CN116181570A - 垂直轴风轮及风力机 - Google Patents

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CN116181570A CN202310381722.5A CN202310381722A CN116181570A CN 116181570 A CN116181570 A CN 116181570A CN 202310381722 A CN202310381722 A CN 202310381722A CN 116181570 A CN116181570 A CN 116181570A
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fixed
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wind turbine
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金龙乾
郭世怡
马新帅
刘剑寒
李天旭
盛云波
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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风轮及风力机，属于风力驱动设备技术领域，风轮包括固定骨架、转轴及若干个叶片，叶片径向设于转轴四周，叶片及转轴均设于固定骨架内部，转轴中部通过转向机构同步调节若干个叶片的倾斜角度，固定骨架四周通过置于叶片外侧的水平导流组件，能够将气流导入叶片组件内部并水平流出，使通过风轮的空气流对叶片起到驱动作用；固定骨架上下两端与垂直导流组件相连，通过垂直导流组件使气流流入并自上至下贯穿叶片组件从其底部流出，进一步增大了气流通过量，通过气流驱动风轮的转动，为风力机提供动力源。本发明风能利用率高，可以增大发电机的受风面积，捕获更多的动能，缩小叶片的尺寸，降低阻力型叶片根部弯矩及制作成本。

Description

垂直轴风轮及风力机
技术领域
本发明属于风力驱动设备技术领域，尤其涉及一种垂直轴风轮及风力机。
背景技术
风机按推进方式可分为阻力型和升力型风机。其中，阻力型风力机是靠风对叶片的直接吹压，具体是顺风运动的叶片上的压力比逆风时叶片上的风阻力大，利用压力差驱动风轮旋转输出动力。阻力型垂直轴风力机利用了气流在流经风轮时在受风体产生的压力差作为动力驱动风轮旋转。阻力型风力机具有无需偏航、启动风速低、结构简单造价低、噪声低及维护方便等优点，阻力型风力机在工作状态下叶尖速比低，约0-1之间。
但是，现有阻力型风力机在叶轮旋转过程中，有一部分气流对叶轮的力矩是负值（如图8所示），即叶片做负功，降低了风轮的总力矩，故能量利用率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种垂直轴风轮及风力机，旨在解决现有技术中垂直轴风力机旋转过程中部分角度风轮所受力矩为负值，降低了风轮总力矩，导致风能利用率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种垂直轴风轮，包括竖向设置的固定骨架、转轴及叶片组件，所述叶片组件包括若干个长条形叶片，若干个叶片径向设置于转轴的四周，所述叶片及转轴均设置于固定骨架的内部，所述转轴中部通过转向机构与若干个叶片相连，通过转向机构调节叶片的倾斜角度；所述固定骨架的四周设有水平导流组件，所述水平导流组件设置于叶片的外侧，用于将气流导入叶片组件内部并水平流出；所述固定骨架的上下两端与垂直导流组件相连，通过垂直导流组件使气流流入并自上至下贯穿叶片组件从其底部流出；所述转轴的输出端向下延伸至固定骨架的外侧。
