[发明专利]易散热飞轮储能系统及其转子真空下温升抑制方法

权利要求书

1.一种易散热飞轮储能系统，其特征在于，该系统包括真空壳体、转轴、飞轮、电磁轴承、电动/发电一体机、定子套筒、冷凝器以及调压装置；

所述真空壳体内部包含电动/发电一体机的转子部分、转轴、电磁轴承和飞轮，用于为所述易散热飞轮储能系统提供真空环境；

所述飞轮、电磁轴承转子部分、电动/发电一体机转子部件均固定设置在转轴上；

所述电动/发电一体机的转子部件位于真空壳体内部；

所述电动/发电一体机的定子部件位于真空壳体外部，并以定子套筒包裹；

所述定子套筒高于定子部件且与定子部件存在空隙，以液态制冷工质填充套筒与定子之间的空隙；

所述冷凝器及所述调压装置安装于所述定子套筒上部，用于调节定子套筒内的压力。

2.根据权利要求1所述的易散热飞轮储能系统，其特征在于，所述液态制冷工质为HFE氟化液体冷却工质或HFO氟化液体冷却工质。

3.根据权利要求1所述的易散热飞轮储能系统，其特征在于，所述电磁轴承为减小旋转摩擦损耗的非接触式磁悬浮式轴承，用于支撑转轴和飞轮。

4.根据权利要求1所述的易散热飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮为所述易散热飞轮储能系统的储能载体，当电动/发电一体机为电动状态时，电动/发电一体机转子部件驱动所述飞轮高速旋转，将电能转化为机械能存储，当电动/发电一体机为发电状态时，高速旋转的飞轮带动电动/发电一体机转子部件发电，将机械能转化为电能输出。

5.根据权利要求1所述的易散热飞轮储能系统，其特征在于，所述电动/发电一体机的定子部件的下表面和内表面紧贴所述定子套筒，上表面和外表面与定子套筒留有空隙，所述定子套筒的外表面紧贴所述真空壳体。

6.一种基于气隙长度调整的易散热飞轮储能系统的转子真空下温升抑制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的易散热飞轮储能系统，该方法包括：

增加所述电动/发电一体机的气隙长度，降低转子涡流损耗，减少转子产热，实现转子温升抑制。

7.一种基于液态制冷工质的易散热飞轮储能系统的转子真空下温升抑制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的易散热飞轮储能系统，该方法包括：

步骤A10，在所述定子套筒内部充注液态制冷工质，所述电动/发电一体机的定子部件浸泡于所述液态制冷工质中；

步骤A20，所述电动/发电一体机的定子部件运行中的热量被所述液态制冷工质吸收；

步骤A30，所述液态制冷工质吸收热量后汽化，并携带热量在所述定子套筒中向上流动；

步骤A40，设置于所述定子套筒上方的冷凝器与汽化的工质进行热交换后，汽化的工质液化为液态制冷工质并滴落回所述定子套筒内部；

步骤A50，通过步骤A10-步骤A40的方法降低所述电动/发电一体机的定子侧温度，增大转子侧与定子侧的辐射换热温差，提高辐射热流密度，实现转子温升抑制。

8.根据权利要求7所述的基于液态制冷工质的易散热飞轮储能系统的转子真空下温升抑制方法，其特征在于，所述调压装置调节定子套筒内的压力，控制液态冷却工质的相变温度，将所述电动/发电一体机定子部件的温度与所述液态冷却工质的沸点的温差维持在设定阈值内。

9.一种基于真空壳体镀层的易散热飞轮储能系统的转子真空下温升抑制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的易散热飞轮储能系统，该方法包括：

在所述真空壳体内表面增加第一涂层，在所述电动/发电一体机的转子外表面增加第二涂层，通过所述第一涂层和所述第二涂层增强所述电动/发电一体机的转子的热辐射能力，强化定子的辐射吸收能力，实现转子温升抑制。

10.根据权利要求9所述的基于真空壳体镀层的易散热飞轮储能系统的转子真空下温升抑制方法，其特征在于，所述第一涂层为黑镀铬镀层，所述黑镀铬镀层厚度为2mm，所述第二涂层为热辐射型隔离涂层和热反射型隔离涂层，所述热辐射型隔离涂层和热反射型隔离涂层厚度为1mm。