[发明专利]机电飞轮冷却系统

说明书

优先权声明

本申请要求于2011年12月24日提交的美国临时申请61/580，220的权益，该项申请的全部内容合并在本文中用于所有用途。

背景技术

已知的飞轮存储动能，即，运动的能量。当要求释放该能量时，飞轮随着动能被耗尽而减速。已知的还有驱动电机的飞轮或者由电机驱动的飞轮。几十年来，已经设计制造了这种机电动械，并且这种机电机械在运行上已经获得了不同程度的成功。然而，广泛的应用受困于飞轮的制造，即使是最先进的商用机械在运行上也会受到严重限制，同时超过了较好的替代性执行方式的成本。尽管小型飞轮制造业一直坚持不懈地努力，但现代的机电飞轮仅在一些利基市场中得到有限地应用，并且目前对于发展世界的能量供给没有做出重大贡献。

技术领域

本发明涉及机电领域。特别地，本发明涉及采用流体冷却剂系统的机电飞轮。

相关技术的论述

机电飞轮包括在大气条件下运行的机械和在真空条件下运行的机械。虽然在真空环境下运行的机械有益于高速运行，但这些机械同样受现有技术的限制而不能够控制机电飞轮部件温度。

发明内容

本发明提供一种机电飞轮，所述机电飞轮具有环绕固定的定子的转子以及定子绕组，所述定子绕组包括环绕定子旋转轴线的励磁绕组和不环绕定子旋转轴线的电枢绕组。

在一种实施方式中，机电飞轮包括：芯部组件，所述芯部组件包括由流体冷却式定子支撑件所支撑的电动发电机定子；电动发电机转子，所述电动发电机转子围绕所述定子；所述定子限定一旋转轴线，所述定子具有环绕旋转轴线的励磁线圈，并且所述定子具有并不环绕旋转轴线的电枢线圈；飞轮体，所述飞轮体环绕所述转子并且联接至所述转子以便与所述转子一起旋转；以及可排空的壳体，所述可排空的壳体封闭所述飞轮体。所述转子由间隔开的第一悬架组件和第二悬架组件支撑，所述第一悬架组件包括第一电磁轴承，所述第一电磁轴承用于对所述转子施加对中力和悬浮力，所述第二悬架组件包括第二电磁轴承，所述第二电磁轴承用于对所述转子施加对中力。

在一种实施方式中，所述电动发电机包括环绕定子的转子、壳体以及多个导热杆，所述壳体封闭所述电动发电机定子和转子，所述定子通过中空的定子支撑件来悬挂，所述定子支撑件操作成传递来自所述定子的热量并且使所述定子中空部中的流体冷却剂被加热，每个所述导热杆具有吸热部分和排热部分，每个所述导热杆的吸热部分插入在相应的定子槽中，并且每个所述导热杆的排热部分热联接至所述流体冷却式定子支撑件。

在一些实施方式中，上述机电飞轮还包括进入管道，所述进入管道操作成向所述定子支撑件供给流体冷却剂，并且所述进入管道和所述定子支撑件的周壁限定用于从所述定子支撑件转移出流体冷却剂的环形流动空间。

在一些实施方式中，上述机电飞轮还包括流体冷却剂泵，所述流体冷却剂泵使流体冷却剂在冷却剂回路中移动，所述冷却剂回路包括所述进入管道和所述环形流动空间。

在一些实施方式中，上述机电飞轮还包括外壳，所述外壳环绕所述电动发电机定子和转子，所述外壳用于使外壳流动通道中的流体被冷却。

在一些实施方式中，上述机电飞轮的冷却回路包括所述外壳流动通道。并且，在一些实施方式中，所述机电飞轮具有由共用的中间壁隔开的内壳流动通路和外壳流动通路。并且，在一些实施方式中，所述机电飞轮外壳具有使用外部空气冷却的壁部。

在一些实施方式中，上述机电飞轮还包括环绕所述电动发电机定子和转子的外壳，所述外壳用于使外壳流动通道中的流体被冷却。

在一些实施方式中，上述机电飞轮还包括环绕所述电动发电机定子和转子的内壳，所述内壳被所述外壳环绕，所述内壳用于使内壳流动通道中的流体被加热。

在一些实施方式中，上述机电飞轮还包括流体冷却剂泵，所述流体冷却剂泵使流体冷却剂在冷却剂回路中移动，所述冷却剂回路包括穿过流体室的进入管道，所述进入管道操作成向所述定子支撑件供给流体冷却剂，所述进入管道和所述定子支撑件的周壁限定用于从所述定子支撑件转移出流体冷却剂的环形流动空间，所述流体室将所述环形流动空间和所述外壳流动通道流体联接，所述内壳流动通道将所述外壳流动通道和排出管道流体联接。

在一些实施方式中，上述机电飞轮的特征在于：所述定子支撑件具有大直径部分和小直径部分；导热杆的排热部分热联接至所述定子支撑件的大直径部分；所述定子固定至所述定子支撑件的小直径部分；并且，所述定子支撑件的大直径部分和小直径部分的直径被选择成使得能够使用笔直的导热杆。