优选的，所述垂直导流组件包括顶板及底板，所述顶板及底板均为NACA非对称翼型截面的回转体，NACA非对称翼型截面的攻角为4-18°，气流能够沿着顶板的外弧面进入叶片组件内部，并自上至下贯穿叶片组件从其下方的底板内弧面流出；所述固定骨架包括固定板和多根竖直杆，所述固定板设置于底板的上方，所述固定板与水平导流组件相连；多根竖直杆的上端与顶板的边缘相连、下端贯穿固定板与底板的边缘相连，多根竖直杆间隔设置于固定板的外环实体部上，所述固定板的中心设有能够套装于转轴上的套环，所述套环与外环实体部之间周向设有多个镂空区。
优选的，所述转向机构包括主动锥齿轮和若干个与之啮合的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮套装固定在转轴上，所述从动锥齿轮通过连接结构与转轴相连，所述从动锥齿轮的后端通过连接架与叶片相连。
优选的，所述连接结构为若干个阶梯轴，所述阶梯轴的小径一端通过轴承与从动锥齿轮的内孔转动配合，所述阶梯轴的大径一端与套装固定在转轴上的套筒固连；所述转轴的外圆上设有用于承托阶梯轴的轴肩。
优选的，所述连接结构为中空箱体，所述主动锥齿轮及从动锥齿轮均设置于箱体内，所述箱体的上下两侧对应设有与转轴配合的轴孔，所述箱体的四周对应设有若干个与从动锥齿轮后端连接架配合的安装孔。
优选的，所述主动锥齿轮的中心孔外侧固定卡盘，所述主动锥齿轮的中心孔通过轴承与转轴转动配合，所述卡盘的卡爪能够卡紧固定在转轴上。
优选的，所述水平导流组件包括若干个导流板及用于驱动导流板偏摆的角度调节机构，若干个导流板竖向均布在固定板的边缘实体部上方，所述导流板的底部一端与固定板转动相连，所述导流板的底部另一端通过连杆组件与角度调节机构相连，所述导流板的底部中间设有滑块，所述固定板上对应设有与滑块路径一致的弧形滑槽；所述角度调节机构设置于固定板的上方、且与转轴相连。
优选的，所述角度调节机构包括外壳及其内部的蜗轮和蜗杆，所述蜗轮的端面固定连接盘，所述蜗轮及连接盘均套装于转轴上、且均与转轴转动配合，所述连接盘的四周通过连杆组件与导流板相连；所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗杆的两端均与外壳转动配合，所述蜗杆的一端延伸至外壳的外侧，所述蜗杆的末端设有调节旋钮，通过调节旋钮调节导流板的偏摆角度。
优选的，所述连杆组件包括主动杆和从动杆，所述主动杆和从动杆的数量与导流板的数量一致，若干个主动杆径向固定于连接盘的四周，所述主动杆的另一端与从动杆的一端转动相连，所述从动杆的另一端与导流板转动相连。
一种风力机，包括垂直轴风轮，所述转轴通过传动机构与机架相连，所述垂直轴风轮用于提供动力源。凡是包含上述垂直轴风轮的风力机均在本发明的保护范围之内。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过风轮中部转轴上的转向机构同步调节若干个叶片的倾斜角度，可使通过风轮的空气流对叶片起到驱动作用；借助四周的水平导流组件将通过风轮的空气流尽可能多地导入叶片组件做正功，尽可能阻挡对叶片做负功的部分气流，减小负功区域；同时利用上下两端的垂直导流组件使气流自上至下贯穿叶片组件从其底部流出，进一步增大了气流通过量，通过气流驱动力实现风轮的转动。本发明结构紧凑，采用水平导流装置及垂直导流装置来增大受风面积，缩小叶片的尺寸，相同尺寸下的阻力型叶片在相同的风速下可以捕获更多的动能；同时缩小叶片尺寸可以降低阻力型叶片根部弯矩从而降低阻力型叶片制作成本。采用本发明提供的垂直轴风轮能够提高风能利用率，降低制作成本，方便推广应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的一种垂直轴风轮的结构示意图；
图2是本发明实施例中转向机构的结构示意图；
图3是图2中转向机构与转轴的配合关系图；
图4是本发明实施例中水平导流组件的结构示意图；
图5是图4中固定板与连杆组件的俯视图；
图6是本发明实施例中角度调节机构的结构示意图；
图7是图1中顶板及底板的结构示意图；
图8是来流风相对叶片产生的力矩示意图；
图9是未安装导流板时通过风轮的气流流向示意图；
图10是安装导流板后通过风轮的气流流向示意图；
图中：1-固定骨架，11-固定板，12-竖直杆；2-转轴；3-叶片；4-顶板；5-底板；6-主动锥齿轮，7-从动锥齿轮；8-连接架，9-阶梯轴，10-套筒；13-卡盘；
14-导流板；15-弧形滑槽；16-外壳，17-蜗轮，18-蜗杆，19-连接盘，20-连杆组件，21-主动杆，22-从动杆；23-底座，24-镂空区，25-调节旋钮，26-轴肩，27-通孔，28-支撑套。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明提供的一种垂直轴风轮包括竖向设置的固定骨架1、转轴2及叶片组件，所述叶片组件包括若干个长条形叶片3，若干个叶片3径向设置于转轴2的四周，所述叶片3及转轴2均设置于固定骨架1的内部，所述转轴2中部通过转向机构与若干个叶片3相连，通过转向机构调节叶片3的倾斜角度；所述固定骨架1的四周设有水平导流组件，所述水平导流组件设置于叶片3的外侧，用于将气流导入叶片组件内部并水平流出；所述固定骨架1的上下两端与垂直导流组件相连，通过垂直导流组件使气流流入并自上至下贯穿叶片组件从其底部流出；所述转轴2的输出端向下延伸至固定骨架1的外侧。采用该结构的风轮能够最大量利用空气流提供驱动力，提高风能利用率。
在本发明的一个具体实施例中，如图1、5、7所示，所述垂直导流组件包括顶板4及底板5，所述顶板4及底板5均为NACA非对称翼型截面的回转体，NACA非对称翼型截面的攻角为α，根据不同种类的翼型α采用4-18°（图7中实施例采用8°攻角），气流能够沿着顶板4的外弧面进入叶片组件内部，并自上至下贯穿叶片组件从其下方的底板5内弧面流出；所述固定骨架1包括固定板11和多根竖直杆12，所述固定板11设置于底板5的上方，所述固定板与水平导流组件相连；多根竖直杆12的上端与顶板4的边缘相连、下端贯穿固定板11与底板5的边缘相连，多根竖直杆间隔设置于固定板的外环实体部上，所述固定板11的中心设有能够套装于转轴2上的套环，所述套环与外环实体部之间周向设有多个镂空区24；固定板11的套环与底板5之间的转轴2上设有支撑套28；固定板11的边缘设有安装竖直杆12的通孔27。利用顶板及底板对上下流向的气流起到导向作用，同时利用固定骨架对顶板、底板及水平导流组件起到支撑作用。
作为一种优选结构，如图2所示，所述转向机构包括主动锥齿轮6和若干个与之啮合的从动锥齿轮7，所述主动锥齿轮6套装固定在转轴2上，所述从动锥齿轮7通过连接结构与转轴2相连，所述从动锥齿轮7的后端通过连接架8与叶片3相连。其中，所述主动锥齿轮6的中心孔外侧固定卡盘13，所述主动锥齿轮6的中心孔通过轴承与转轴2转动配合，所述卡盘13的卡爪能够卡紧固定在转轴2上。具体制作时，可在卡盘的外侧安装施力把柄，方便对主动锥齿轮施加力矩，操作更方便快捷。
当风向改变时，利用扳手转动卡盘使其卡爪松开转轴，通过转动主动锥齿轮即可同时带动多个从动锥齿轮转动，进而带动所有的叶片摆动，实现叶片倾斜角度的调节，可使气流尽可能多地进入叶片组件内部，起到驱动风轮旋转的目的。另外，卡盘还可以采用气动卡盘或液压卡盘，通过电动控制卡盘的启停，实现卡爪在转轴上的固定与否，进而实现主动锥齿轮的快速调节。
在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，所述连接结构为若干个阶梯轴9，所述阶梯轴9的小径一端通过轴承与从动锥齿轮7的内孔转动配合，所述阶梯轴9的大径一端与套装固定在转轴2上的套筒10固连，套筒与转轴采用键连接；所述转轴2的外圆上设有用于承托阶梯轴9的轴肩26。采用该结构能够保证转向机构与转轴的可靠连接。
在本发明的另一个具体实施例中，所述连接结构为中空箱体（图中未画出），所述主动锥齿轮6及从动锥齿轮7均设置于箱体内，所述箱体的上下两侧对应设有与转轴2配合的轴孔，所述箱体的四周对应设有若干个与从动锥齿轮7后端连接架8配合的安装孔。具体装配时，从动锥齿轮7后端连接架通过轴承与安装孔转动配合；箱体的上下轴孔均通过轴承与转轴转动配合，且底部轴孔的下方转轴上设有突出的轴肩，能够对底部轴承及箱体起到支撑作用。同理，采用该结构能够保证转向机构与转轴的可靠连接。利用箱体方便填充润滑脂，能够对内部的从动锥齿轮及从动锥齿轮起到润滑作用及保护作用，减小锥齿轮传动的振动及噪音，降低从动锥齿轮与从动锥齿轮的磨损及摩擦，防止腐蚀和生锈，确保转动灵活。
在本发明的一个具体实施例中，如图1、4所示，所述水平导流组件包括若干个导流板14及用于驱动导流板14偏摆的角度调节机构，若干个导流板14竖向均布在固定板11的边缘实体部上方，所述导流板13的底部一端与固定板11转动相连，所述导流板14的底部另一端通过连杆组件与角度调节机构相连，所述导流板14的底部中间设有滑块，所述固定板11上对应设有与滑块路径一致的弧形滑槽15；所述角度调节机构设置于固定板11的上方、且与转轴2相连。 通过角度调节机构驱动连杆组件摆动，连杆组件带动导流板绕其固定端旋转的同时、借助中部滑块沿着弧形滑槽移动，进而实现导流板的小幅度摆动。在风向改变时，利用角度调节机构调节导流板的倾斜角度，可将水平方向上叶片旋转范围外的气流额外导入风轮进而驱动风轮转动。
风轮在未安装导流板时，如图8所示，当风吹向叶片内弧面时阻力大，相对转轴会产生一个正力矩，这部分气流做正功；相反风吹向叶片的外弧面时阻力小，相对转轴会产生一个负力矩，这部分气流做负功。如图9所示，在风轮旋转过程中，负力矩会削弱风轮的总力矩，影响风轮的效率。针对该问题现有风电机多采用提高叶轮转速或通过设置增速齿轮组来增大效率。
有鉴于此，遂增加水平导流组件，将叶片做负功的区域尽可能阻挡。如图10所示，若干个导流板呈旋转矩阵状对应布置在若干个叶片的外侧，在来流风一侧与风轮旋转方向一致的气流能够沿着导流板朝向叶片内弧面流动，进入叶片组件内部后，从另一侧的叶片间隙流出，提高气流的正力矩；极少部分与风轮旋转方向相逆的气流朝向叶片外弧面，由导流板导至风轮外部，从而减少负力矩的产生，进一步提高风轮的转矩。由此可见，经过阵列后的导流板除了能在负力矩区域内阻挡产生负力矩的气流，能够大幅增加阻力型叶片的效率；还可以在正力矩区域加速气流，提高了阻力型风力机的转速。
作为一种优选方案，如图6所示，所述角度调节机构包括外壳16及其内部的蜗轮17和蜗杆18，所述蜗轮17的端面固定连接盘19，所述蜗轮17及连接盘19均套装于转轴2上、且均与转轴2转动配合，所述连接盘19的四周通过连杆组件20与导流板14相连；所述蜗杆18与蜗轮17啮合，所述蜗杆18的两端均与外壳16转动配合，所述蜗杆18的一端延伸至外壳16的外侧，所述蜗杆18的末端设有调节旋钮25，通过调节旋钮25调节导流板14的偏摆角度。具体制作时，调节旋钮采用手动或电动均可实现导流板的调节，根据实际情况选择即可。利用蜗轮蜗杆传动机构的自锁性能能够在导流板调整到位后固定不动，避免其在风阻作用下发生回转。
具体设计时，所述连杆组件20包括主动杆21和从动杆22，所述主动杆21和从动杆22的数量与导流板14的数量一致，若干个主动杆21径向固定于连接盘19的四周，所述主动杆21的另一端与从动杆22的一端转动相连，所述从动杆22的另一端与导流板14转动相连。该结构的连杆组件为柔性连接，能够实现导流板的旋转和偏摆的复合运动。
一种风力机，包括上述垂直轴风轮和机架，所述转轴通过传动机构与机架相连，所述垂直轴风轮用于提供动力源。凡是包含上述垂直轴风轮的风力机均在本发明的保护范围之内。该结构的风力机可应用于发电或用于提水灌溉等。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，机架为设置于转轴2底部的底座23，底座23内安装发电机，转轴2的输出端与发电机的输入端相连，实现风力发电。
综上所述，本发明具有结构紧凑、风能利用率高的优点，在风向改变时，利用转轴上的转向机构同步调节若干个叶片的倾斜角度，借助蜗轮蜗杆机构驱动导流板转动，可将通过的空气流导入风轮内部对叶片起到驱动作用；同时利用顶板及顶板使边缘的气流自上至下贯穿叶片组件从其底部流出，进一步增大了气流通过量，提高气流驱动力，实现风轮的转动。本发明提供的垂直轴风轮结构紧凑、风能利用率高，采用水平导流装置及垂直导流装置来增大受风面积、缩小叶片的尺寸，相同尺寸下的阻力型叶片在相同的风速下可以捕获更多的动能；同时缩小叶片尺寸可以降低阻力型叶片根部弯矩从而降低阻力型叶片制作成本，进而降低设备制作成本，方便推广应用。
