用于风扇的叶片的制作方法

本发明涉及一种用于风扇的叶片，所述风扇可设置在旋转电机，尤其发电机的转子的转子轴上。

此外，本发明涉及一种用于冷却旋转电机，尤其发电机的风扇，其中风扇可设置在旋转电机的转子的转子轴上。

本发明还涉及一种用于制造用于风扇的叶片的方法，所述风扇可设置在旋转电机，尤其发电机的转子的转子轴上。

背景技术：

呈发电机的形式的旋转电机例如使用在发电厂中以产生电能。在旋转电机运行期间，在旋转电机的定子和/或转子或相应设置在其上的绕组中必然产生热量。所述损耗热量在借助于旋转电机将机械能转换成电能时产生。

在旋转电机的定子和/或转子中产生的热量必须为了安全地运行旋转电机而从旋转电机中引出。这因此尤其是必需的，因为在定子和/或转子上存在电绝缘部，所述电绝缘部自达到特定的温度起可能损坏，这会引起更快的老化。从旋转电机中引出越多热量，那么就越能够充分利用旋转电机，这伴随着相应的功率提高。

通常，为了从旋转电机中引出热量，或者为了冷却定子和/或转子，能够使用空气、氢气、水或这些冷却剂的组合，其中冷却剂流过旋转电机。

为了用空气或氢气冷却旋转电机，在旋转电机的转子的转子轴上使用单级的或多级的风扇，所述风扇以吸气或压力运行工作，并且借助所述风扇可产生穿过旋转电机的冷却剂流。单级风扇包括唯一的设置在转子轴上的转子叶片环，所述转子叶片环具有多个转子叶片。多级风扇还包括至少一个以位置固定的方式保持的导向叶片环，所述导向叶片环具有多个导向叶片。

已知的是，风扇的导向叶片由奥氏体的不锈钢制成，并且风扇的转子叶片由马氏体的不锈钢制成。在这种情况下，导向叶片或转子叶片通常由实心材料通过铣切制成。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种用于可设置在旋转电机的转子的转子轴上的风扇的叶片，所述叶片与常规叶片相比更低成本地制成并且具有更高的机械可负荷性。

在根据本发明的用于可设置在旋转电机，尤其发电机的转子的转子轴上的风扇的叶片中，叶片至少部分地由纤维复合材料形成，所述纤维复合材料具有聚合物基体，所述聚合物基体具有嵌入其中的矿物纤维。

根据本发明，叶片没有如常规的那样由钢制成，而是部分地或完全地由纤维复合材料制成，所述纤维复合材料具有聚合物基体，所述聚合物基体具有嵌入其中的矿物纤维。所述纤维复合材料与钢材料相比明显成本更低。此外，叶片在根据本发明使用纤维复合材料时能够借助于更低成本的制造方法制造，例如通过注塑法。这尤其与必然产生较大量的废料的由钢材料制成的实心材料常规地铣切叶片相比是更低成本的，尤其因为制造持续时间能够明显缩短。

不同的矿物纤维具有的优点是，所述矿物纤维能够具有比钢更高的拉伸强度，这使叶片变得非常能负荷和耐用。

此外，根据本发明使用纤维复合材料具有的优点是，叶片的重量与由钢材料制成的叶片相比能够减小，这正面地影响相应构成的旋转电机的运行。

矿物纤维优选至少部分地构成为玄武岩纤维。玄武岩纤维与钢相比具有更小的比重量，具有是钢的数倍高的拉伸强度，并且与例如碳纤维相比可明显更低成本地制造。碳纤维还具有比玄武岩纤维明显更小的拉伸强度。玄武岩纤维例如能够具有大约4000mpa的拉伸强度。玄武岩石天然存在并且以大约13％的份额包含在地壳中进而是充足可用的。矿物纤维也能够完全构成为玄武岩纤维。聚合物基体优选为硬化的环氧树脂，尤其双酚-a-二缩水甘油醚、双酚-f-二缩水甘油醚和/或脂环族的环氧树脂。环氧树脂能够借助胺类的硬化剂，尤其二乙烯三胺和/或羧酸酐，尤其六氢苯酐硬化。

