CN105322697A - 轴承绝缘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承绝缘。描述了一种轴承系统（200），其用于包括具有外转子的发电机的风力涡轮，优选用于具有用于风力涡轮的转子壳体的外转子的发电机，轴承系统包括：内轴承环（210），外轴承环（230），第一电绝缘元件（220），第二电绝缘元件（240），多个辊元件（250），第一金属元件（261），以及第二金属元件（262）。辊元件被布置在内轴承环和外轴承环之间的内部空间处。第一电绝缘元件包括第一金属元件。第二电绝缘元件包括第二金属元件。第一电绝缘元件被布置为至少部分地围绕内轴承环，以便为轴承系统的内部提供电屏蔽。并且第二电绝缘元件被布置为至少部分地围绕外轴承环，以便为轴承系统的内部提供电屏蔽。

Description

轴承绝缘

技术领域

本发明涉及风力涡轮领域。

背景技术

风力涡轮的直接驱动式发电机的转子具有大于4米的直径，该直径取决于发电机功率和扭矩。例如，SiemensWindPower的直接驱动式涡轮的发电机转子对于SWP3.0-101具有4.2米的外径、对于SWP6.0-154具有6.5米的直径，并且具有约2.5米的长度。

转子由前板、具有一定轭高度的转子环和轴承环构成。完整的转子也被称作转子壳体，因为在SiemensWindPower的直接驱动式涡轮中，转子位于定子外侧并因此用作壳体。转子外表面与环境空气直接接触。

SiemensWindPower的所有直接驱动式发电机的转子壳体都是焊接和加工的单个钢部件。转子壳体由利用锻造钢环和轧制钢轭焊接在一起的两个大圆锥体构成。然后在大型CNC机床中加工这种转子壳体。

之前，尤其是具有几个电极的大型DC和AC电机中的轴承存在电流风险。在现代电气机器中，应该知晓到轴承和机器传动系统中的电流风险。这是由不断增加变频器的使用导致的。近年来，由工业HVAC、泵送和处理设备中的PWM逆变器（变频驱动器）控制的电机中这种风险增加。VFD在被驱动的电机的轴上的感生电压可导致点蚀、开槽并最终导致轴承和电机故障。

损坏的轴承例如会导致发电机故障，这引起意外的停机期和成本高的维修。鉴于世界范围的轴承和其他关键部件短缺，用一个月时间来等待零件是不切实际地那么短的。除收入损失之外的损失是维修故障轴承的成本，由于例如新轴承、劳动力、滑动环和其他零件引起的，还必须计入租用和运输多种维修所需的大型起重机的大量费用。

必须通过提供与地面而非轴承本身的最小电阻路径从而从轴转移由定子-转子的电容性耦合导致的轴承电流。

此外，已知通过使轴承与轴电流绝缘和/或为轴电流流动提供替代路径来防止有感生的轴电流导致的轴承损坏。在直接驱动式发电机的电流设计中，使用玻璃纤维层压件将轴承与轴感生电压隔离开。玻璃纤维层压件用作防止直流电流和低频电流进入轴承的良好电绝缘件，但其对频率很高的电流来说可能无效，因为电容阻抗随频率增加而减小。在电流设计中，轴接地电刷也用于接地杂散电流，但这在接地频率很高的电流时无效。

本文献所解决的问题涉及发电机轴电流，其中感生电流损坏风力涡轮发电机的主轴承。因此可能需要电绝缘主轴承，以避免发电机故障。这种电绝缘增加制造直流驱动式发电机的难度。因而，需要更容易且更节省成本地制造具有外转子的直流驱动式发电机。

发明内容

此需要可由根据独立权利要求的主题满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供一种用于包括具有外转子的发电机的风力涡轮的转子壳体，转子壳体包括支撑结构（其中支撑结构是圆柱形的）、前部结构、环和电绝缘元件。其中，环和前部结构在前部结构的内侧处在水平平面内附接在一起，从而形成转子壳体的前部。支撑结构在支撑结构的前端处附接到前部结构，形成转子壳体的侧部。并且电绝缘元件被布置在转子壳体的前部和转子壳体的侧部之间。