在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种垂直轴风轮，其特征在于：包括竖向设置的固定骨架、转轴及叶片组件，所述叶片组件包括若干个长条形叶片，若干个叶片径向设置于转轴的四周，所述叶片及转轴均设置于固定骨架的内部，所述转轴中部通过转向机构与若干个叶片相连，通过转向机构调节叶片的倾斜角度；所述固定骨架的四周设有水平导流组件，所述水平导流组件设置于叶片的外侧，用于将气流导入叶片组件内部并水平流出；所述固定骨架的上下两端与垂直导流组件相连，通过垂直导流组件使气流流入并自上至下贯穿叶片组件从其底部流出；所述转轴的输出端向下延伸至固定骨架的外侧。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述垂直导流组件包括顶板及底板，所述顶板及底板均为NACA非对称翼型截面的回转体，NACA非对称翼型截面的攻角为4-18°，气流能够沿着顶板的外弧面进入叶片组件内部，并自上至下贯穿叶片组件从其下方的底板内弧面流出；所述固定骨架包括固定板和多根竖直杆，所述固定板设置于底板的上方，所述固定板与水平导流组件相连；多根竖直杆的上端与顶板的边缘相连、下端贯穿固定板与底板的边缘相连。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述转向机构包括主动锥齿轮和若干个与之啮合的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮套装固定在转轴上，所述从动锥齿轮通过连接结构与转轴相连，所述从动锥齿轮的后端通过连接架与叶片相连，多根竖直杆间隔设置于固定板的外环实体部上，所述固定板的中心设有能够套装于转轴上的套环，所述套环与外环实体部之间周向设有多个镂空区。
4.根据权利要求3所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述连接结构为若干个阶梯轴，所述阶梯轴的小径一端通过轴承与从动锥齿轮的内孔转动配合，所述阶梯轴的大径一端与套装固定在转轴上的套筒固连；所述转轴的外圆上设有用于承托阶梯轴的轴肩。
5.根据权利要求3所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述连接结构为中空箱体，所述主动锥齿轮及从动锥齿轮均设置于箱体内，所述箱体的上下两侧对应设有与转轴配合的轴孔，所述箱体的四周对应设有若干个与从动锥齿轮后端连接架配合的安装孔。
6.根据权利要求3所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述主动锥齿轮的中心孔外侧固定卡盘，所述主动锥齿轮的中心孔通过轴承与转轴转动配合，所述卡盘的卡爪能够卡紧固定在转轴上。
7.根据权利要求2所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述水平导流组件包括若干个导流板及用于驱动导流板偏摆的角度调节机构，若干个导流板竖向均布在固定板的边缘实体部上方，所述导流板的底部一端与固定板转动相连，所述导流板的底部另一端通过连杆组件与角度调节机构相连，所述导流板的底部中间设有滑块，所述固定板上对应设有与滑块路径一致的弧形滑槽；所述角度调节机构设置于固定板的上方、且与转轴相连。
8.根据权利要求7所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述角度调节机构包括外壳及其内部的蜗轮和蜗杆，所述蜗轮的端面固定连接盘，所述蜗轮及连接盘均套装于转轴上、且均与转轴转动配合，所述连接盘的四周通过连杆组件与导流板相连；所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗杆的两端均与外壳转动配合，所述蜗杆的一端延伸至外壳的外侧，所述蜗杆的末端设有调节旋钮，通过调节旋钮调节导流板的偏摆角度。
