专利名称：风能发电机的叶片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种合金叶片及其制造方法，尤其涉及一种风能发电机的合金叶片及其制造方法。
背景技术：
利用自然界取之不尽用之不竭的风能发电，是多风地区特别是偏远农村最经济可行的供电方式。风能转换部件是风能发电系统的关键部件之一，它能将风能转换为机械能，以提供风能发电机所需的旋转力矩。而风叶则是关键之中的关键，风叶的设计是否合理，关系到其发电功率的大小、风叶的强度大小和占用空间的多少。目前风能发电机的风叶大多采用玻璃钢(玻璃纤维)等材料制成，形体比较笨重，很难达到风叶的几何形状要求，外观不美观，三片风叶的相对重量不平衡量达数百克以上，严重影响了发电功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与现有风叶相比质量较小、强度更大、容易满足风叶几何形状要求，而且能够提高风能发电机发电功率的叶片及其制造方法。
本发明的目的是这样实现的一种风能发电机的叶片，该叶片为中空结构，中间设有至少一条加强筋，所述叶片的横截面为两边薄、中间厚的非对称形状，所述叶片的头部较尾部略宽，其长边为圆角。所述叶片的材料为铝合金或镁合金，其头部的安装孔设在两条加强筋之间。
此风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于采用铝合金挤拉中空成型工艺，包括以下步骤1)根据叶片截面形状选取对应的模具；2)按照叶片要求的机械强度配制铝合金或镁合金材料，加工成圆形和一定的长度；3)把模具安装在压力机上；4)把模具及铝合金或镁合金材料加热至工艺要求的温度至580～620℃；5)用压力机把铝合金或镁合金材料从模具进料端压入，出料端则拉出所需的叶片型材；6)把叶片进行加热调质处理，使其再结晶以达到一定机械强度并消除材料的应力；7)把调质后的叶片按长度要求下料；8)在把叶片粗加工切割至所需的大小头尺寸；9)钻出叶片安装孔；10)进行表面处理，阳极氧化或喷漆；11)安装叶尾密封盖。
其中，在步骤5)和步骤6)之间还包括进行叶片调直，热调质的时间一般在16～24小时，步骤8)和步骤9)之间还包括把粗加工的叶片在机床上用刀具旋转切削精加工至所需尺寸及形状，步骤9)和步骤10)之间还包括清除毛刺。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1、本发明风能发电机的叶片质量小却强度大，不易损坏，使用寿命长；2、本发明工艺简单，使用此工艺制造出的风叶的几何形状及截面和强度具有一致性，平衡量也能控制在目前其它工艺所不能达到的3克之内；3、本发明叶片及其制造方法能提高发电机发电功率20％以上。
通过以下对发明的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体方法特征和优点。其中，附图为图1为本发明叶片的切削加工示意图；图2为本发明叶片的主视图；图3为本发明叶片剖视图；图4为本发明叶片的安装示意图。
具体实施例方式
如图1、图2所示，该叶片1的材料采用铝合金，在叶片挤拉中空成型切削去掉如图1所示部分2后，其头部3较尾部4略宽。如图3所示，本叶片中部5为一空腔，以减轻重量和产品的成本，中部5内设有四条加强筋6，以增加叶片1的强度及连接叶片1至发电机起到稳定坚固的作用。叶片1采用流线外形，其横截面的形状为两边较薄、中部5较厚的非对称形，即宽边7一侧较窄边13一侧的厚度变化是与叶片截面的外沿两圆弧过渡连接，而且窄边13一侧具有一定宽度的实心结构，这是为后续金属切削加工需要而特定设计的。叶片的两条边7和13均为圆角。本发明叶片的形状并不局限于此，普通技术人员可以根据不同功率和不同功能的风能发电机选用使风能发电机最具有功效的各种形状。
本叶片1的制造加工过程如下1.按叶片1截面形状的几何尺寸用耐热模具钢制作符合挤拉中空成形工艺的模具；2.按照叶片1要求的机械强度配制铝合金材料加工成圆形和一定的长度；3.把模具安装在压力机上；4.把模具及铝合金材料加热至工艺要求的温度至580～620℃左右；5.利用压力机强大压力把已加热至温度580～620℃左右之铝合金材料从模具进料端压入，出料端则拉出所需的铝合金叶片型材；6.进行铝合金叶片调直；7.把铝合金叶片进行加热调质20小时，使其再结晶以达到一定机械强度并消除材料的应力；8.把调质后的铝合金叶片按长度要求下料；9.在把铝合金叶片粗加工切割至所需的大小头尺寸；10.把粗加工的叶片在机床上用R形一步到位成形之专用刀具旋转切削精加工至所需尺寸及形状；11.钻出叶片安装孔；12.清除毛刺；
