CN112283024A - 一种叶片位置可调的风轮及其工作方法 - Google Patents

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张志博
马翼超
李季
牛坤
刘承鑫
张安文
郑坊平
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Abstract

本发明公开了一种叶片位置可调的风轮及其工作方法，该风轮包括：固定叶轮，可调节叶轮，主轴，控制装置，轴向固定装置；其中：固定叶轮通过其轮毂与主轴的端部固定连接；可调节叶轮的轮毂与主轴通过花键结构连接；轴向固定装置安装在轮毂上，包括：轴向固定杆、液压锁定销轴和销孔，实现可调节叶轮的轴向固定；控制装置通过第一电机驱动齿轮旋转，实现控制装置在水平方向移动，第二电机驱动支撑杆旋转，用于连接轮毂支撑孔。根据风电机组外部风速及环境的变化或机组停机检修的需要，叶轮的位置可以进行调整，以确保叶轮安全和检修。

Description

一种叶片位置可调的风轮及其工作方法
技术领域
本专利涉及风力发电技术领域，具体涉及一种叶片位置可调的风轮及其工作方法。
背景技术
随着风力发电行业的快速发展，国内的风电场建设规模及数量也迅速增长。近年来，风电机组的单机容量越来越大，风电机组的塔筒高度和叶片长度也在随之增长。叶片长度过长，就给叶片巡检工作带来了不便，巡检人员难以全方位的检查叶片表面状况，此外，叶片长度过长也会导致在雷暴天气下叶片遭受雷击损伤的风险增加。
基于以上背景，本专利涉及一种叶片位置可调的风轮，该风轮为三叶片结构形式，当需要巡检人员对叶片进行巡检或处于雷暴天气时，风机控制系统会对叶轮结构进行调整，使三支叶片均位于叶尖竖直朝下状态，增加叶片巡检的直观性，降低叶片被雷击的风险。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于一种叶片位置可调的风轮及其工作方法，确保了异常天气情况下风机叶片的安全，同时增加叶片巡检时的简便性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种叶片位置可调的风轮，包括：主轴4，固定在主轴4上的固定叶轮1、第一可调节叶轮2、第二可调节叶轮3、控制装置5和轴向固定装置6，固定叶轮1与主轴4的一端部固定连接；固定叶轮1和第一可调节叶轮2、第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3之间通过轴向固定装置6连接；主轴4外部沿轴向设有一对对称布置的第一外花键42和第二外花键43，用来确定第一可调节叶轮2、第二可调节叶轮3的周向位置；第一外花键42和第二外花键43在主轴4横截面上的投影夹锐角为60°，两对外花键轴向距离L大于可调节叶轮的轮毂轴向厚度；第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3内部分别设置有第一花键槽22和第二花键槽32，第一花键槽22和第二花键槽32分别通过主轴4的第一外花键42和第二外花键43连接，固定第一可调节叶轮2、第二可调节叶轮3周向位置；第一可调节叶轮2的轮毂表面设置有两个第一轮毂支撑孔21，第二可调节叶轮3的轮毂表面设置有两个第二轮毂支撑孔31，第一轮毂支撑孔21和第二轮毂支撑孔31内部为螺纹结构，与第一支撑杆514和第二支撑杆524端部的外螺纹组成螺纹副结构；固定在主轴4的另一端部的机舱内平台上设置有控制装置5，控制装置5由固定于机舱内平台上的两根齿条53与两套第一控制柜51和两套第二控制柜52组成；第一控制柜51包括设置在每根齿条53上的第一主动齿轮512和控制第一主动齿轮512转动的第一主动齿轮电机511，还包括第一支撑杆514和与第一支撑杆514连接并控制第一支撑杆514旋转移动的第一支撑杆电机513；第二控制柜52包括设置在每根齿条53上的第二主动齿轮522和控制第二主动齿轮522转动的第二主动齿轮电机521，还包括第二支撑杆524和与第二支撑杆524连接并控制第二支撑杆524旋转移动的第二支撑杆电机523。