9.根据权利要求7所述的垂直轴风轮，其特征在于：所述连杆组件包括主动杆和从动杆，所述主动杆和从动杆的数量与导流板的数量一致，若干个主动杆径向固定于连接盘的四周，所述主动杆的另一端与从动杆的一端转动相连，所述从动杆的另一端与导流板转动相连。
10.一种风力机，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的垂直轴风轮，所述垂直轴风轮用于提供动力源。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117005984A (zh) * 2023-08-15 2023-11-07 江苏青大海洋风电研究有限公司 风能捕捉装置及垂直轴风力发电机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201588733U (zh) * 2009-12-01 2010-09-22 上海理工大学 一种全方位导流式垂直轴风力机风叶装置
WO2014178210A1 (ja) * 2013-05-02 2014-11-06 株式会社エルム 風力発電装置
US20170045034A1 (en) * 2014-08-12 2017-02-16 Occasion Renewable Resources Company Limited Device and system for wind power generation
CN210290004U (zh) * 2019-08-23 2020-04-10 海南华盈泰能源科技有限公司 风轮机、压缩机及发电机
CN113982836A (zh) * 2020-07-27 2022-01-28 福建省仙游电机股份有限公司 一种垂直轴风力发电机
WO2022106979A1 (fr) * 2020-11-18 2022-05-27 Ould Amer Nabil Système de captage de l'énergie d'un courant de fluide

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201588733U (zh) * 2009-12-01 2010-09-22 上海理工大学 一种全方位导流式垂直轴风力机风叶装置
WO2014178210A1 (ja) * 2013-05-02 2014-11-06 株式会社エルム 風力発電装置
US20170045034A1 (en) * 2014-08-12 2017-02-16 Occasion Renewable Resources Company Limited Device and system for wind power generation
CN107250531A (zh) * 2014-08-12 2017-10-13 蒋素芳 一种风力发电装置和系统
CN210290004U (zh) * 2019-08-23 2020-04-10 海南华盈泰能源科技有限公司 风轮机、压缩机及发电机
CN113982836A (zh) * 2020-07-27 2022-01-28 福建省仙游电机股份有限公司 一种垂直轴风力发电机
WO2022106979A1 (fr) * 2020-11-18 2022-05-27 Ould Amer Nabil Système de captage de l'énergie d'un courant de fluide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117005984A (zh) * 2023-08-15 2023-11-07 江苏青大海洋风电研究有限公司 风能捕捉装置及垂直轴风力发电机

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