轴承绝缘制造技术

本发明专利技术涉及轴承绝缘。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力涡轮领域。
技术介绍
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，Siemens Wind Power的直接驱动式涡轮的发电机转子对于SWP 3.0-101具有4.2米的外径、对于SWP 6.0-154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Siemens Wind Power的直接驱动式祸轮中，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。Siemens Wind Power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乳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、栗送和处理设备中的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。
技术实现思路
此需要可由根据独立权利要求的主题满足。本专利技术的有利实施例由从属权利要求描述。根据本专利技术的第一方面，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。根据本专利技术的支撑结构可以是转子壳体的轭。根据本专利技术的前部结构可以是例如圆锥形的。根据本专利技术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。根据本专利技术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。本专利技术的此方面基于以下理念，S卩，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。根据本专利技术的另一实施例，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。本专利技术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。根据本专利技术的另一实施例，支撑结构、前部结构和/或电绝缘元件由多段式零件形成。本专利技术的此实施例基于以下理念，S卩，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。根据本专利技术的另一实施例，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。本专利技术的此实施例基于以下理念，S卩，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。根据本专利技术的另一实施例，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。本专利技术的此实施例基于以下理念，S卩，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。根据本专利技术的另一实施例，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。根据本专利技术的电屏蔽可以是电场和/或磁场的屏蔽。本专利技术的此实施例基于以下理念，S卩，箔片元件可为转子壳体内部提供额外的电屏蔽。根据本专利技术的另一方面，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。本专利技术的此方面基于以下理念，S卩，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。根据本专利技术的另一实施例，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。本当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U埃里克森，S萨曼塔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE