飞轮储能电机的制作方法

1.本实用新型涉及新能源设备领域，特别是涉及一种飞轮储能电机。


背景技术：

2.飞轮储能系统主要由三部分构成：高速旋转飞轮本体、电动/发电机和电力电子变换装置，其中飞轮本体和电动/发电机利用磁悬浮轴承支撑，并密封在真空装置内。系统的工作原理为：当电网提供的能量高于负载所需时，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。
3.飞轮储能系统内部属于真空环境，对于mw级(兆瓦级)别调频功能类型，电机主要损耗来源于定子绕组及定子，采用传统的水套散热及其盖板导热及真空辐射传热无法达到低温要求，采用盖板传热模式来进一步降低定子绕组及定子温度，需要靠近定子绕组甚至贴死，但由于mw功率的电机电压甚至超过几千伏，无法做到靠近及贴死(容易被击穿损坏电机)，在此背景下，无法满足电机长时间稳定运行要求。
4.飞轮储能系统在mw高功率及真空环境下，其飞轮较大的电机损耗及高电压限制下，电机温升高达145℃以上，电机长期在高温环境下工作，极易影响电机性能及寿命，从而影响了飞轮整体可靠性。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种飞轮储能电机。
6.本技术提供的飞轮储能电机，包括定子铁芯、缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组、灌封胶、导热插板和电机水套；所述定子绕组的端部沿所述定子铁芯的轴向冒出所述定子铁芯；所述灌封胶设置在所述定子绕组的端部和所述定子水套之间，所述电机水套围绕在所述定子铁芯和所述定子绕组的外周侧，所述导热插板插进所述定子绕组的端部和所述电机水套之间的所述灌封胶中。
7.在其中一个实施例中，所述导热插板为圆筒形导热铝板，所述导热差别与所述定子绕组的端部通过所述灌封胶隔离。
8.在其中一个实施例中，所述导热插板远离所述定子铁芯的端部为翻边结构。
9.在其中一个实施例中，所述导热插板通过所述翻边结构安装在所述电机水套上。
10.在其中一个实施例中，所述导热插板的外表面设有氧化铝陶瓷涂层。
11.在其中一个实施例中，所述氧化铝陶瓷涂层的厚度为0.5mm～0.7mm。
12.在其中一个实施例中，还包括电机外壳，所述电机水套固定于所述电机外壳内。
13.在其中一个实施例中，所述电机水套外周设有螺旋状水道。
14.本实用新型的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
15.本实用新型提供的飞轮储能电机能使得飞轮储能装置在高功率及真空环境下，通过导热插板将定子绕组及电机定子上的热量快速传导到外界及电机水套上，电机水套可以
保持低温状态，从而迅速使热量传导出去，不产生积热，使定子绕组与电机定子在较低的温度下长期运行，保证飞轮储能电机满足快速散热要求，整个系统的使用寿命得到提高。
16.本技术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，或通过对本实用新型的具体实施了解到。
附图说明
17.图1为本实用新型一实施例中飞轮储能电机的部分结构装配状态示意图；
18.图2为本实用新型一实施例中飞轮储能电机的定子结构的剖面示意图；
19.图3为本实用新型一实施例中飞轮储能电机的立体结构示意图。
20.附图标记说明：
21.100-定子绕组，200-定子铁芯，300-导热插板，400-灌封胶，500-电机水套， 600-电机外壳；
22.310-翻边结构，510-螺旋状水道。
具体实施方式
23.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的可能的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本实用新型的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本实用新型的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。
24.相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
25.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
26.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。
27.本技术的实施例提供了一种飞轮储能电机，如图1～图3所示，包括定子铁芯200、缠绕在定子铁芯200上的定子绕组100、灌封胶400、导热插板300和电机水套500。定子绕组100的端部沿定子铁芯200的轴向冒出定子铁芯200，电机水套500围绕在定子铁芯200和定子绕组100的外周侧，灌封胶400设置在定子绕组100的端部和电机水套500之间，导热插板300设置在定子绕组100 和电机水套500之间，导热插板300插进定子绕组100的端部和电机水套500 之间的灌封胶400中。电机的定子内设置有飞轮储能电机的转子，转子连接飞轮。
导热插板300的顶端面(朝向定子绕组100的开放端外侧)延伸到定子铁芯200的外侧。导热插板300相当于一个圆筒形的套筒，设置在定子绕组100 和电机水套500之间，材质可采用易导热的材料，例如铝合金或铝，可选的，导热插板300为圆筒形导热铝板，该导热插板300的热传导率可高达202w/mk，导热插板300与定子绕组100的端部通过灌封胶400隔离，能够快速将热量传导到另外的介质当中。在定子绕组100与导热插板300之间灌入电机灌封胶400，可起到固定导热插板300及导热的作用；同时，在导热插板为导热铝板时，灌封胶也起到了避免导热插板和绕组直接接触短路的作用。
28.本实用新型提供的飞轮储能电机使得飞轮储能装置在高功率及真空环境下，通过导热插板300将定子绕组100及定子铁芯上的热量在传导至灌封胶后快速传导到外界及电机水套500上，电机水套500可以保持低温状态，从而迅速使热量传导出去，不产生积热，使定子绕组100与定子铁芯200在较低的温度下长期运行，保证飞轮储能电机满足快速散热要求，整个系统的使用寿命得到提高。
29.可选的，结合第一个方面实施例和上述实现方式，如图2所示，导热插板 300远离定子铁芯200的端部为翻边结构310。导热插板300相当于一个t字型的套筒，通过翻边结构310增大与外界接触的面积，使得热量更容易散出，并且也方便与其他结构连接，例如可在翻边结构310上设置螺纹孔，通过螺栓或螺钉将导热插板300安装固定，使得导热插板300通过翻边结构310安装在电机水套500上。
30.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，导热插板300的外表面设有氧化铝陶瓷涂层。导热插板300的周侧表面涂覆氧化铝陶瓷层可以大幅度增强导热插板300的抗电压性能。可选的，氧化铝陶瓷涂层的厚度为0.5mm～0.7mm。涂覆有0.5mm厚氧化铝陶瓷涂层的导热插板300最高能抵抗3000v的电压，铝质的导热插板300能够一方面具有202w/mk的高导热系数，一方面具有抗3000v电压的防电击穿性能。
31.可选的，如图2和图3所示，本技术提供的飞轮储能电机还包括电机外壳 600，飞轮储能电机的定子位于电机外壳600内，电机水套500固定于电机外壳内。可选的，电机水套500的外周面上设有螺旋状水道510，冷却水通过螺旋状水道510在电机水套500与电机外壳600之间流动，快速充分地带走飞轮储能电机中的热量。
32.本技术提供的飞轮储能电机具有抗高电压和高导热的定子散热结构,可以有效减低飞轮在高功率下的高温升问题，可以在未采用本技术的结构之前的结构基础上有效降低20℃以上，保证了兆瓦级别的飞轮运转安全可靠性能。
33.本技术领域技术人员可以理解，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。