分别对应两条冷却通道设置。

根据本申请提供的一实施方式，所述转子还包括回流通道与连接通道，所述回流通道绕所述冷却通道且与所述冷却通道间隔设置，所述连接通道设置于所述冷却通道远离所述冷却槽的端部，用于连通所述冷却通道与所述回流通道的一端，所述回流通道的另一端与所述冷却槽连通。

根据本申请提供的一实施方式，所述回流通道包括多个子通道，所述多个子通道绕所述冷却通道间隔设置。

根据本申请提供的一实施方式，所述散热机构还包括壳体，所述转子与所述冷却槽设置于所述壳体内。

根据本申请提供的一实施方式，所述散热机构还包括外接冷却组件，所述外接冷却组件设置于所述壳体上，以用于与所述冷却槽进行热交换。

根据本申请提供的一实施方式，所述外接冷却组件包括液冷系统、热管系统以及风冷系统中的一种或多种。

根据本申请提供的一实施方式，所述散热机构还包括电机定子，所述电机定子设置于所述壳体内，且套设于所述转子上，以用于与所述转子配合驱动所述转子绕所述旋转轴进行旋转。

根据本申请提供的一实施方式，所述散热机构还包括磁轴承定子，所述设置于所述壳体内，以用于将所述转子相对所述磁轴承定子悬浮。

根据本申请提供的一实施方式，所述磁轴承定子为两个，且两个所述磁轴承定子沿所述旋转轴的长度方向分别设置于所述电机定子的两侧。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过在转子内设置冷却通道，然后在转子的端部设置于冷却通道连接的冷却槽，并通过在冷却槽中设置流道螺杆嵌入到冷却通道中，从而可以利用转子的转动使得冷却通道与流道螺杆发生相对旋转，从而使得冷却槽的冷却液可以流入或流出冷却通道，并在重力作用下流出或流入冷却通道，从而使得冷却液在冷却通道与冷却通道中来回流动，并持续带走转子的热量，实现飞轮转子的快速散热，且采用上述设计可以避免采用外加液泵系统，降低系统结构设计的难度和复杂性，从而降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请提供的飞轮转子的散热机构第一实施方式的结构示意图；

图2是图1所示飞轮转子的散热机构中冷却槽一实施方式的结构示意图；

图3是图1所示飞轮转子的散热机构局部区域A的结构示意图；

图4是本申请提供的飞轮转子的散热机构第二实施方式的结构示意图；

图5是图4所示飞轮转子的散热机构局部区域B的结构示意图；

图6是图4所示飞轮转子的散热机构中回流通道的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

请参阅图1-图6，本申请提供一种飞轮转子的散热机构10，该散热机构10包括有转子100与冷却槽200。

其中，转子100用于在工作时可以绕旋转轴进行旋转，且转子100沿旋转轴设置有冷却通道110。冷却槽200具体可以用于容纳冷却液，冷却槽200且设置于转子100沿旋转轴的长度方向的端部且与冷却通道110连通，即冷却液可以在冷却通道110与冷却槽200中来回进行流动。

如图1、图2以及图3所示，冷却槽200包括有流道螺杆210，具体地流道螺杆210设置于冷却槽200的槽底面且嵌入到冷却通道110中。

在一具体场景中，当转子100在工作时绕旋转轴进行旋转时，则冷却通道110会与流道螺杆210发生相对旋转，进而带动冷却液沿流道螺杆210从冷却槽200中进入冷却通道110中对转子100进行散热。具体地，流道螺杆210的表面上设置有螺纹流道，当冷却通道110会与流道螺杆210发生相对旋转时，基于离心作用以及流体动力学的作用，使得流道螺杆210与冷却通道110的内壁形成流道空间，进而带动冷却槽200中的冷却液顺着流道空间进入到冷却通道110中，从而与转子100发生接触，进而对转子100进行散热，随后冷却液在重力作用下重新从冷却通道110流入冷却槽200中，从而完成一次循环。在转子100的旋转过程中，冷却液循环的从冷却槽200进入冷却通道110和流出冷却通道110进入冷却槽200，从而带走转子100的热量，以达到对转子100进行散热的作用。