第一主动齿轮电机511和第二主动齿轮电机521通过其主轴驱动第一主动齿轮512和第二主动齿轮522与齿条53组成齿轮副，分别用于驱动第一支撑杆514和第二支撑杆524在齿条53上沿着主轴4轴向移动；第一支撑杆电机513和第二支撑杆电机523分别与第一支撑杆514和第二支撑杆524连接，分别驱动支撑杆第一支撑杆514和第二支撑杆524旋转移动，分别用于连接第一轮毂支撑孔21和第二轮毂支撑孔31。
轴向固定装置6由轮毂轴向固定杆61、液压锁定销轴62和销孔63三部分组成；其中，液压锁定销轴62和销孔63固定于轮毂内壁，轮毂轴向固定杆61位于邻近轮毂的外侧；轮毂轴向固定杆61的端部与设置于邻近轮毂内部的销孔63通过液压锁定销轴62连接以固定可调节轮毂。
所述的一种叶片位置可调的风轮的工作方法，
1)当风机处于正常发电状态时，风轮以三叶片形式进行发电，该状态下，固定叶轮1、第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3之间夹角为120°，第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3分别通过第一外花键42和第二外花键43带动主轴4旋转发电；三个叶轮的轴向固定装置6处于连接状态，即：轴向固定杆61与液压锁定销轴62和销孔63处于连接状态，实现第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3的轴向固定；
2)当风机机位风速过高或叶片需要检修时，三支叶片调整至位置平行位且叶尖垂直向下；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令使风机停机，并控制叶轮转速降低至第二轮毂支撑孔31与第二支撑杆524处于同轴位置时停止，控制装置5中的第二控制柜52发出指令，第二主动齿轮电机521启动，驱动整个第二控制柜52整体沿着齿条53向第二可调节叶轮3方向前进，直至第二支撑杆524与第二可调节叶轮3上第二轮毂支撑孔31接触后停止；第二控制柜52发出指令，第二主动齿轮电机521与第二支撑杆电机523同时工作，驱动第二支撑杆524旋至第二轮毂支撑孔31中的螺纹中，直至第二驱动支撑杆524与第二轮毂支撑孔31的螺纹完整配合；第二可调节叶轮3的轴向固定装置6内部液压机构动作，将使第二可调节叶轮3和第一可调节叶轮2之间的轴向固定装置6处于断开状态；第二控制柜52发出指令，第二主动齿轮电机521启动，带动第二控制柜52整体沿着齿条53向机舱尾部移动，直至第二可调节叶轮3与第二外花键43完全脱离后停止；按照上述步骤，对第一可调节叶轮2进行同样操作，直至第一可调节叶轮2与第一外花键42完全脱离后停止；随后风机控制系统释放刹车，主轴4旋转，待固定叶轮1旋转至与第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3平行位置时，风机控制系统发出刹车指令，风机叶轮停止旋转；
3)当风机叶片检修结束或风速适当时，风机由叶轮垂直向下态转换为工作状态；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令释放刹车，固定叶轮1在风的作用下旋转，当固定叶轮1旋转至与第一可调节叶轮2处于相对位置时，风机控制系统发出刹车指令，固定叶轮1停止旋转，此时主轴4上的第一外花键42与第一可调节叶轮2的第一花键槽22处于轴向对齐位置；第一控制柜51发出指令，第一主动齿轮电机511启动，带动第一控制柜51整体沿着齿条53向轮毂方向移动，直至第一可调节叶轮2与第一外花键42完全配合后停止；固定叶轮1轮毂内部轴向固定装置6的液压机构动作，使轴向固定装置6处于连接状态，将使第一可调节叶轮2和固定叶轮1之间的轴向位置固定；第一控制柜51发出指令，第一主动齿轮电机511与第一支撑杆电机513同时工作，驱动第一支撑杆514旋转并向机舱方向移动，直至驱动第一支撑杆514与第一轮毂支撑孔21的螺纹完全脱离；第一控制柜51发出指令，第一主动齿轮电机511启动，驱动整个第一控制柜51整体沿着齿条53向机舱尾部方向移动直至原始位置；按照上述步骤，对第二可调节叶轮3进行调整使其恢复至原来位置；风机控制系统发出指令，风机执行启机程序，叶轮旋转风机开始发电。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本专利涉及的一种叶片位置可调节的风轮，在巡检人员需要对叶片进行巡检或处于高密度雷暴天气时，风机控制系统会对叶轮结构进行调整，使三支叶片均位于叶尖竖直朝下状态，增加叶片巡检时的简便性，降低叶片被雷击的风险。
