论文分享丨中国科学院学者进行真空飞轮转子强化辐射换热实验研究
技术领域：飞轮储能换热
开发单位：中国科学院电工研究所 阮琳
文章名称：鲍炳炎，阮琳等，真空飞轮转子强化辐射换热实验研究，热能动力工程，2024
技术突破：提出了飞轮电机定子侧低温蒸发冷却方案和转子侧高辐射涂层方案。实验结果表明：涂覆高辐射涂层后,定子侧温度降低15℃ 使转子温升降低近3℃。
应用价值：涂覆高辐射涂层后冷却效果显著改善，将定子侧低温蒸发冷却与转子侧高辐射涂层相结合,能够进一步强化辐射换热,获得更好的冷却效果。
由于具有比能量高、比功率高、循环寿命高、能量转化效率高和安全可靠等优势，飞轮储能适用于需要短时高功率电能输出且充放电频繁的场合，目前已经在轨道交通能量回收、船舶综合电力系统、新能源并网发电、不间断电源等领域得到应用。为减小高转速下飞轮储能系统的风阻，转子通常在低压或真空条件下运行。然而在真空环境中，飞轮电机转子产生的热量基本只能通过热辐射方式向外传递，且辐射强度很弱。系统产生的热量排散困难，导致转子温度不断升高，甚至会引起磁钢退磁而损坏电机。
本文提出将飞轮电机定子浸泡于低温冷却工质中，通过降低定子侧温度的方法来验证低温定子侧内表面对真空环境下辐射换热的强化作用。在此基础上，在转子侧外表面涂覆高辐射层，验证转子侧外表面高辐射涂层对真空环境下辐射换热的强化作用。定子侧温度降低15℃仅使转子温升降低1℃，对于辐射换热强度的提升效果并不显著。转子侧涂覆高辐射涂层，即提高转子侧外壁面发射率时，定子侧温度降低15℃使转子温升降低近 3℃，冷却效果显著增强，对辐射换热强度的提升作用较为明显。将定子侧低温与转子侧高辐射涂层相结合的方法能够有效强化辐射换热，达到更好的冷却效果。（整理：徐帆，胡东旭 INESA）
图3 涂层对转子温升的影响
本文来源：国际储能技术与产业联盟