在另一具体场景中，冷却液在重力作用下进入冷却通道110中对转子100进行散热，且当转子100绕绕旋转轴进行旋转时，冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转，进而带动冷却液沿流道螺杆210从冷却通道110中进入冷却槽200。具体的，本场景中的流道螺杆210与上述场景的流道螺杆210的结构相似，但是设置于流道螺杆210表面的螺纹流道的旋转方向有所区别，进而满足冷却液可以沿着螺纹流道进入冷却通道110或沿着螺纹流道进入冷却槽200。

在具体实施例，冷却液可以为水或者其他具体良好散热性的流动液体。

上述实施例中，通过在转子100内设置冷却通道110，然后在转子100的端部设置于冷却通道110连接的冷却槽200，并通过在冷却槽200中设置流道螺杆210嵌入到冷却通道110中，从而可以利用转子100的转动使得冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转，使得冷却槽200的冷却液可以流入或流出冷却通道110，并在重力作用下流出或流入冷却通道110。通过冷却液在冷却通道110与冷却通道110中来回流动，并持续带走转子100的热量，进而实现对转子100的散热，。

相对而言，通过冷却液的方式比现有的冷却气体的方式散热效果会更加优良，且由于本申请利用转子100转动与重力实现冷却液在冷却槽200与冷却通道110之间的循环，结构简单且有效。相对现有技术中通过外接水泵将冷却液输入转子100中的方式而言，极大的减少整个系统结构的复杂度且降低成本，且无视整个散热机构10应用的真空环境，可以实现内部循环散热。

在具体实施例中，冷却通道110具体可以为两条，且设置于转子100沿旋转轴的长度方向的两端，且两条冷却通道110互不连接。对应的，冷却槽200也为两个，且两个冷却槽200对应两条冷却通道110设置。

在一具体应用场景中，转子100的旋转轴与重力方向重合或者呈现较小的角度设置。位于转子100下方的冷却通道110可以通过与流道螺杆210发生相对旋转从而吸取冷却槽200中的冷却液，并在重力的作用下使得冷却液重新流入冷却槽200。位于转子100上方的冷却通道110可以通过重力获取到冷却槽200中的冷却液，并通过与流道螺杆210发生相对旋转将冷却液排入到冷却槽200中，从而均可以实现对转子100的散热，且采用上述设计可以避免采用外加液泵系统，降低系统结构设计的难度和复杂性，从而降低生产成本。

如图4和图5所示，转子100还包括有回流通道120与连接通道130，回流通道120绕冷却通道110设置且与冷却通道110间隔设置，连接通道130设置于冷却通道110远离冷却槽200的端部，用于连通冷却通道110与回流通道120的一端，回流通道120的另一端与冷却槽200连通。

在一具体场景中，如果是通过冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转使得冷却液进入冷却通道110中的情况下，冷却液会在惯性的作用下依次进入连接通道130与回流通道120，并在重力作用下从回流通道120流入冷却槽200中，从而完成一个循环。

在另一具体场景中，如果是通过重力的作用使得冷却液进入冷却通道110中的情况下。在一具体实施例中，冷却通道110与回流通道120均低于冷却液的液面，因此，冷却液可以在重力的作用可以同时进入到冷却通道110与回流通道120中，随后冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转时，冷却通道110中的的冷却液通过流道螺杆210流出并进入到冷却槽200中，由于冷却通道110的冷却液的水位降低，则回流通道120的冷却液会通过连接通道130进入到冷却通道110中，并通过流道螺杆210流出，同时，冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转时，还是有部分冷却液在重力的作用下进入到冷却通道110中；即整个循环而言，冷却液在重力的作用下通过回流通道120进入冷却通道110中和直接进入冷却通道110中，随后通过流道螺杆210流出并回到冷却槽200，从而完成一次循环。