根据本发明的支撑结构可以是转子壳体的轭。

根据本发明的前部结构可以是例如圆锥形的。

根据本发明的环可用于容纳用于旋转转子的轴承或轴承系统，并因此可用作轴承或轴承系统壳体。因此，环可以是锻造和加工的钢环，并且环可用作发电机的轴承系统的壳体。因此，可以有利的是，用作发电机的轴承系统的壳体的环不进行任何分段，因为这在试图布置轴承系统时可能产生问题，因为在操作发电机时多段式环的部段之间的任何容差可能是不利的。

根据本发明的电绝缘元件可以是可提供电场和/或磁场的隔离的绝缘元件。

此构思的有利之处在于，通过绝缘转子壳体的前部和转子壳体的侧部之间的转子壳体，此绝缘还可为环提供电和/或磁隔离。

本发明的此方面基于以下理念，即，通过为转子壳体提供电和/或磁隔离，可提供使环与正在出现的电场和/或磁场绝缘并因此还为转子壳体的轴承和/或轴承系统提供这种绝缘的简单的低成本方法。

根据本发明的另一实施例，经由可撤消连接，优选经由螺栓或螺钉，将电绝缘元件布置在转子壳体的前部和转子壳体的侧部之间。

除了螺栓接合或螺钉接合之外，还可将零件焊接、铆接或胶合在一起，如果不需要更换零件的简单的方法的话。

本发明的此实施例基于以下理念，即，可容易地改变电绝缘元件，并且因此可以用节省成本的方式用这种电绝缘元件来改进现有转子壳体。

根据本发明的另一实施例，支撑结构、前部结构和/或电绝缘元件由多段式零件形成。

本发明的此实施例基于以下理念，即，转子壳体的子零件可以小，并且因此更易于运输和处理。可优化这些部段，以用标准集装箱装运。

根据本发明的另一实施例，多段式电绝缘元件零件的数量等于多段式支撑结构零件的数量，优选地，多段式前部结构零件的数量和多段式电绝缘元件零件的数量各自等于多段式支撑结构零件的数量。

多段式支撑结构零件、多段式前部结构零件和多段式电绝缘元件零件各自可被制成为单件式结构，其中，这些单个钢板和/或块可焊接、铆接或螺栓接合到彼此。

通过利用螺栓、螺钉或铆钉将每个多段式零件附接到另一多段式零件，可相对于彼此容易地调整零件，从而不超过转子壳体的预定容差。

本发明的此实施例基于以下理念，即，将一段式前部结构零件与一段式支撑结构零件和一段式电绝缘元件零件附接在一起可简化转子壳体的组装过程。

根据本发明的另一实施例，转子壳体进一步包括放电元件。其中，放电元件附接到转子壳体的侧部，放电元件优选包括接地电刷和/或石墨元件。

本发明的此实施例基于以下理念，即，对于被感生到转子壳体的一些电流，可提供对于这些轴电流流动来说的替代性路径。

根据本发明的另一实施例，转子壳体进一步包括箔片元件。其中，箔片元件附接到电绝缘元件，以便为转子壳体内部提供另一电屏蔽。

根据本发明的电屏蔽可以是电场和/或磁场的屏蔽。

本发明的此实施例基于以下理念，即，箔片元件可为转子壳体内部提供额外的电屏蔽。

根据本发明的另一方面，提供一种轴承系统，其用于包括具有外转子的发电机的风力涡轮，优选用于具有用于风力涡轮的转子壳体的外转子的发电机，轴承系统包括：内轴承环，外轴承环，第一电绝缘元件，第二电绝缘元件，多个辊元件，第一金属元件，以及第二金属元件。其中，多个辊元件围绕内轴承环。外轴承环围绕多个辊元件。第一电绝缘元件包括第一金属元件。第二电绝缘元件包括第二金属元件。第一电绝缘元件被布置为围绕内轴承环，以便为轴承系统的内部提供电屏蔽。并且第二电绝缘元件被布置为围绕外轴承环，以便为轴承系统的内部提供电屏蔽。

本发明的此方面基于以下理念，即，通过直接向轴承系统的内部环和外部环提供电和/或磁隔离，可提供使轴承系统内部与正在出现的电场和/或磁场隔离并因此防止由这类场导致的轴承系统损坏的简单的低成本方法。

根据本发明的另一实施例，轴承系统进一步包括第三金属元件和/或第四金属元件。其中，第三金属元件被布置在第一电绝缘元件的第一侧上，以便为轴承系统的内部提供额外的电屏蔽；和/或第四金属元件被布置在第二电绝缘元件的第一侧上，以便为轴承系统的内部提供额外的电屏蔽。

本发明的此实施例基于以下理念，即，一个或多个额外的金属元件可为轴承系统的内部提供额外的电屏蔽。

根据本发明的另一实施例，第一金属元件围绕第一电绝缘元件布置。第一金属元件和第三金属元件被布置在第一电绝缘元件的相对两侧上。第二金属元件围绕第二电绝缘元件布置。并且第二金属元件和第四金属元件被布置在第二电绝缘元件的相对两侧上。

通过围绕电绝缘元件布置两个金属元件，电绝缘元件可夹在两个金属元件之间。

本发明的此实施例基于以下理念，即，通过利用被两个金属元件包围的夹层式电绝缘元件，可提供夹层模块，其可更好地绝缘轴承系统的内部。此外，通过利用夹层模块，可用节省成本的方式提供这种绝缘。

根据本发明的另一实施例，第一电绝缘元件和第二电绝缘元件各自包括玻璃纤维层压件。

根据本发明的玻璃纤维层压件可提供在低于10MHz的电流频率下约20欧至1000欧之间的高电容阻抗，同时电容阻抗可随电流频率的降低而快速增加。

本发明的此实施例基于以下理念，即，通过利用玻璃纤维层压件，能够阻挡通过低频电流而产生的场。

根据本发明的另一实施例，玻璃纤维层压件包括被设计用以防止频率产生的电磁场侵入各个电绝缘元件的网。优选地，网包括金属元件。更优选地，网防止由等于或大于10MHz的频率产生的电磁场侵入各个电绝缘元件。

根据本发明的网可以是金属网，其能够阻挡通过低频电流（如电流频率为10MHz或更高的电流）而产生的场。

本发明的此实施例基于以下理念，即，通过利用包括网的玻璃纤维层压件，能够阻挡通过低频电流而产生的场。

根据本发明的另一实施例，网夹在各个玻璃纤维层压件的各个第一部分和各个玻璃纤维层压件的各个第二部分之间。

本发明的此实施例基于以下理念，即，通过将网夹在玻璃纤维层压件之间，可提供阻挡通过低频和高频电流而产生的场的容易的低成本方法。

根据本发明的另一实施例，各个玻璃纤维层压件包括导电的电磁屏蔽涂层。

本发明的此实施例基于以下理念，即，包括导电电磁场屏蔽涂层的玻璃纤维层压件可为轴承系统内部提供额外的电屏蔽。

根据本发明的另一方面，提供一种转子壳体，其用于包括具有外转子的发电机的风力涡轮，优选用于具有用于风力涡轮的外转子的发电机，转子壳体包括根据本发明的前述方面的任何实施例的支撑结构（其中支撑结构是圆柱形的）、前部结构、环和电绝缘元件。其中，环和前部结构在前部结构的内侧处在水平平面内附接在一起，从而形成转子壳体的前部。支撑结构在支撑结构的前端处附接到前部结构，从而形成转子壳体的侧部。并且轴承系统被布置在转子壳体的环内。

