【技術實現步驟摘要】
本申請涉及儲能，具體提供一種飛輪轉子及飛輪儲能系統。
技術介紹
1、飛輪儲能是利用高速旋轉的飛輪來存儲能量的技術，隨著可再生能源的普及和電力系統形態的轉變，飛輪儲能技術由于其相對于傳統電化學儲能方式來講，具有比能量高、比功率高、循環壽命高以及環保等優點，目前在軌道交通能量回收、艦船綜合電力系統、新能源并網發電、不間斷電源等各領域得到廣泛應用，為構建新能源為主體的新型電力系統提供了更有力的支撐。
2、飛輪轉子在高速運轉過程中與其周圍的氣體產生摩擦，從而會導致轉動阻力增加，因此在一些相關技術中，通常將飛輪轉子置于真空環境中以改善上述情況，但是在真空環境中，飛輪轉子產生的熱量僅能夠通過熱輻射的方式向外界傳遞，而通過該熱輻射進行傳熱的效率又較低，如此將會導致飛輪轉子自身的熱量難以及時排出，進而使得飛輪轉子溫度不斷升高，影響系統運行，甚至燒壞電機。
3、相應地，本領域需要一種新的技術方案來解決上述問題。
技術實現思路
1、本申請旨在解決上述技術問題，即，解決現有飛輪儲能系統散熱性能差的問題。
2、在第一方面，本申請提供一種飛輪轉子，其包括：
3、飛輪本體，其上開設有通孔，所述通孔的兩端分別與所述飛輪本體的兩個端面連通，且所述通孔的軸線與所述飛輪本體的軸線不平行，以使所述飛輪本體轉動時氣流能夠由所述通孔的一端流向另一端；
4、主軸，其與所述飛輪本體相連。
5、在上述飛輪轉子的一個技術方案中，所述通孔圍繞所述飛輪本體的軸線周
6、在上述飛輪轉子的一個技術方案中，所述通孔的軸線與所述飛輪本體的軸線位于同一平面內。
7、在上述飛輪轉子的一個技術方案中，所述通孔的截面積由其兩端向中心逐漸減小。
8、在第二方面，本申請提供一種飛輪儲能系統，其包括：
9、外殼體；
10、第一方面中任一項所述的飛輪轉子，所述飛輪本體位于所述外殼體內，所述主軸伸出所述外殼體，所述飛輪本體與所述外殼體的內壁之間形成有間隙，所述間隙內填充有目標氣體，所述飛輪轉子轉動時，所述通孔與所述間隙之間形成供所述目標氣體流動的循環回路。
11、在上述飛輪儲能系統的一個技術方案中，所述外殼體上設置有輔助換熱結構，所述輔助換熱結構位于所述目標氣體的流動路徑上。
12、在上述飛輪儲能系統的一個技術方案中，所述輔助換熱結構包括：
13、第一翅片，其設置于所述外殼體的內壁；以及/或者
14、第二翅片，其設置于所述外殼體的外壁。
15、在上述飛輪儲能系統的一個技術方案中，所述輔助換熱結構包括：
16、第一翅片，其設置于所述外殼體的內壁；
17、液冷換熱器，其設置于所述外殼體的外壁，且所述液冷換熱器與所述第一翅片相對應，以使所述第一翅片能夠與所述液冷換熱器進行換熱。
18、在上述飛輪儲能系統的一個技術方案中，所述輔助換熱結構包括：
19、盤管式換熱器，其設置于所述外殼體的內壁，所述盤管式換熱器的兩端伸出所述外殼體。
20、在上述飛輪儲能系統的一個技術方案中，所述輔助換熱結構靠近所述通孔的端口設置。
21、如上，在采用上述技術方案的情況下，飛輪本體安裝在飛輪儲能系統的外殼體內之后，將目標氣體注入外殼體內，目標氣體則填充在間隙和通孔之間。飛輪儲能系統運行時，飛輪本體高速旋轉，由于通孔的軸線與飛輪本體的軸線不平行，因此在旋轉過程中，通孔內的目標氣體受到離心力作用，會沿著通孔運動，從而在通孔的兩端形成壓差，在壓差作用下，目標氣體在通孔與間隙之間往復運行，形成一個循環氣體回路。目標氣體經過通孔時，能夠將飛輪本體自身的熱量帶出至間隙內，然后在間隙內運動的過程中，目標氣體攜帶的熱量又能夠通過外殼體輻射至外部環境，如此往復循環，通過目標氣體的循環運動實現對飛輪本體的冷卻。
22、本申請通過在飛輪本體上開設通孔，依靠飛輪本體旋轉過程中的離心力驅動目標氣體在外殼體內實現“自循環”，無需增設外部動力源，從而不僅能夠起到降本效果，而且可以簡化飛輪儲能系統的構成。而在現有技術中，僅依靠輻射進行換熱，那么越靠近飛輪本體軸線以及主軸的區域輻射強度越弱，因此本申請通過氣體循環的方式將飛輪本體自身的熱量帶出至靠近外殼體側壁的區域(即間隙所在區域)，實現氣體對流換熱，然后再結合輻射方式進行散熱，從而能夠提高飛輪儲能系統的散熱性能，有效提高飛輪儲能系統運行的安全性和穩定性。
23、進一步地，本申請通過在飛輪儲能系統的外殼體上設置輔助換熱結構，將輔助換熱結構設置在循環氣體回路的流動路徑上，如此，在氣體流動過程中，通過輔助換熱結構能夠進一步提高目標氣體與外部環境之間的換熱效率，進而提升飛輪儲能系統運行的安全性和穩定性。
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1.一種飛輪轉子，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的飛輪轉子，其特征在于，所述通孔圍繞所述飛輪本體的軸線周向均布有多個。
3.根據權利要求2所述的飛輪轉子，其特征在于，所述通孔的軸線與所述飛輪本體的軸線位于同一平面內。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的飛輪轉子，其特征在于，所述通孔的截面積由其兩端向中心逐漸減小。
5.一種飛輪儲能系統，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的飛輪儲能系統，其特征在于，所述外殼體上設置有輔助換熱結構，所述輔助換熱結構位于所述目標氣體的流動路徑上。
7.根據權利要求6所述的飛輪儲能系統，其特征在于，所述輔助換熱結構包括：
8.根據權利要求6所述的飛輪儲能系統，其特征在于，所述輔助換熱結構包括：
9.根據權利要求6所述的飛輪儲能系統，其特征在于，所述輔助換熱結構包括：
10.根據權利要求6至9中任一項所述的飛輪儲能系統，其特征在于，所述輔助換熱結構靠近所述通孔的端口設置。
【技術特征摘要】
1.一種飛輪轉子，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的飛輪轉子，其特征在于，所述通孔圍繞所述飛輪本體的軸線周向均布有多個。
3.根據權利要求2所述的飛輪轉子，其特征在于，所述通孔的軸線與所述飛輪本體的軸線位于同一平面內。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的飛輪轉子，其特征在于，所述通孔的截面積由其兩端向中心逐漸減小。
5.一種飛輪儲能系統，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的飛輪儲能系統...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王宇，鮑炳炎，
申請(專利權)人：中國科學院電工研究所，
類型：發明
國別省市：
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