在另一具体实施例中，冷却通道110要高于冷却液的液面，回流通道120要低于冷却液的液面，因此，冷却液只能从回流通道120进入到冷却通道110中，随后冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转时，冷却通道110中的的冷却液通过流道螺杆210流出并进入到冷却槽200中，进而完成一次循环。

在具体实施例中，连接通道130与回流通道120可以为同一通道，即连接通道130可以为弧形通道，一体化连接冷却通道110与回流通道120。

上述实施例中，通过绕冷却通道110设置回流通道120，一方面增大与转子100的接触面积，另一方面，增强冷却液的循环速度，防止冷却液由于转子100转速过高而无法从冷却通道110流出重新进入冷却槽200中。因此，通过增大冷却液与转子100的接触面积与加快冷却液在转子100内的循环速度，可以极大的提高飞轮转子的散热效果，且采用上述设计可以避免采用外加液泵系统，降低系统结构设计的难度和复杂性，从而降低生产成本。

如图6所示，回流通道120包括多个子通道121，多个子通道121绕冷却通道110间隔设置。具体地，回流通道120垂直转子100的旋转轴的截面可以是一个连续的圆环，也可以是包括多个圆弧，多个圆弧绕冷却通道110间隔设置，且多个圆弧延伸形成一个连续的圆环。

通过将回流通道120设置为多个子通道121，可以减少每个子通道121的通道体积，并进一步增加冷却液在子通道121的循环速度以及增大与转子100的接触面积，进而增强散热效果。

如图1所示，散热机构10还包括壳体300，转子100与冷却槽200设置于壳体300内。

如图1所示，散热机构10还包括电机定子400，电机定子400设置于壳体300内，且套设于转子100上，以用于与转子100配合驱动转子100绕旋转轴进行旋转。

如图1所示，散热机构10还包括磁轴承定子500，磁轴承定子500设置于壳体300内，且套设于转子100上，以用于控制转子100相对磁轴承定子500悬浮。磁轴承定子500具体为两个，且两个磁轴承定子500沿旋转轴的长度方向分别设置于电机定子400的两侧。

具体地，磁轴承定子500还进一步用于控制转子100相对电机定子400与壳体300悬浮。

在具体实施例中，磁轴承定子500通过提供电磁力或者其他形式的磁力与转子100配合，从而可以将转子100相对磁轴承定子500、电机定子400以及壳体300悬浮。

如图1所示，散热机构10还包括有外接冷却组件600，外接冷却组件600设置于壳体300上，以用于与冷却槽200进行热交换。具体是用于与冷却槽200中的冷却液进行热交换。从而可以用于对冷却槽200或冷却液进行散热，将冷却液从转子100带来的热量通过外接冷却组件600带走，以保证冷却液的散热效果。

具体地，外接冷却组件600包括液冷系统、热管系统以及风冷系统中的一种或多种。

综上所述，本申请提供一种散热机构，通过在转子100内设置冷却通道110，然后在转子100的端部设置于冷却通道110连接的冷却槽200，并通过在冷却槽200中设置流道螺杆210嵌入到冷却通道110中，从而可以利用转子100的转动使得冷却通道110与流道螺杆210发生相对旋转，从而使得冷却槽200的冷却液可以流入或流出冷却通道110，并在重力作用下流出或流入冷却通道110，从而使得冷却液在冷却通道110与冷却通道110中来回流动，并持续带走转子100的热量。且进一步的，通过绕冷却通道110设置回流通道120，一方面增大与转子100的接触面积，另一方面，增强冷却液的循环速度，防止冷却液由于转子100转速过高而无法从冷却通道110流出重新进入冷却槽200中。因此，通过增大冷却液与转子100的接触面积与加快冷却液在转子100内的循环速度，实现飞轮转子的快速散热，且采用上述设计可以避免采用外加液泵系统，降低系统结构设计的难度和复杂性，降低生产成本。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。