本发明的此方面基于以下理念，即，通过提供具有一体式电屏蔽轴承系统的转子壳体，可提供用于风力涡轮的更坚固的发电机。

根据本发明的另一实施例，每个电绝缘元件隔绝低频和高频直流电流，优选地，每个电绝缘元件为转子壳体的环的轴承或轴承系统提供这种绝缘，更优选地，为转子壳体的环的轴承或轴承系统的轴承油膜提供这种绝缘。

根据本发明的轴承或轴承系统可使用轴承油膜，以便在使用时防止损坏轴承或轴承系统的滚动元件。由于电磁场侵入轴承油膜会改变轴承油膜的润滑性能，并由此导致滚动元件和/或轴承或轴承系统损坏，因此这种电磁绝缘轴承系统可防止轴承系统受损，即使是在预期存在高频电流的环境中，如风力涡轮的发电机内。

本发明的此方面基于以下理念，即，通过为轴承系统提供电绝缘元件，可防止轴承油膜的性能在高频电流环境中改变，因此防止轴承或轴承系统因这些电流产生的电磁场而受损。

根据本发明的另一方面，提供一种制造根据本发明的前述方面的任何实施例的转子壳体的环的方法，所述方法包括：通过以下步骤形成根据本发明的前述方面的任何实施例的轴承系统：为各个第一和/或第二电绝缘元件提供各自的金属元件；围绕第一电绝缘元件布置多个辊元件；以及围绕多个辊元件布置第二电绝缘元件；以及围绕轴承系统铸造环。

本发明的此方面基于以下理念，即，将铸造环用作轴承系统壳体的概念性制造方法可用较简单的低成本方式来制造直接驱动式发电机。

根据本发明的另一方面，提供一种具有外转子的发电机，发电机包括根据本发明的前述方面的任何实施例的转子壳体。

根据本发明的另一方面，提供一种风力涡轮，其包括具有外转子的发电机装置，并且发电机包括根据本发明的前述方面的任何实施例的转子壳体。

必须注意，已经参照不同主题描述了本发明的实施例。具体地，参照方法类权利要求描述了一些实施例，并参照设备类权利要求描述了其他实施例。但是，本领域技术人员从以上和以下描述中将推断出，除非另有声明，除了属于一类主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合（具体是方法类权利要求的特征和设备类权利要求的特征之间的任何组合）都被认为被本文献公开。

本发明的以上限定方面和其他方面从下文将描述的实施例示例将显而易见，并将参照实施例示例进行解释。下面将参照实施例示例更详细地描述本发明，但本发明不限于这些实施例示例。

附图说明

图1示出根据本发明示例性实施例的具有外转子的发电机的转子壳体的现有技术轴承系统的一部分的示意图。

图2示出根据本发明示例性实施例的具有外转子的发电机的提出的转子壳体的示意性三维图。

图3示出根据本发明的示例性实施例的用于图2所示的转子壳体的提出的前部结构和环的示意性三维图。

图4示出根据本发明示例性实施例的图2所示转子壳体的具有电绝缘元件的提出的多段式前部结构和环的示意图。

图5示出根据本发明示例性实施例的具有电绝缘元件的图4所示的提出的前部结构的一部分和图2所示的提出的支撑结构的一部分的内侧图V的示意图。

图6示出根据本发明示例性实施例的具有电绝缘元件的图4所示的提出的多段式前部结构的部分VI的更详细的示意图。

图7示出根据本发明示例性实施例的图6所示的提出的电绝缘元件的示意性三维图和放大图。

图8示出根据本发明示例性实施例的具有电绝缘元件、箔片和放电元件的图2所示的提出的转子壳体的内侧图的示意图。

图9根据本发明的实施例示出根据本发明示例性实施例的用于具有外转子的发电机的图2所示的转子壳体的提出的轴承系统的示意图。

图10示出图2所示的提出的转子壳体的图2、3和4所示的提出的环的一部分的示意图，根据本发明示例性实施例的具有在玻璃纤维层压件中的网和具有用于提出的环的导电电磁屏蔽的玻璃纤维层压件的夹层结构的内侧图。