13.进行表面处理，阳极氧化或喷漆；14.安装叶尾密封盖。
参见图4所示进行叶片1之安装与固定，其中8为内六角螺钉，9为螺母，10为弹簧垫圈，11为风叶压板，12为风叶法兰盘。加强筋6除增加强度外，特别是叶片1在与发电机连接部分，采用每只螺钉8穿过两条直立的加强筋6中间，使发电机出轴的法兰盘12与叶片1达到最有力的紧固。因风能发电机功率有大有小，故叶片1有大有小，紧固力度也有大小，所以螺钉8也有大有小，其距离是根据螺钉8的大小来确定的，不同规格之叶片，加强筋6之直立距离就有大有小。而且本发明之叶片1是中空结构，若不采用以上方法定然没有紧固力度，且会把叶片压扁。
本发明的另一实施例为采用镁合金作为叶片的材料，其形状和加工方法与上述实施例相同，同样可以实现本发明的目的。
以上是本发明的较佳实施例，本技术领域的技术人员在阅读上述的说明后可很容易地发展出的等效替代结构，而这些等效的替代结构也在本案要求的范围之内。
权利要求
1.一种风能发电机的叶片，其特征在于该叶片为中空结构，中间设有至少一条加强筋，所述叶片的横截面为两边薄、中间厚的非对称形状。
2.如权利要求1所述的风能发电机的叶片，其特征在于所述叶片的头部较尾部略宽。
3.如权利要求1所述的风能发电机的叶片，其特征在于所述叶片的长边为圆角。
4.如权利要求1所述的风能发电机的叶片，其特征在于所述叶片的加强筋为4条。
5.如权利要求4所述的风能发电机的叶片，其特征在于所述叶片头部的安装孔设在两条加强筋之间。
6.如权利要求1所述的风能发电机的叶片，其特征在于所述叶片的材料为铝合金或镁合金。
7.如权利要求1所述的风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于采用铝合金挤拉中空成型工艺。
8.如权利要求7所述的风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于包括以下步骤1)根据叶片截面形状选取对应的模具；2)按照叶片要求的机械强度配制铝合金或镁合金材料，加工成圆形和一定的长度；3)把模具安装在压力机上；4)把模具及铝合金或镁合金材料加热至工艺要求的温度至580～620℃左右；5)用压力机把铝合金或镁合金材料从模具进料端压入，出料端则拉出所需的叶片型材；6)把叶片进行加热调质处理，使其再结晶以达到一定机械强度并消除材料的应力；7)把调质后的叶片按长度要求下料；8)在把叶片粗加工切割至所需的大小头尺寸；9)钻出叶片安装孔；10)进行表面处理，阳极氧化或喷漆；11)安装叶尾密封盖。
9.如权利要求8所述的风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于步骤5)和步骤6)之间还包括进行叶片调直。
10.如权利要求8所述的风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于热调质的时间一般在16～24小时。
11.如权利要求8所述的风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于步骤8)和步骤9)之间还包括把粗加工的叶片在机床上用刀具旋转切削精加工至所需尺寸及形状。
12.如权利要求8所述的风能发电机的叶片的制造方法，其特征在于步骤9)和步骤10)之间还包括清除毛刺。
全文摘要
本发明涉及一种风能发电机的合金叶片及其制造方法，该叶片由铝合金或镁合金制造，为中空结构，中间设有至少一条加强筋，其横截面为两边薄、中间厚的非对称形状，其头部较尾部略宽，长边为圆角。此叶片的制造方法主要包括铝合金挤拉中空成型工艺、成形刀具金属切削加工工艺和表面涂装三个部分。本发明提供了一种质量小、强度大、容易满足风叶几何形状要求，而且能够提高风能发电机发电功率的叶片及其制造方法。
文档编号F03D11/00GK1916398SQ200610030720
公开日2007年2月21日 申请日期2006年8月31日 优先权日2006年8月31日
发明者黄荣泉 申请人:上海众德金属制品有限公司, 黄荣泉