CN106286119A - 一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置 - Google Patents
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Abstract
一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置。它主要是解决现有柔性叶片容易疲劳损坏等技术问题。其技术方案要点是：拉伸弹簧（8）和压缩弹簧（9）的两端分别与前端固定块（5）和相嵌在直线导轨（10）上的移动惯性块（4）相连接；钢丝绳（6）一端连接惯性块（4），钢丝绳（6）绕过固定在支撑块（2）上的定滑轮（3）后穿过前端固定块（5）与尾端固定块（7）相连接；两根钢丝绳（6）对称布置在惯性块(4)的两侧。它结构简单，制造维护方便，能随着风速的变化自动调节风力机柔性叶片的刚度，具有拓宽风力机运行风速范围等优点。它主要用于风能发电设备的风叶领域。
Description
技术领域
本发明属于风能发电技术领域，特别是涉及一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置。
背景技术
风能是最具有开发价值和储量巨大的新能源，因此如何高效利用风能发电一直是新能源发展的重点和热点。通过有关研究人员对我国风电场的考察研究可知，发展适合陆地使用的微风型风力发电机是我国风电产业的发展方向，提高微风的发电性能已成为人们的共识。提高微风发电性能的主要出路在于改变叶片结构，提高结构动力性能，根据仿生学原理以及风电发展的需要，柔性叶片应运而生。目前，风电场上采用的叶片有两种：刚性叶片和柔性叶片。刚性叶片在设计、结构与表面处理上，一般是以刚硬性材料为主，而且是以手工模具裱糊为主，生产效率较低。由于刚性叶片是由纤维布分层依次粘结，所用复合材料的用量较大，所以叶片自重较高，在低风速时很难运转发电，而且很难应对风载的不确定性对叶片造成的冲击等作用。而柔性叶片在设计上，以轻柔复合材料为主，叶片自重较轻，柔韧性强，其显著的优点是在低风速时能带动风力机发电，以及在一定风速范围内能够通过改变自身形态适应不同的风载情况。
柔性叶片可以完全克服刚性叶片的缺点，并可以增大受风面积，由于柔性叶片可以根据风速的变化相应改变受风的型面，在增加风能获取量和转化量的同时，改善叶片的受力状态，化解风的破坏力，有利于风力机安全稳定的运转。在低风速情况下，叶片变形小，以最佳迎风角和最大迎风面积获取最大风载而带动风机发电；在中风速情况下，随着风速增大，叶片变形会逐步增大，逐步减小迎风角和迎风面积，保持所受风载大小的相对稳定，保证发电功率的平稳输出。
然而，在高风速或者阵风情况下，叶片随风速大幅变形，迎风面积大幅减小，风载减小，所受风阻大幅增加，叶片的转速不会增快，在一定程度上减小了风载；但是由于叶片的大幅度变形，附加弯扭作用更加复杂，非常容易造成叶片的疲劳损坏和裂缝的产生，重则造成叶片的弯扭断裂，给叶片造成严重破坏。
由于柔性叶片的组成是由成品玻纤层板粘结成型，所以当叶片由于各种弯扭力形成裂纹后，玻纤层板也随之断裂剥离，遇外界雨水、盐雾后，逐渐风化，极易形成叶片软胎现象。柔性叶片软胎使层板剥离后，其受损进度高于刚性叶片。因此如何既充分利用柔性叶片在低风速下就能启动发电的优势，又尽量避免柔性叶片在高风速情况下大幅变形后产生裂纹等加速柔性叶片的破坏而缩短使用寿命成为了一个需要改进的地方。
发明内容
为解决现有风能发电设备所采用的柔性叶片容易造成叶片的疲劳损坏和易产生裂缝造成叶片的弯扭断裂等技术问题，本发明提供一种结构相对简单、实用性强、使用方便的能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括支撑块2、定滑轮3、惯性块4、前端固定块5、钢丝绳6、尾端固定块7、拉伸弹簧8、压缩弹簧9和直线导轨10；所述支撑块2、前端固定块5和尾端固定块7分别由内至外依次并列固定设置在柔性叶片1的同一侧面上，在支撑块2与前端固定块5之间的柔性叶片1上固设有直线导轨10，在直线导轨10上配合安装惯性块4；在支撑块2上设置有2个定滑轮3；其中拉伸弹簧8和压缩弹簧9一端分别与前端固定块5相连接，另一端分别与安装在直线导轨10上的惯性块4相连接；对称设置的2根钢丝绳6的一端分别与惯性块4相连接，另一端分别绕过支撑块2上的定滑轮3，同时穿过前端固定块5与靠近柔性叶片1叶尖尾端的尾端固定块7相连接。
本发明的支撑块2安装在靠近柔性叶片1叶根的位置，前端固定块5安装在支撑块2一侧，所述前端固定块5与直线导轨10的一端连接固定；支撑块2、前端固定块5和直线导轨10都分别固定在柔性叶片1上。
本发明的尾端固定块7安装在柔性叶片1外端靠近叶尖尾端位置，将尾端固定块7底部固定在柔性叶片1上，并在尾端固定块7外周设置填充材料将其包围紧固，使其与柔性叶片1的叶尖部分融为一体，防止长时间侵蚀，导致产品脱落。
本发明的惯性块4相嵌安装在直线导轨10上；在直线导轨10靠近支撑块2的一端固设有挡板11，从而限定惯性块4只能在挡板11与前端固定块5之间的直线导轨10上滑动，通过与拉伸弹簧8和压缩弹簧9的共同作用，一方面可以消除惯性块4本身重力在风力机运行过程中的影响，另一方面避免阵风等对风力机柔性叶片1的冲击载荷和振动；同时直线导轨10和惯性块4间之间加入润滑油，保证惯性块4能在直线导轨10上滑动。
本发明的拉伸弹簧8一端与前端固定块5相连接，另一端与惯性块4相连接，其作用是在开始时给钢丝绳6施加预应拉力，从而保证连接在惯性块4中的钢丝绳6能够保持张紧状态而与定滑轮3充分接触，使得柔性叶片1在低风速下能够利用柔性叶片本身的优势而启动发电；当风速增大，风力机叶片转速也随之增大，此时惯性块4会因做圆周运动而带给钢丝绳6更大的张力，甚至惯性块4会产生一定的滑动，使得惯性块4与直线导轨10一端的挡板11存在间隙，在此运动过程中，拉伸弹簧持续产生拉力来消除滑块本身重力的影响，使得风力机平稳运行；在风速由大变小的情况下，柔性叶片1的转速也会随之减小，惯性块4因做圆周运动带给钢丝绳6的张力有所减小，此时惯性块4会回复到初始位置，在这过程中，拉伸弹簧8继续产生拉力，使得惯性块4缓慢滑动，不至于冲撞到挡板11，保护了装置和风力机叶片。
本发明的压缩弹簧9与拉伸弹簧8相互配合套装，套装方式包括：压缩弹簧9套装在拉伸弹簧8外部，或压缩弹簧9套装在拉伸弹簧8内，两端分别连接在惯性块4和前端固定块5上，和拉伸弹簧8共同作用来消除风力机运行过程中惯性块4本身重力的影响，同时可以有效避免振动，共同保证风力机的平稳运行。
本发明的钢丝绳6一端固定在惯性块4一侧的凹槽内，跟随惯性块4一做往复平移运动；同时，钢丝绳6在拉伸弹簧8和压缩弹簧9的共同作用下时刻保持张紧状态，保证惯性块4在风力机运行过程中做圆周运动产生的作用力能够及时通过钢丝绳6和定滑轮3及时传递到柔性叶片1的叶尖部分，达到及时有效调节的目的。
本发明在支撑块2上设置用于安装定滑轮3的空腔，定滑轮3水平安装在支撑块2的空腔内，通过定滑轮3将惯性块4产生的力改变方向后传递给柔性叶片1的叶尖部分，从而实现改变柔性叶片刚性的效果，更好地利用风资源发电。
本发明钢丝绳6的长度、惯性块4的尺寸重量、拉伸弹簧8以及压缩弹簧9给钢丝绳6的预应力等需要根据风力机柔性叶片1尺寸以及叶片的运行情况确定，以保证装置调节的效果，进而达到有效拓宽风力机正常运行风速范围的目的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本文发明能够使柔性叶片的整体刚性随风力机叶片转速的增加而增大，随叶片转速的降低而减少，以实现及时智能化地调整叶片的整体刚性，不存在滞后性，也不存在机械或电子故障，因而更加简单有效和可靠。
它还可以更加有效地化解阵风对叶片的冲击能量，有利于提高风力机的寿命。由于叶片刚度能够随风速的增加而增大，从而拓宽了额定风速的大小，通过叶片的这种自适应调整使叶片的额定功率稳定在一定的风速范围之内，这将很大程度地使风力机的运行风速范围增加，从而提高风能的利用效率和发电量。
另一方面，在较高风速下，采用本装置的叶片具有更强的适应性，叶片的弯扭耦合效应更强，这有利于提高叶片在极限载荷下的可靠性，防止过载破坏，改善叶片的疲劳性能。同时由于提高了风力机柔性叶片的刚性，所以叶片在垂直于叶轮旋转平面的位移变形远低于改善前的叶片的变化量，因此并不会影响到叶片的安全。
它主要用于风能发电设备的风叶领域。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明的局部放大视图。
图3是图2局部剖面的完全剖面视图。
附图中的标记为：1-柔性叶片；2-支撑块；3-定滑轮；4-惯性块；5-前端固定块；6-钢丝绳；7-尾端固定块；8-拉伸弹簧；9-压缩弹簧；10-直线导轨；11-挡板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1，参阅图1至图3，本发明包括支撑块2、定滑轮3、惯性块4、前端固定块5、钢丝绳6、尾端固定块7、拉伸弹簧8、压缩弹簧9和直线导轨10；所述支撑块2、前端固定块5和尾端固定块7分别由内至外依次并列固定设置在柔性叶片1的同一侧面上，在支撑块2与前端固定块5之间的柔性叶片1上固设有直线导轨10，在直线导轨10上配合安装惯性块4；在支撑块2上设置有2个定滑轮3；其中拉伸弹簧8和压缩弹簧9一端分别与前端固定块5相连接，另一端分别与安装在直线导轨10上的惯性块4相连接；对称设置的2根钢丝绳6的一端分别与惯性块4相连接，另一端分别绕过支撑块2上的定滑轮3，同时穿过前端固定块5与靠近柔性叶片1叶尖尾端的尾端固定块7相连接。
实施例2，参阅图1至图3，本发明的支撑块2安装在靠近柔性叶片1叶根的位置，前端固定块5安装在支撑块2一侧，所述前端固定块5与直线导轨10的一端连接固定；支撑块2、前端固定块5和直线导轨10都分别固定在柔性叶片1上。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例3，参阅图1至图3，本发明的尾端固定块7安装在柔性叶片1外端靠近叶尖尾端位置，将尾端固定块7底部固定在柔性叶片1上，并在尾端固定块7外周设置填充材料将其包围紧固，使其与柔性叶片1的叶尖部分融为一体，防止长时间侵蚀，导致产品脱落。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例4，参阅图1至图3，本发明的惯性块4相嵌安装在直线导轨10上；在直线导轨10靠近支撑块2的一端固设有挡板11，从而限定惯性块4只能在挡板11与前端固定块5之间的直线导轨10上滑动，通过与拉伸弹簧8和压缩弹簧9的共同作用，一方面可以消除惯性块4本身重力在风力机运行过程中的影响，另一方面避免阵风等对风力机柔性叶片1的冲击载荷和振动；同时直线导轨10和惯性块4间之间加入润滑油，保证惯性块4能在直线导轨10上滑动。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例5，参阅图1至图3，本发明的拉伸弹簧8一端与前端固定块5相连接，另一端与惯性块4相连接，其作用是在开始时给钢丝绳6施加预应拉力，从而保证连接在惯性块4中的钢丝绳6能够保持张紧状态而与定滑轮3充分接触，使得柔性叶片1在低风速下能够利用柔性叶片本身的优势而启动发电；当风速增大，风力机叶片转速也随之增大，此时惯性块4会因做圆周运动而带给钢丝绳6更大的张力，甚至惯性块4会产生一定的滑动，使得惯性块4与直线导轨10一端的挡板11存在间隙，在此运动过程中，拉伸弹簧持续产生拉力来消除滑块本身重力的影响，使得风力机平稳运行；在风速由大变小的情况下，柔性叶片1的转速也会随之减小，惯性块4因做圆周运动带给钢丝绳6的张力有所减小，此时惯性块4会回复到初始位置，在这过程中，拉伸弹簧8继续产生拉力，使得惯性块4缓慢滑动，不至于冲撞到挡板11，保护了装置和风力机叶片。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例6，参阅图1至图3，本发明的压缩弹簧9与拉伸弹簧8相互配合套装，套装方式包括：压缩弹簧9套装在拉伸弹簧8外部，或压缩弹簧9套装在拉伸弹簧8内，两端分别连接在惯性块4和前端固定块5上，和拉伸弹簧8共同作用来消除风力机运行过程中惯性块4本身重力的影响，同时可以有效避免振动，共同保证风力机的平稳运行。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例7，参阅图1至图3，本发明的钢丝绳6一端固定在惯性块4一侧的凹槽内，跟随惯性块4一做往复平移运动；同时，钢丝绳6在拉伸弹簧8和压缩弹簧9的共同作用下时刻保持张紧状态，保证惯性块4在风力机运行过程中做圆周运动产生的作用力能够及时通过钢丝绳6和定滑轮3及时传递到柔性叶片1的叶尖部分，达到及时有效调节的目的。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例8，参阅图1至图3，本发明在支撑块2上设置用于安装定滑轮3的空腔，定滑轮3水平安装在支撑块2的空腔内，通过定滑轮3将惯性块4产生的力改变方向后传递给柔性叶片1的叶尖部分，从而实现改变柔性叶片刚性的效果，更好地利用风资源发电。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例9，参阅图1至图3，本发明钢丝绳6的长度、惯性块4的尺寸重量、拉伸弹簧8以及压缩弹簧9给钢丝绳6的预应力等需要根据风力机柔性叶片1尺寸以及叶片的运行情况确定，以保证装置调节的效果，进而达到有效拓宽风力机正常运行风速范围的目的。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例10，参阅图1至图3，本发明的工作过程如下：在微风或者风速较小的情况下，风力机柔性叶片1能够利用本身在微风或者低风情况下启动的特性运转发电，此时转动速度相对较小，直线导轨10上的惯性块4跟随柔性叶片1做圆周运动产生的离心拉力也较小，惯性块4在直线导轨10上滑动的位移基本为零，在拉伸弹簧8给钢丝绳6的预应拉力的情况下，不仅使得连接在惯性块4内的钢丝绳6继续保持张紧状态，钢丝绳6紧紧绕在固定在前端固定块5上的定滑轮3而与在柔性叶片1叶尖部分的尾端固定块7相连接，而且预应拉力满足即使惯性块4和挡板11接触，惯性块4也不会给挡板11施加压力。在此预应拉力作用下，整个风力机柔性叶片1变形自由，柔性叶片1能够以合适的迎风角和迎风面积获取风载，使转速能够快速智能地跟随风速变化，有利于叶片保持在高效利用风能的状态，从而利用微风启动并发电。
随着风速的变大，风力机柔性叶片1的转速也随之增大，此时风力机柔性叶片1的弯扭变形也随之增大。与此同时，装置中的惯性块4跟随风力机柔性叶片1转动而产生的沿叶片展向方向的离心拉力也随之变大，固定在惯性块(4)内的钢丝绳(6)中张力也将变大，甚至会挤压压缩弹簧9产生一定的位移，钢丝绳(6)通过固定在支撑块(2)上的定滑轮(3)将其传递给在柔性叶片(1)叶尖部分的尾端固定块(7)，从而影响风力机柔性叶片1的叶尖区域，及时有效地减小柔性叶片1的弯扭变形量，使得风轮面与迎风面的夹角而获取相对稳定的风载，保证捕风效率，保护风力机柔性叶片1，从而保持电量稳定输出的工作状态，确保中风速附近最佳功率的输出。
当风速超出额定风速不多时，风力机柔性叶片1转速上升的同时，惯性块4跟随风力机柔性叶片(1)做圆周运动所产生的离心力作用也随之增强，此时钢丝绳6中的张力也随之增大，通过和拉伸弹簧8和压缩弹簧9的及时调节，有效减少弯扭大变形、振动等叶片的剧烈作用而显著提升柔性叶片1的刚性，始终将风轮转速控制在一定转速之内，保证了风力机在高风速下的安全运行，可以减少高风速下转速的快速波动，有利于转速恒定，减少风力机柔性叶片1超速的发生以及减少柔性叶片1的极限载荷，充分保护了叶片，延长了叶片的使用时间，同时也保证了后端系统的稳定，因此也就拓宽了柔性叶片有效运行的风速范围。
当风速逐渐减小时，风力机柔性叶片1的转速也会有所下降，惯性块4跟随柔性叶片1做圆周运动而产生的离心拉力也会随之减小，因而钢丝绳6的张力也会相对减小，惯性块4会有恢复到开始位置的态势，在这个过程中，拉伸弹簧8会持续产生拉力拉住惯性块4，使其缓慢滑动而不至于冲撞上挡板11，平稳地回位，保护了装置。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
实施例11，参阅图1至图3，本发明在设计安装本装置时，拉伸弹簧8给出的预应拉力应该使得惯性块4与挡板11刚好接触但是挡板11不受惯性块4的压力；在运行过程中，由于风速的变化，惯性块4会跟随风力机柔性叶片1做圆周运动而产生离心拉力，甚至会挤压压缩弹簧9拉动钢丝绳6在直线导轨10上产生一定的滑移。当惯性块4与挡板11接触时，则挡板11和拉伸弹簧8、压缩弹簧9一起作用消除惯性块4本身重力运行过程中的影响；当惯性块4与挡板11之间拉开一定的距离时，此时则由拉伸弹簧8和压缩弹簧9产生的拉力来消除惯性块4本身重力的影响，保证风力机柔性叶片1的平稳运行。其余同本发明的另外任意1个实施例或2个以上实施例的组合。
Claims (7)
1.一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：它包括支撑块（2）、定滑轮（3）、惯性块（4）、前端固定块（5）、钢丝绳（6）、尾端固定块（7）、拉伸弹簧（8）、压缩弹簧（9）和直线导轨（10）；所述支撑块（2）、前端固定块（5）和尾端固定块（7）分别由内至外依次并列固定设置在柔性叶片（1）的同一侧面上，在支撑块（2）与前端固定块（5）之间的柔性叶片（1）上固设有直线导轨（10），在直线导轨（10）上配合安装惯性块（4）；在支撑块（2）上设置有2个定滑轮（3）；其中拉伸弹簧（8）和压缩弹簧（9）一端分别与前端固定块（5）相连接，另一端分别与安装在直线导轨（10）上的惯性块（4）相连接；对称设置的2根钢丝绳（6）的一端分别与惯性块（4）相连接，另一端分别绕过支撑块（2）上的定滑轮（3），同时穿过前端固定块（5）与靠近柔性叶片（1）叶尖尾端的尾端固定块（7）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：所述支撑块（2）安装在靠近柔性叶片（1）叶根的位置。