图11示出根据本发明示例性实施例的用于提出的环的玻璃纤维层压件在网中的夹层结构的内侧图的示意图。

具体实施方式

附图中的图仅是示意性地示出的。应该注意，在不同附图中，相似或相同元件或特征设置有相同附图标记、或仅第一位数与相应附图标记不同的附图标记。为了避免不必要的重复描述，在说明书的后续部分中不再说明已经参照前述实施例说明的元件或特征。

图1示出根据本发明示例性实施例的具有外转子的发电机的转子壳体的现有技术轴承系统的一部分的示意图。之前，尤其在具有几个电极的大型DC和AC电机中的轴承存在电流风险。在现代电气机器中，应该知晓到轴承和机器传动系统中的电流风险。这因为不断增加变频器的使用而发生。近年来，由工业HVAC、泵送和处理设备中的PWM逆变器（变频驱动器-VFD）控制的电机中这种风险增加。VFD在被驱动的电机的轴上感生电压，其可导致点蚀、开槽并最终导致轴承和电机故障。损坏的轴承例如会导致发电机故障，这引起意外的停机期和成本高的维修。鉴于世界范围的轴承和其他关键部件短缺，用一个月时间等待零件都会是不切实际地那么短的。除收入损失之外的损失是维修故障轴承的成本（新轴承、劳动力、滑动环和其他零件），还必须计入租用和运输多种维修所需的大型起重机的大量费用。必须通过提供与地面而非轴承本身的最小电阻路径从而从轴转移由定子-转子的电容性耦合导致的轴承电流。在直接驱动式发电机的电流设计中，通常使用玻璃纤维层压件将轴承与轴感生电压隔离开。玻璃纤维层压件可用作电绝缘元件220并且可以良好地隔绝直流电流DC和低频电流以防止电场进入轴承，但其对于高频和频率很高的电流可能无效，因为电容阻抗随电流频率增加而减小。基本上，隔离的轴承层可被认为是并联连接的电阻器和电容器。对于DC和低频AC，绝缘材料的选择取决于电阻值，而对于高频交流电流，诸如变频器，电容值是决定性的。因此，提供最佳保护的方法取决于机器设计。为了确保良好的绝缘性，电阻值应该高，并且因此电容值尽可能低。变频驱动器（VFD）在被驱动的电机的轴上感生大的电压，这是由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的千赫切换导致的，其产生用于控制电机的脉宽调制。轴接地电刷用于将杂散电流接地，但主要用于将DC和低频AC接地。

因此，图1示出现有技术的轴承系统200的一部分，轴承系统200用于具有风力涡轮的转子壳体的外转子的发电机，轴承系统200包括内轴承环、外轴承环、第一电绝缘元件220、第二电绝缘元件240和具有多个辊元件250的轴承190。第一电绝缘元件220被布置在内轴承环210周围，以便对轴承系统200的内部提供电屏蔽。并且第二电绝缘元件240被布置在轴承系统200外侧处，以便对轴承系统200的内部提供电屏蔽。用“X”和“Y”描绘的圆表示轴承系统200的特定部分。根据下文参照图9描述的本发明的实施例，这些部分被修改。

图2示出根据本发明示例性实施例的具有外转子的发电机的提出的转子壳体的示意性三维图。图2示出用于具有外转子的发电机的转子壳体100，转子壳体100包括支撑结构110（其中支撑结构110是圆柱形的）、前部结构120、环130和电绝缘元件140（图2中未示出，见图5）。其中，环130和前部结构120在水平平面内在前部结构120的内侧121处附接在一起，从而形成转子壳体100的前部150（见图3）。支撑结构110在支撑结构110的前端处附接到前部结构120，从而形成转子壳体100的侧部160（见图5）。并且电绝缘元件140被布置在转子壳体100的前部150（见图3）和转子壳体100的侧部160之间。此外，转子壳体100由多段式转子壳体零件111形成。