附图说明
图1a和图1b分别为工作时三叶轮位置正视图和侧视图。
图2a和图2b分别为停机三叶轮平行布置时的正视图和侧视图。
图3叶轮位置可调节的风轮结构示意图。
图4a和图4b分别为沿主轴径向和轴向方向看的外花键的分布示意图。
图5为可调节叶轮2和3的轮毂前视图。
图6为轮毂支撑孔31与支撑杆524处于同轴位置示意图。
图7为支撑杆524与轮毂支撑孔31接触示意图。
图8为支撑杆524与轮毂支撑孔31连接示意图。
图9为可调节叶轮3与主轴外花键43完全脱离示意图。
图10为可调节叶轮2与主轴外花键42完全脱离示意图。
附图标记说明：
固定叶轮1，第一可调节叶轮2，第一轮毂支撑孔21，第一花键槽22，第二可调节叶轮3，第二轮毂支撑孔31，第二花键槽32，主轴4，第一外花键42，第二外花键43，控制装置5，第一控制柜51，第一主动齿轮电机511、第一主动齿轮512、第一支撑杆电机513，第一支撑杆控514，第二控制柜52，第二主动齿轮电机521、第二主动齿轮522、第二支撑杆电机523，支撑杆支撑杆524，齿条53，轴向固定装置6，轮毂轴向固定杆61，液压锁定销轴62，销孔63。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图3、图4a、图4b和图5所示，本发明一种叶片位置可调的风轮，包括：主轴4，固定在主轴4上的固定叶轮1、第一可调节叶轮2、第二可调节叶轮3、控制装置5和轴向固定装置6，固定叶轮1与主轴4的一端部固定连接；固定叶轮1和第一可调节叶轮2、第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3之间通过轴向固定装置6连接；主轴4外部沿轴向设有一对对称布置的第一外花键42和第二外花键43，用来确定第一可调节叶轮2、第二可调节叶轮3的周向位置；第一外花键42和第二外花键43在主轴4横截面上的投影夹锐角为60°，两对外花键轴向距离L大于可调节叶轮的轮毂轴向厚度；第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3内部分别设置有第一花键槽22和第二花键槽32，第一花键槽22和第二花键槽32分别通过主轴4的第一外花键42和第二外花键43连接，固定第一可调节叶轮2、第二可调节叶轮3周向位置；第一可调节叶轮2的轮毂表面设置有两个第一轮毂支撑孔21，第二可调节叶轮3的轮毂表面设置有两个第二轮毂支撑孔31，第一轮毂支撑孔21和第二轮毂支撑孔31内部为螺纹结构，与第一支撑杆514和第二支撑杆524端部的外螺纹组成螺纹副结构；固定在主轴4的另一端部的机舱内平台上设置有控制装置5，控制装置5由固定于机舱内平台上的两根齿条53与两套第一控制柜51和两套第二控制柜52组成；第一控制柜51包括设置在每根齿条53上的第一主动齿轮512和控制第一主动齿轮512转动的第一主动齿轮电机511，还包括第一支撑杆514和与第一支撑杆514连接并控制第一支撑杆514旋转移动的第一支撑杆电机513；第二控制柜52包括设置在每根齿条53上的第二主动齿轮522和控制第二主动齿轮522转动的第二主动齿轮电机521，还包括第二支撑杆524和与第二支撑杆524连接并控制第二支撑杆524旋转移动的第二支撑杆电机523。
如图3所示，第一主动齿轮电机511和第二主动齿轮电机521通过其主轴驱动第一主动齿轮512和第二主动齿轮522与齿条53组成齿轮副，分别用于驱动第一支撑杆514和第二支撑杆524在齿条53上沿着主轴4轴向移动；第一支撑杆电机513和第二支撑杆电机523分别与第一支撑杆514和第二支撑杆524连接，分别驱动支撑杆第一支撑杆514和第二支撑杆524旋转移动，分别用于连接第一轮毂支撑孔21和第二轮毂支撑孔31。
如图3所示，轴向固定装置6由轮毂轴向固定杆61、液压锁定销轴62和销孔63三部分组成；其中，液压锁定销轴62和销孔63固定于轮毂内壁，轮毂轴向固定杆61位于邻近轮毂的外侧；轮毂轴向固定杆61的端部与设置于邻近轮毂内部的销孔63通过液压锁定销轴62连接以固定可调节轮毂。
