叶尖接闪器的制作方法

1.本公开涉及防雷技术领域，尤其涉及叶尖接闪器。


背景技术：

2.风力发电机组属于高大建筑物，面临着严重的雷电威胁。在现有的风力发电机组防雷方案中，叶片接闪器作为主要雷电接闪的部件，承受了雷电所有类型的电磁效应，比如声压、磁压、焦耳热、电弧热等。常用的接闪器根据使用区域的不同，分为叶尖接闪和叶身接闪器两种类型。叶尖接闪器具有翼型设计的外形，在不影响叶片风能转化的前提下，实现雷暴期间叶片接闪雷电的功能。为了达到最低的重量，叶尖接闪器一般采用铝合金材质，行业称之为铝叶尖。从防雷设计角度，这种铝叶尖不是最佳方案，而且在近几年的超轻叶片应用中暴露了方案的局限性。
3.首先，这种铝叶尖存在设计缺陷，雷电接闪效果不理想。应用最多的铝叶尖为“叶片翼型+燕尾”形状，燕尾部分起粘接固定作用，外漏的叶片翼型进行雷电接闪。由于燕尾部分具有尖端，容易在雷电电场环境下聚集极性相反的电荷，形成最低电势点，造成燕尾部分成为雷电初始先导附着点，导致叶片蒙皮被击穿，极端情况下叶片尖部玻璃钢将被雷击炸裂。虽然，这个问题可以通过增大燕尾的倒角和增厚粘接结构胶的方案来改进，但叶片生产中粘接为手工操作，可控性较差。
4.其次，铝合金材料的物理性能，导致了这种尖部接闪器的耐用性差。雷电达到接闪器表面之前的瞬间，由于雷电电弧的高热量，接闪器局部会出现金属熔化的现象，熔化的程度取决于雷电的强度和材料的熔点。铝合金的熔点为660℃，相对较低，造成了接闪器雷电接闪时表面熔化，多次雷电接闪后熔化进一步扩大，最终导致体积的缩小。同时，在叶片实际的生产和运输中，叶片尖部区域容易被磕碰，导致铝叶尖变形或损坏。
5.再次，这种铝叶尖对于轻量化的薄翼型叶片适用性差。在一些叶片的设计中，尖部区域最大厚度控制在1cm以下，除去叶片上、下壳体各5mm的壁厚和粘接厚度，铝叶尖的燕尾段的铝合金厚度只有3mm左右。由于铝叶尖外露的翼型部位具有一定重量，3mm的铝合金强度不足，存在叶片运行中铝叶尖断裂的风险，铝叶尖已无法适用。
6.最后，这种铝叶尖加工过程材料浪费大。为了获得铝叶尖外漏段的良好气动外形，最佳的加工方式为机械加工，需要从整块铝合金板铣削，材料浪费严重。


技术实现要素：

7.本公开实施例提供一种叶尖接闪器，既能够解决现有技术雷电接闪不理想、耐久性差、适用局限性的问题，同时还能解决现有技术在加工过程中材料浪费的问题。技术方案如下：
8.根据本公开实施例的第一方面，提供一种叶尖接闪器，所述叶尖接闪器包括：
9.接闪金属板；
10.设置于所述接闪金属板两侧的第一翼型块和第二翼型块；其中，第一翼型块和第
二翼型块均采用高分子聚合物制作；
11.以及，设置于所述接闪金属板一端的防雷导线。
12.本公开实施例提供的叶尖接闪器是申请人在多年叶片雷电试验测试研究的基础上提出，该叶尖接闪结构采用了金属和非金属组合，能够达到与全金属结构相同雷电接闪效果。同时，本公开实施例中叶尖接闪器在遭遇多次雷电接闪后表面损伤小，耐久性更强。并且，本公开实施例中的叶尖接闪器能够解决现有技术中雷电接闪不理想、耐久性差、适用局限、加工过程材料浪费的问题。再者，本公开实施例提供的叶尖接闪器，提出了耐雷电冲击电压击穿强度的要求，耐冲击击穿达到100kv以上。最后，本公开实施例叶尖接闪器通过将第一翼型块和第二翼型块均采用高分子聚合物制作，从而不仅能够使本公开实施例中的叶尖接闪器能够耐受叶片正常使用环境的大气腐蚀，而且还能使叶尖接闪器的重量变轻，得到良好的减重效果；同时还便于拆卸和更换。
13.在一个实施例中，所述接闪金属板与所述防雷导线的连接处设置有绝缘增强层；其中，
14.所述绝缘增强层采用高分子聚合物制作，其通过热缩、注塑或模压工艺设置于所述接闪金属板与所述防雷导线的连接处。
15.本公开实施例中，通过在接闪金属板与所述防雷导线的连接处设置绝缘增强层，以起到良好的绝缘作用。
16.在一个实施例中，所述接闪金属板的横截面形状为设置为变截面形状，所述防雷导线的一端与变截面形状的所述接闪金属板的一个边连接。
17.本公开实施例中，通过将接闪金属板的横截面形状为设置为变截面形状，以使接闪金属板的形状与叶尖接闪器的形状对应，从而不仅便于本公开实施例中叶尖接闪器的安装，而且还能使叶尖接闪器看起来更加美观。
18.在一个实施例中，所述第一翼型块和第二翼型块的横截面形状均设置为与所述接闪金属板的横截面形状对应的变截面形状。
19.本公开实施例中，通过将第一翼型块和第二翼型块的横截面形状均设置为与接闪金属板的横截面形状对应的三角形，以使第一翼型块和第二翼型块的形状均与叶尖接闪器的形状对应，从而不仅便于本公开实施例中的叶尖接闪器的安装，而且还能使叶尖接闪器看起来更加美观。
20.在一个实施例中，变截面形状的所述接闪金属板、第一翼型块和第二翼型块上远离所述防雷导线的一端均设置有倒圆角。
21.本公开实施例中，通过在第一翼型块和第二翼型块上远离防雷导线的一端均设置倒圆角，以防止接闪金属板、第一翼型块和第二翼型块上远离防雷导线的一端均产生应力集中。
22.在一个实施例中，所述第一翼型块和第二翼型块上远离所述接闪金属板的一侧均设置成曲面状结构。
23.本公开实施例中，通过将第一翼型块和第二翼型块上远离接闪金属板的一侧均设置成曲面状结构，以增大叶尖接闪器受雷电载荷的面积，减小相同面积上承受的雷电载荷，从而能够使本公开实施例中的叶尖接闪器在遭遇多次雷电接闪后表面损伤小，耐久性更强。
24.在一个实施例中，所述第一翼型块和第二翼型块均通过机械连接的方式固定于所述接闪金属板上。
25.在一个实施例中，所述接闪金属板上设置有若干通孔，所述通孔用于将所述第一翼型块和第二翼型块连接于所述接闪金属板上；所述通孔的数量与所述通孔的面积和形状相关。
26.在一个实施例中，所述第一翼型块和第二翼型块通过设置胶粘层的方式固定于所述接闪金属板上；或，
27.所述第一翼型块、第二翼型块和接闪金属板通过注塑的方式一体成型。
28.本公开实施例中，通过将第一翼型块和第二翼型块通过设置胶粘层的方式固定于接闪金属板或通过注塑的方式一体成型，可以省去在接闪金属板上打孔的工艺，使加工工艺加简单。
29.在一个实施例中，所述接闪金属板采用熔点1300℃以上的金属或合金制作；或，
30.所述金属板采用表面设置有镀层的金属或合金制作；
31.所述接闪金属板的厚度不大于5mm，长度为80-120mm。
32.在一种实现方式中，所述接闪金属板采用钨合金制作。
33.在另一种实现方式中，所述接闪金属板采用不锈钢制作，并在所述不锈钢制作的接闪金属版的表面镀铬处理，以达到提升光泽度、硬度和熔点的目的。
34.本实施例中，采用镀铬不锈钢或钨合金制作接闪金属板，使得本实施例中的叶尖接闪器能够耐受1300℃的温度而不产生熔化，最高可达3000℃。
35.在一个实施例中，所述防雷导线采用铜或铝材质的多根细丝组成，其通过焊接工艺连接于所述接闪金属板上；其中，
36.焊接方式包括锡焊、铝热放热焊、钎焊、摩擦焊。
37.本公开实施例中，通过采用焊接工艺将防雷导线连接于接闪金属板上，以获取良好的导电效果。
38.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
39.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
40.图1是本公开叶尖接闪器的结构示意图；
41.图中，101-接闪金属板、102-第一翼型块、103-第二翼型块、104-防雷导线、105-绝缘增强层。
具体实施方式
42.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和系统的例子。
43.图1为本公开实施例提供的一种叶尖接闪器的结构示意图。如图1所示，所述叶尖接闪器包括：
44.接闪金属板101；
45.设置于所述接闪金属板101两侧的第一翼型块102和第二翼型块103；其中，第一翼型块102和第二翼型块103均采用高分子聚合物制作；