图3示出根据本发明示例性实施例的图2所示的转子壳体的提出的前部结构和环的示意性三维图。其中，环130和前部结构120在水平平面内在前部结构120的内侧121处附接在一起，从而形成转子壳体100的前部150。

图4示出根据本发明示例性实施例的图2所示的转子壳体的具有电绝缘元件的提出的多段式前部结构和环的示意图。其中，前部结构120由多段式前部结构零件122形成并且包括电绝缘元件140（见图5）。此外，在图4中示出了切除部分VI，其将在图6中更详细地示出。在图4中，还示出了切割平面V，其将在图5中示出。

图5示出根据本发明示例性实施例的具有电绝缘元件的图4所示的提出的前部结构的一部分和图2所示的提出的支撑结构的一部分的内侧图V的示意图。其中，电绝缘元件140被布置在转子壳体100的前部150和转子壳体100的侧部160之间。电绝缘元件140被安装在支撑结构110上并旋到前部结构上。

图6图示根据本发明示例性实施例的具有电绝缘元件的图4所示的提出的多段式前部结构的部分VI的更详细的示意图。图6的细节图VI图示了电绝缘元件140经由螺栓附接到前部结构120。通过提供可撤消的连接，优选通过螺栓接合或螺钉接合，将电绝缘元件140布置在转子壳体100的前部150和转子壳体100的侧部160之间，如图5所示。

图7示出根据本发明示例性实施例的图6所示的提出的电绝缘元件的三维图和放大图。在图7中，示出了电绝缘元件140的一部分，并且在更详细的放大图中示出了电绝缘元件140的范围A。电绝缘元件140包括用于螺栓、螺钉等的多个孔，以便将电绝缘元件140固定到前部结构120，例如如图4所示的。

图8示出根据本发明示例性实施例的具有电绝缘元件、箔片和放电元件的图2所示的提出的转子壳体的内侧图的示意图。在图8中，部分地位于机舱外侧的第一涡轮元件10(例如轮毂)可被固定到外轴承环230。第一电绝缘元件220插置在外轴承环230和第一涡轮元件10之间。第一电绝缘元件220安装到外轴承环230的表面。外轴承环230具有可与风力涡轮的第一涡轮元件10耦合的外表面。因而，第一涡轮元件10不与外轴承环230直接接触，而是与外轴承环230隔开第一电绝缘元件220的厚度。第一涡轮元件10与外轴承环230电隔离。此外，完全位于机舱内的另一第一涡轮元件11（例如发电机的转子）可额外地附接到外轴承环230。另一第一涡轮元件11不与第一涡轮元件10直接接触。提供电隔离，因为第一涡轮元件10和另一第一涡轮元件11之间的电路径被第一电绝缘元件220以及第一涡轮元件10和另一第一涡轮元件11之间的空气间隙阻断。第二涡轮元件20诸如是部分地位于机舱外的涡轮元件，例如机舱的涡轮结构、例如转子壳体100，第二涡轮元件20可被固定到内轴承环210的一部分。第二电绝缘元件240插置在内轴承环210和第二涡轮元件20之间。因而，第二涡轮元件20经由第二电绝缘元件240与内轴承环210电隔离。攻击机舱壳体的雷击将不会传递到第一涡轮元件10、另一第一涡轮元件11和另一第二涡轮元件21。电绝缘元件220、240确保力可在各个轴承环210、230和各个涡轮元件10、11、20、21之间传递。因此，电隔离环130可形成得足够坚固以承受传送的力。具体地，整个风力涡轮载荷需要从涡轮元件10、11、20、21通过隔离材料传递到轴承环230、240，并且反之亦然。