所述的一种叶片位置可调的风轮的工作方法，
1)当风机处于正常发电状态时，风轮以三叶片形式进行发电，如图1a和图1b所示。该状态下，固定叶轮1、第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3之间夹角为120°，第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3分别通过第一外花键42和第二外花键43带动主轴4旋转发电；三个叶轮的轴向固定装置6处于连接状态，即：轴向固定杆61与液压锁定销轴62和销孔63处于连接状态，实现第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3的轴向固定。
2)当风机机位风速过高或叶片需要检修时，三支叶片调整至位置平行位且叶尖垂直向下，如图2a和图2b所示；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令使风机停机，并控制叶轮转速降低至第二轮毂支撑孔31与第二支撑杆524处于同轴位置时停止，如图6所示；控制装置5中的第二控制柜52发出指令，第二主动齿轮电机521启动，驱动整个第二控制柜52整体沿着齿条53向第二可调节叶轮3方向前进，直至第二支撑杆524与第二可调节叶轮3上第二轮毂支撑孔31接触后停止；如图7所示；第二控制柜52发出指令，第二主动齿轮电机521与第二支撑杆电机523同时工作，驱动第二支撑杆524旋至第二轮毂支撑孔31中的螺纹中，直至第二驱动支撑杆524与第二轮毂支撑孔31的螺纹完整配合，如图8所示；第二可调节叶轮3的轴向固定装置6内部液压机构动作，将使第二可调节叶轮3和第一可调节叶轮2之间的轴向固定装置6处于断开状态，如图3所示；第二控制柜52发出指令，第二主动齿轮电机521启动，带动第二控制柜52整体沿着齿条53向机舱尾部移动，直至第二可调节叶轮3与第二外花键43完全脱离后停止，如图9所示；按照上述步骤，对第一可调节叶轮2进行同样操作，直至第一可调节叶轮2与第一外花键42完全脱离后停止，如图10所示；随后风机控制系统释放刹车，主轴4旋转，待固定叶轮1旋转至与第一可调节叶轮2和第二可调节叶轮3平行位置时，风机控制系统发出刹车指令，风机叶轮停止旋转，如图2所示。
3)当风机叶片检修结束或风速适当时，风机由叶轮垂直向下态转换为工作状态；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令释放刹车，固定叶轮1在风的作用下旋转，当固定叶轮1旋转至与第一可调节叶轮2处于相对位置时，风机控制系统发出刹车指令，固定叶轮1停止旋转，此时主轴4上的第一外花键42与第一可调节叶轮2的第一花键槽22处于轴向对齐位置；第一控制柜51发出指令，第一主动齿轮电机511启动，带动第一控制柜51整体沿着齿条53向轮毂方向移动，直至第一可调节叶轮2与第一外花键42完全配合后停止；固定叶轮1轮毂内部轴向固定装置6的液压机构动作，使轴向固定装置6处于连接状态，将使第一可调节叶轮2和固定叶轮1之间的轴向位置固定；第一控制柜51发出指令，第一主动齿轮电机511与第一支撑杆电机513同时工作，驱动第一支撑杆514旋转并向机舱方向移动，直至驱动第一支撑杆514与第一轮毂支撑孔21的螺纹完全脱离；第一控制柜51发出指令，第一主动齿轮电机511启动，驱动整个第一控制柜51整体沿着齿条53向机舱尾部方向移动直至原始位置；按照上述步骤，对第二可调节叶轮3进行调整使其恢复至原来位置，如图1a和图1b所示；风机控制系统发出指令，风机执行启机程序，叶轮旋转风机开始发电。

Claims (4)

1.一种叶片位置可调的风轮，包括：主轴(4)，固定在主轴(4)上的固定叶轮(1)、第一可调节叶轮(2)、第二可调节叶轮(3)、控制装置(5)和轴向固定装置(6)，其特征在于：固定叶轮(1)与主轴(4)的一端部固定连接；固定叶轮(1)和第一可调节叶轮(2)、第一可调节叶轮(2)和第二可调节叶轮(3)之间通过轴向固定装置(6)连接；主轴(4)外部沿轴向设有一对对称布置的第一外花键(42)和第二外花键(43)，用来确定第一可调节叶轮(2)、第二可调节叶轮(3)的周向位置；第一外花键(42)和第二外花键(43)在主轴(4)横截面上的投影夹锐角为60°，两对外花键轴向距离L大于可调节叶轮的轮毂轴向厚度；第一可调节叶轮(2)和第二可调节叶轮(3)内部分别设置有第一花键槽(22)和第二花键槽(32)，第一花键槽(22)和第二花键槽(32)分别通过主轴4的第一外花键(42)和第二外花键(43)连接，固定第一可调节叶轮(2)、第二可调节叶轮(3)周向位置；第一可调节叶轮(2)的轮毂表面设置有两个第一轮毂支撑孔(21)，第二可调节叶轮(3)的轮毂表面设置有两个第二轮毂支撑孔(31)，第一轮毂支撑孔(21)和第二轮毂支撑孔(31)内部为螺纹结构，与第一支撑杆(514)和第二支撑杆(524)端部的外螺纹组成螺纹副结构；固定在主轴(4)的另一端部的机舱内平台上设置有控制装置(5)，控制装置(5)由固定于机舱内平台上的两根齿条(53)与两套第一控制柜(51)和两套第二控制柜(52)组成；第一控制柜(51)包括设置在每根齿条(53)上的第一主动齿轮(512)和控制第一主动齿轮(512)转动的第一主动齿轮电机(511)，还包括第一支撑杆(514)和与第一支撑杆(514)连接并控制第一支撑杆(514)旋转移动的第一支撑杆电机(513)；第二控制柜(52)包括设置在每根齿条(53)上的第二主动齿轮(522)和控制第二主动齿轮(522)转动的第二主动齿轮电机(521)，还包括第二支撑杆(524)和与第二支撑杆(524)连接并控制第二支撑杆(524)旋转移动的第二支撑杆电机(523)。
2.根据权利要求1所述的一种叶片位置可调的风轮，其特征在于：第一主动齿轮电机(511)和第二主动齿轮电机(521)通过其主轴驱动第一主动齿轮(512)和第二主动齿轮(522)与齿条(53)组成齿轮副，分别用于驱动第一支撑杆(514)和第二支撑杆(524)在齿条(53)上沿着主轴(4)轴向移动；第一支撑杆电机(513)和第二支撑杆电机(523)分别与第一支撑杆(514)和第二支撑杆(524)连接，分别驱动支撑杆第一支撑杆(514)和第二支撑杆(524)旋转移动，分别用于连接第一轮毂支撑孔(21)和第二轮毂支撑孔(31)。
3.根据权利要求1所述的一种叶片位置可调的风轮，其特征在于：轴向固定装置(6)由轮毂轴向固定杆(61)、液压锁定销轴(62)和销孔(63)三部分组成；其中，液压锁定销轴(62)和销孔(63)固定于轮毂内壁，轮毂轴向固定杆(61)位于邻近轮毂的外侧；轮毂轴向固定杆(61)的端部与设置于邻近轮毂内部的销孔(63)通过液压锁定销轴(62)连接以固定可调节轮毂。
4.权利要求1至3任一项所述的一种叶片位置可调的风轮的工作方法，其特征在于：
1)当风机处于正常发电状态时，风轮以三叶片形式进行发电，该状态下，固定叶轮(1)、第一可调节叶轮(2)和第二可调节叶轮(3)之间夹角为120°，第一可调节叶轮(2)和第二可调节叶轮(3)分别通过第一外花键(42)和第二外花键(43)带动主轴(4)旋转发电；三个叶轮的轴向固定装置(6)处于连接状态，即：轴向固定杆(61)与液压锁定销轴(62)和销孔(63)处于连接状态，实现第一可调节叶轮(2)和第二可调节叶轮(3)的轴向固定；
2)当风机机位风速过高或叶片需要检修时，三支叶片调整至位置平行位且叶尖垂直向下；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令使风机停机，并控制叶轮转速降低至第二轮毂支撑孔(31)与第二支撑杆(524)处于同轴位置时停止，控制装置(5)中的第二控制柜(52)发出指令，第二主动齿轮电机(521)启动，驱动整个第二控制柜(52)整体沿着齿条(53)向第二可调节叶轮(3)方向前进，直至第二支撑杆(524)与第二可调节叶轮(3)上第二轮毂支撑孔(31)接触后停止；第二控制柜(52)发出指令，第二主动齿轮电机(521)与第二支撑杆电机(523)同时工作，驱动第二支撑杆(524)旋至第二轮毂支撑孔(31)中的螺纹中，直至第二驱动支撑杆(524)与第二轮毂支撑孔(31)的螺纹完整配合；第二可调节叶轮(3)的轴向固定装置(6)内部液压机构动作，将使第二可调节叶轮(3)和第一可调节叶轮(2)之间的轴向固定装置(6)处于断开状态；第二控制柜(52)发出指令，第二主动齿轮电机(521)启动，带动第二控制柜(52)整体沿着齿条(53)向机舱尾部移动，直至第二可调节叶轮(3)与第二外花键(43)完全脱离后停止；按照上述步骤，对第一可调节叶轮(2)进行同样操作，直至第一可调节叶轮(2)与第一外花键(42)完全脱离后停止；随后风机控制系统释放刹车，主轴(4)旋转，待固定叶轮(1)旋转至与第一可调节叶轮(2)和第二可调节叶轮(3)平行位置时，风机控制系统发出刹车指令，风机叶轮停止旋转；