3.根据权利要求1所述的一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：所述尾端固定块（7）安装在柔性叶片（1）外端靠近叶尖尾端位置，将尾端固定块（7）底部固定在柔性叶片（1）上，并在尾端固定块（7）外周设置填充材料将其包围紧固，使其与柔性叶片（1）的叶尖部分融为一体。
4.根据权利要求1所述的一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：所述惯性块（4）相嵌安装在直线导轨（10）上；在直线导轨（10）靠近支撑块（2）的一端固设有挡板（11），从而限定惯性块（4）只能在挡板（11）与前端固定块（5）之间的直线导轨（10）上滑动。
5.根据权利要求1所述的一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：所述压缩弹簧（9）与拉伸弹簧（8）相互配合套装，套装方式包括：压缩弹簧（9）套装在拉伸弹簧（8）外部，或压缩弹簧（9）套装在拉伸弹簧（8）内。
6.根据权利要求1所述的一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：钢丝绳（6）一端穿过挡板（11）固定在惯性块（4）一侧的凹槽内，跟随惯性块（4）一做往复平移运动；同时，钢丝绳（6）在拉伸弹簧（8）和压缩弹簧（9）的共同作用下时刻保持张紧状态，保证惯性块（4）在风力机运行过程中做圆周运动产生的作用力能够及时通过钢丝绳（6）和定滑轮（3）及时传递到柔性叶片（1）的叶尖部分，达到及时有效调节的目的。
7.根据权利要求1所述的一种能自动调节风力机柔性叶片刚度的装置，其特征是：在支撑块（2）上设置用于安装定滑轮（3）的空腔，定滑轮（3）水平安装在支撑块（2）的空腔内，通过定滑轮（3）将惯性块（4）产生的力改变方向后传递给柔性叶片（1）的叶尖部分，从而实现改变柔性叶片刚性的效果，更好地利用风资源发电。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106907299A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-30 | 湘潭大学 | 一种无叶片的风力发电机装置 |
| CN111075638A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-28 | 南京航空航天大学 | 一种大型风力机叶片刚度改善装置 |
| CN112855457A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 江苏金风科技有限公司 | 失速监测系统、方法及叶片 |
| CN113898525A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-07 | 华能黑龙江发电有限公司新能源分公司 | 一种用于调整浓缩风能型风力发电机迎风面的装置 |
| CN116753110A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-09-15 | 上海玻璃钢研究院东台有限公司 | 一种风力发电机叶片固定装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100132877A1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-06-03 | General Electric Company | Vertical manufacturing of composite wind turbine tower |
| CN101968030A (zh) * | 2010-09-25 | 2011-02-09 | 郑重胜 | 顺风型风电机柔性叶片摆动限制装置 |