图9示出关于图1描绘的部分“X”和“Y”的本发明的两个实施例。左侧两个子图描绘部分“x”和“y”的第一实施例。右侧两个子图描绘部分“X”和“Y”的第二实施例。第二实施例是第一实施例的进一步发展。根据左侧两个子图部分地示出的第一实施例，轴承系统200包括内轴承环210（图9未示出）、外轴承环230（图9未示出）、第一电绝缘元件220、第二电绝缘元件240、多个辊元件250、第一金属元件261和第二金属元件262。其中，多个辊元件250围绕内轴承环210（图9未示出）。外轴承环230（图9未示出）围绕多个辊元件250。第一电绝缘元件220包括第一金属元件261。第二电绝缘元件240包括第二金属元件262。第一电绝缘元件220围绕外轴承环230布置，以便对轴承系统200的外部提供电屏蔽。并且第二电绝缘元件240围绕内轴承环210布置，以便对轴承系统200的内部提供电屏蔽。多个辊元件250形成轴承190（图9未示出）。

根据第二实施例的轴承系统200还包括第三金属元件263和第四金属元件164。其中，第三金属元件263布置在第一电绝缘元件220的第一侧221处，以便对轴承系统200的外部提供额外的电屏蔽。并且第四金属元件264布置在第二电绝缘元件240的第一侧241处，以便对轴承系统200的内部提供额外的电屏蔽。第一金属元件261被布置为至少部分地围绕第一电绝缘元件220。第一金属元件261和第三金属元件263被布置在第一电绝缘元件220的相对两侧处。第二金属元件262被布置为至少部分地围绕第二电绝缘元件240。第二金属元件262和第四金属元件264被布置在第二电绝缘元件240的相对两侧处。

第一电绝缘元件220和第二电绝缘元件240各自包括玻璃纤维层压件222、242。优选地，此绝缘结构防止由等于或大于10MHz的频率产生的电磁场侵入各个电绝缘元件220、240，并因此还防止这些电磁场侵入轴承190（图9未示出），这意味着侵入轴承系统200的内部（图9未示出）。因此，引入的新式轴承绝缘材料可有效地防止DC和低频电流以及高频和频率很高的电流侵入轴承油膜，这可能导致机器故障。这种电绝缘元件220可遮罩有被设计用以防止约10MHz和更大的电磁频率侵入的金属网223、243。金属网223、243还可外部接地。用作屏蔽件的金属网223、243（见图10、11）甚至可放置在这种电绝缘元件220、240中间而成为夹层结构并用例如树脂模制。此外，这种相应电绝缘元件220、240可涂覆有导电的电磁屏蔽涂层。例如，如果玻璃纤维层压件被用作这种相应电绝缘元件220、240，则应该处理玻璃纤维层压件的表面，以使其与电磁屏蔽涂层兼容，以防止涂层剥离。此外，可减小玻璃纤维绝缘结构的厚度，因为轴承系统的高频电流阻挡能力将不再依赖于玻璃纤维的电容阻抗，而是将通过电磁波屏蔽机制实现。导电的电磁屏蔽涂层还可用在定子表面和/或转子表面上，以降低定子和转子之间的高频耦合。

图10示出图2所示的提出的转子壳体的图2、3和4所示的提出的环的一部分的示意图。图10进一步示出根据本发明示例性实施例的具有玻璃纤维层压结构中的网的夹层结构和具有用于提出的环中的轴承系统的导电电磁屏蔽的玻璃纤维层压件的内侧图。环130包括被设计用以防止由高频电流产生的电磁场侵入环130的网223、243。优选地，网223、243包括金属元件，更优选地，网223、243防止由等于或大于10MHz的高频电流产生的电磁场侵入环130。在图10的第二部分中，网223、243夹在各个玻璃纤维层压件222、242的各个第一部分2221、2421与各个玻璃纤维层压件222、242的各个第二部分2222、2422之间。各个玻璃纤维层压件222、242包括导电电磁屏蔽涂层224、244。

图11示出根据本发明示例性实施例的用于提出的环的玻璃纤维层压件在网中的夹层结构的内侧图的示意图。环130（见图10）包括上部网223和下部网243，两者被设计为用以防止由高频电流产生的电磁场侵入环130。在图11中，玻璃纤维层压件222、242夹在上部网223和下部网243之间。因此，图11所示的夹层结构可用作图10所示的夹层结构的替代性方案。