3)当风机叶片检修结束或风速适当时，风机由叶轮垂直向下态转换为工作状态；具体调整过程如下：风机控制系统发出指令释放刹车，固定叶轮(1)在风的作用下旋转，当固定叶轮(1)旋转至与第一可调节叶轮(2)处于相对位置时，风机控制系统发出刹车指令，固定叶轮(1)停止旋转，此时主轴(4)上的第一外花键(42)与第一可调节叶轮(2)的第一花键槽(22)处于轴向对齐位置；第一控制柜(51)发出指令，第一主动齿轮电机(511)启动，带动第一控制柜(51)整体沿着齿条(53)向轮毂方向移动，直至第一可调节叶轮(2)与第一外花键(42)完全配合后停止；固定叶轮(1)轮毂内部轴向固定装置(6)的液压机构动作，使轴向固定装置(6)处于连接状态，将使第一可调节叶轮(2)和固定叶轮(1)之间的轴向位置固定；第一控制柜(51)发出指令，第一主动齿轮电机(511)与第一支撑杆电机(513)同时工作，驱动第一支撑杆(514)旋转并向机舱方向移动，直至驱动第一支撑杆(514)与第一轮毂支撑孔(21)的螺纹完全脱离；第一控制柜(51)发出指令，第一主动齿轮电机(511)启动，驱动整个第一控制柜(51)整体沿着齿条(53)向机舱尾部方向移动直至原始位置；按照上述步骤，对第二可调节叶轮(3)进行调整使其恢复至原来位置；风机控制系统发出指令，风机执行启机程序，叶轮旋转风机开始发电。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012103626A1 (de) * 2012-04-25 2013-10-31 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Windkraftanlage
CN104314761A (zh) * 2014-08-25 2015-01-28 丁健威 一种叶片收叠式风能机
CN104454358A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 南京航空航天大学 一种具有抗强风功能的水平轴风力机及其使用方法
CN108131257A (zh) * 2018-01-08 2018-06-08 大连理工大学 一种海上风机的一体化安装方法
CN109653941A (zh) * 2018-12-27 2019-04-19 广东华蕴新能源有限公司 一种叶片聚拢式抗大风风力发电机组及其控制方法
CN109882354A (zh) * 2019-03-30 2019-06-14 杨凯 一种多变桨风力发电机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012103626A1 (de) * 2012-04-25 2013-10-31 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Windkraftanlage
CN104314761A (zh) * 2014-08-25 2015-01-28 丁健威 一种叶片收叠式风能机
CN104454358A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 南京航空航天大学 一种具有抗强风功能的水平轴风力机及其使用方法
CN108131257A (zh) * 2018-01-08 2018-06-08 大连理工大学 一种海上风机的一体化安装方法
CN109653941A (zh) * 2018-12-27 2019-04-19 广东华蕴新能源有限公司 一种叶片聚拢式抗大风风力发电机组及其控制方法
CN109882354A (zh) * 2019-03-30 2019-06-14 杨凯 一种多变桨风力发电机

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