叶片优选构成为转子叶片或导向叶片。

根据本发明的用于冷却旋转电机，尤其发电机的风扇包括至少一个可环绕地设置在转子轴上的，由叶片形成的叶片环，其中所述风扇可设置在旋转电机的转子的转子轴上，并且其中叶片根据上述设计方案中的一个设计方案或所述设计方案的任意组合构成。

在上文中参照叶片提及的优点相应地与风扇关联。叶片环能够是转子叶片环或导向叶片环。风扇能够单级地、两级地或多级地构成。风扇的全部叶片也能够相应地构成。

在根据本发明的用于制造用于可设置在旋转电机，尤其发电机的转子的转子轴上的风扇的叶片的方法中，利用注塑法制造叶片，其中使用纤维复合材料作为注塑材料，所述纤维复合材料具有聚合物基体，所述聚合物基体具有嵌入其中的矿物纤维。

聚合物基体优选是环氧树脂，尤其双酚-a-二缩水甘油醚、双酚-f-二缩水甘油醚和/或脂环族的环氧树脂。以注塑法将环氧树脂硬化。这能够借助胺类硬化剂，尤其二乙烯三胺和/或羧酸酐，尤其六氢苯酐来实施。

在上文中参照叶片提到的优点相应地与该方法关联。注塑法与由钢材料构成的实心材料借助于铣切常规地制造叶片相比明显更低成本。叶片在执行注塑法之后能够经受再处理。

优选地，至少部分地使用玄武岩纤维作为矿物纤维。在上文关于叶片的相应的设计方案提到的优点相应地与该设计方案关联。

附图说明

下面，根据所附的示意图阐述根据本发明的方法的一个优选的实施方式和根据本发明的叶片的一个优选的实施方式。

附图示出：

图1示出用于根据本发明的方法的一个实施例的视图；和

图2示出用于根据本发明的叶片的一个实施例的立体视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于制造用于风扇的未示出的叶片的方法的一个实施例的视图，其中风扇可设置在呈发电机的形式的旋转电机的转子的转子轴上。

在步骤1中，将聚合物材料与玄武岩纤维混合，以便得到由聚合物材料和玄武岩纤维构成的均匀的混合物。在步骤2中，将均匀的混合物塑形，以便得到纤维复合材料，所述纤维复合材料具有聚合物基体，所述聚合物基体具有嵌入其中的玄武岩纤维。在步骤3中，利用注塑法制造叶片，其中使用在图2中制造的纤维复合材料作为注塑材料。在图4中，将在步骤3中制成的叶片加热进而完善，对此例如能够使用步进式炉。在步骤4中完善的叶片能够在步骤5中输送给其应用或存放。替选地，在步骤4中完善的叶片能够在步骤6中经受再加工，这在将所述叶片在步骤5中输送给其应用或存放之前进行。

图2示出用于可设置在旋转电机的转子的未示出的转子轴上的未示出的风扇的根据本发明的叶片7的一个实施例的立体图。叶片7至少部分地由纤维复合材料形成，所述纤维复合材料具有聚合物基体，所述聚合物基体具有嵌入其中的矿物纤维。矿物纤维至少部分地构成为玄武岩纤维。叶片7构成为转子叶片。叶片7包括叶根8，叶片7经由所述叶根可固定在转子轴上。此外，叶片7包括从叶根8伸出的叶身9。

尽管本发明的细节通过优选的实施例详细说明和描述，本发明不局限于所公开的示例，并且其他的变型形式能够由本领域技术人员从中推导出，而不会脱离本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于可在旋转电机，尤其发电机的转子的转子轴上设置的风扇的叶片(7)，其中叶片至少部分地由纤维复合材料形成，所述纤维复合材料具有聚合物基体，所述聚合物基体具有嵌入其中的矿物纤维。

技术研发人员：马里奥·布罗克施米特;勒内·赫纳;博拉·科奇德米尔;亚历山大·利京斯基;安德雷·马什金;弗里德黑尔姆·波尔曼;吉多·施米特;克里斯蒂安·施陶巴赫;西蒙·沃斯
受保护的技术使用者：西门子公司
技术研发日：2015.10.26
技术公布日：2017.08.01