| CN102734083A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-10-17 | 东南大学 | 一种可抗强风的风力发电机桨叶 |
| CN102840269A (zh) * | 2012-08-07 | 2012-12-26 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 用于增加风力发电机组系统阻尼的方法及调谐质量阻尼器 |
| WO2015027890A1 (zh) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | Lu Zhongyuan | 风力机叶片、风力机以及风力发电机 |
| CN104551838A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-04-29 | 沈阳理工大学 | 一种组合式弹簧变形补偿装置 |
-
2016
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100132877A1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-06-03 | General Electric Company | Vertical manufacturing of composite wind turbine tower |
| CN101968030A (zh) * | 2010-09-25 | 2011-02-09 | 郑重胜 | 顺风型风电机柔性叶片摆动限制装置 |
| CN102734083A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-10-17 | 东南大学 | 一种可抗强风的风力发电机桨叶 |
| CN102840269A (zh) * | 2012-08-07 | 2012-12-26 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 用于增加风力发电机组系统阻尼的方法及调谐质量阻尼器 |
| WO2015027890A1 (zh) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | Lu Zhongyuan | 风力机叶片、风力机以及风力发电机 |
| CN104551838A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-04-29 | 沈阳理工大学 | 一种组合式弹簧变形补偿装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106907299A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-30 | 湘潭大学 | 一种无叶片的风力发电机装置 |
| CN106907299B (zh) * | 2017-02-21 | 2023-04-07 | 湘潭大学 | 一种无叶片的风力发电机装置 |
| CN112855457A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 江苏金风科技有限公司 | 失速监测系统、方法及叶片 |
| CN111075638A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-28 | 南京航空航天大学 | 一种大型风力机叶片刚度改善装置 |
| CN113898525A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-07 | 华能黑龙江发电有限公司新能源分公司 | 一种用于调整浓缩风能型风力发电机迎风面的装置 |
| CN116753110A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-09-15 | 上海玻璃钢研究院东台有限公司 | 一种风力发电机叶片固定装置 |
| CN116753110B (zh) * | 2023-06-06 | 2024-01-09 | 上海玻璃钢研究院东台有限公司 | 一种风力发电机叶片固定装置 |
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