46.以及，设置于所述接闪金属板101一端的防雷导线104。
47.本公开实施例提供的叶尖接闪器是申请人在多年叶片雷电试验测试研究的基础上提出，该叶尖接闪结构采用了金属和非金属组合，能够达到与全金属结构相同雷电接闪效果。同时，本公开实施例中叶尖接闪器在遭遇多次雷电接闪后表面损伤小，耐久性更强。并且，本公开实施例中的叶尖接闪器能够解决现有技术中雷电接闪不理想、耐久性差、适用局限、加工过程材料浪费的问题。再者，本公开实施例提供的叶尖接闪器，提出了耐雷电冲击电压击穿强度的要求，耐冲击击穿达到100kv以上。最后，本公开实施例叶尖接闪器通过将第一翼型块和第二翼型块均采用高分子聚合物制作，从而不仅能够使本公开实施例中的叶尖接闪器能够耐受叶片正常使用环境的大气腐蚀，而且还能使叶尖接闪器的重量变轻，得到良好的减重效果；同时还便于拆卸和更换。
48.在一个实施例中，所述接闪金属板101与所述防雷导线104的连接处设置有绝缘增强层105；其中，
49.所述绝缘增强层105采用高分子聚合物制作，其通过热缩、注塑或模压工艺设置于所述接闪金属板101与所述防雷导线104的连接处。
50.本公开实施例中，通过在接闪金属板与所述防雷导线的连接处设置绝缘增强层，以起到良好的绝缘作用。
51.在一个实施例中，所述接闪金属板101的横截面形状为设置为变截面形状，所述防雷导线104的一端与变截面形状的所述接闪金属板101的一个边连接。
52.示例性地，可以将接闪金属板的横截面形状设置为三角形、梯形或其他类似形状的变截面形状，本公开实施例不对接闪金属板的具体形状进行限定，本公开实施例仅要求接闪金属板的横截面形状为变截面形状即可。
53.需要说明的是，本公开实施例中的接闪金属板也可以由几块金属板拼接而成，本公开实施例中不对拼接板的具体形状进行限制，仅要求拼接之后的接闪金属板的横截面形状为变截面形状即可。
54.本公开实施例中，通过将接闪金属板的横截面形状为设置为变截面形状，以使接闪金属板的形状与叶尖接闪器的形状对应，从而不仅便于本公开实施例中叶尖接闪器的安装，而且还能使叶尖接闪器看起来更加美观。
55.在一个实施例中，所述第一翼型块102和第二翼型块103的横截面形状均设置为与所述接闪金属板101的横截面形状对应的变截面形状。
56.本公开实施例中，通过将第一翼型块和第二翼型块的横截面形状均设置为与接闪金属板的横截面形状对应的三角形，以使第一翼型块和第二翼型块的形状均与叶尖接闪器的形状对应，从而不仅便于本公开实施例中的叶尖接闪器的安装，而且还能使叶尖接闪器看起来更加美观。
57.在一个实施例中，变截面形状的所述接闪金属板101、第一翼型块102和第二翼型
块103上远离所述防雷导线104的一端均设置有倒圆角。
58.本公开实施例中，通过在第一翼型块和第二翼型块上远离防雷导线的一端均设置倒圆角，以防止接闪金属板、第一翼型块和第二翼型块上远离防雷导线的一端均产生应力集中。
59.在一个实施例中，所述第一翼型块102和第二翼型块103上远离所述接闪金属板101的一侧均设置成曲面状结构。
60.本公开实施例中，通过将第一翼型块和第二翼型块上远离接闪金属板的一侧均设置成曲面状结构，以增大叶尖接闪器受雷电载荷的面积，减小相同面积上承受的雷电载荷，从而能够使本公开实施例中的叶尖接闪器在遭遇多次雷电接闪后表面损伤小，耐久性更强。
61.在一个实施例中，所述第一翼型块102和第二翼型块103均通过机械连接的方式固定于所述接闪金属板101上。
62.示例性地，本公开实施例中的机械连接包括螺钉固定或铆接。
63.在一个实施例中，所述接闪金属板101上设置有若干通孔，所述通孔用于将所述第一翼型块102和第二翼型块103连接于所述接闪金属板101上；所述通孔的数量与所述通孔的面积和形状相关。
64.需要说明的是，本公开实施例中的开孔形状可以有多种，比如圆形、三角形、矩形、椭圆形；表面开孔数量可以有多种方案，其根据孔的面积和形状确定，比如1～200个；
65.在一个实施例中，所述第一翼型块102和第二翼型块103通过设置胶粘层的方式固定于所述接闪金属板101；或，
66.所述第一翼型块102、第二翼型块103和接闪金属板101通过注塑的方式一体成型。
67.本公开实施例中，通过将第一翼型块和第二翼型块通过设置胶粘层的方式固定于接闪金属板或通过注塑的方式一体成型，可以省去在接闪金属板上打孔的工艺，使加工工艺加简单。
68.在一个实施例中，所述接闪金属板采用熔点1300℃以上的金属或合金制作；或，
69.所述金属板采用表面设置有镀层的金属或合金制作；
70.所述接闪金属板的厚度不大于5mm，长度为80-120mm。
71.在一种实现方式中，所述接闪金属板采用钨合金制作。
72.在另一种实现方式中，所述接闪金属板采用不锈钢制作，并在所述不锈钢制作的接闪金属版的表面镀铬处理，以达到提升光泽度、硬度和熔点的目的。
73.本实施例中，采用镀铬不锈钢或钨合金制作接闪金属板，使得本实施例中的叶尖接闪器能够耐受1300℃的温度而不产生熔化，最高可达3000℃。
74.优选地，本公开实施例中的接闪金属板的长度可以为100mm。
75.本公开实施例限定的接闪金属板的长度和厚度可以既保证接闪金属板的强度，同时便于加工和节约材料。
76.在一个实施例中，所述防雷导线采用铜或铝材质的多根细丝组成，其通过焊接工艺连接于所述接闪金属板101上；其中，
77.焊接方式包括锡焊、铝热放热焊、钎焊、摩擦焊。
78.本公开实施例中，通过采用焊接工艺将防雷导线连接于接闪金属板上，以获取良
好的导电效果。
79.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。