应该注意，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，表示英语不定冠词的术语“一/一个”并不排除多个。此外，可以结合那些联系不同实施例描述的元件。还应该注意，权利要求中的附图标记不应被理解成限制权利要求的范围。

应该注意，术语“附接”可包括螺栓接合、铆接、焊接或结合两种材料的任何其他方式，取决于所使用的附接到彼此的材料和/或零件。在可行和有用的情况下，焊接、螺栓接合或铆接可互相替代。

应该注意，在本发明的进一步改进方案中，还可结合本文描述的不同说明性实施例的特征。还应该注意，权利要求中的附图标记不应被理解成限制权利要求的范围。

本发明的上述实施例可具体提供以下优点：提出的发明可致使使用用于转子壳体的轴承系统，其中，提出的轴承绝缘系统能够防止DC电流以及低频至很高频率的电流损坏轴承油膜。此外，构造难度小并且这种轴承系统能够很容易地合并到现有设计中。由此，提出的本发明可提高轴承寿命。

提出的本发明还可致使使用布置在发电机的转子壳体中的电绝缘元件。电绝缘元件应该能够装配到直径至少为2.5至6.5米及更大的转子上，同时电绝缘元件的布局必须能够承受转子结构中产生的机械力。

Claims (7)

1.一种轴承系统（200），其用于包括具有外转子的发电机的风力涡轮，优选用于具有用于风力涡轮的转子壳体的外转子的发电机，所述轴承系统（200）包括

内轴承环（210），

外轴承环（230），

第一电绝缘元件（220），

第二电绝缘元件（240），

多个辊元件（250），

第一金属元件（261），以及

第二金属元件（262），其中

所述辊元件（250）被布置在所述内轴承环（210）和所述外轴承环（230）之间的内部空间处，

所述第一电绝缘元件（220）包括所述第一金属元件（261），

所述第二电绝缘元件（240）包括所述第二金属元件（262），

所述第一电绝缘元件（220）被布置为至少部分地围绕所述内轴承环（210），以便为所述轴承系统（200）的内部提供电屏蔽，并且

所述第二电绝缘元件（240）被布置为至少部分地围绕所述外轴承环（230），以便为所述轴承系统（200）的内部提供电屏蔽。

2.如权利要求1所述的轴承系统（200），其中

第一金属元件（261）被布置在第一电绝缘元件（220）的一侧上，并且

第二金属元件（262）被布置在第二电绝缘元件（240）的一侧上。

3.如权利要求2所述的轴承系统（200），进一步包括

第三金属元件（263），和/或

第四金属元件（264），其中

第一金属元件（261）和第三金属元件（263）被布置在第一电绝缘元件（220）的相对两侧上，并且

第二金属元件（262）和第四金属元件（264）被布置在第二电绝缘元件（240）的相对两侧上。

4.如权利要求1至3之一所述的轴承系统（200），其中

第一电绝缘元件（220）和第二电绝缘元件（240）各自包括玻璃纤维层压件（222、242）。

5.如权利要求4所述的轴承系统（200），其中

玻璃纤维层压件（222、242）包括被设计用以防止由频率产生的电磁场侵入各个电绝缘元件（220、240）的网（223、243），优选地，所述网（223、243）包括金属元件，更优选地，所述网防止由等于或大于10MHz的频率产生的电磁场侵入各个电绝缘元件（220、240）。

6.如权利要求5所述的轴承系统（200），其中

网（223、243）夹在各个玻璃纤维层压件（222、242）的各个第一部分（2221、2421）与各个玻璃纤维层压件（222、242）的各个第二部分（2222、2422）之间。

7.如权利要求4至6之一所述的轴承系统（200），其中

各个玻璃纤维层压件（222、242）包括导电的电磁屏蔽涂层（224、244）。