一种离网经济型垂直轴风力发电机.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310039331.1	申请日：	2013.02.01
公开号：	CN103075303A	公开日：	2013.05.01
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F03D 9/00申请公布日:20130501\|\|\|著录事项变更IPC(主分类):F03D 9/00变更事项:发明人变更前:莫秋云张旭黄永裕周祖鹏郑雪柯廖才变更后:莫秋云张旭黄永裕王小青周祖鹏邓飞郑雪柯李荣敬廖才\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F03D 9/00申请日:20130201\|\|\|公开
IPC分类号：	F03D9/00; F03D3/06; F03D7/06; F03D11/02; F16K17/04; F16D43/16; F16F15/22	主分类号：	F03D9/00
申请人：	桂林电子科技大学
发明人：	莫秋云; 张旭; 黄永裕; 周祖鹏; 郑雪柯; 廖才
地址：	541004 广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号
优先权：
专利代理机构：	桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司 45112	代理人：	陆梦云
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内容摘要

本发明公开了一种离网经济型垂直轴风力发电机，其特征是：包括球形风轮、飞摆装置、离合器和鼓式制动器，离合器上端与球形风轮连接，下端与鼓式制动器连接，飞摆装置分别设置在离合器左右两侧，在球形风轮上设有泄荷阀，离合器的输出轴与发电机连接，设有定位机构与离合器连接。该风力发电机结构紧凑、成本低、体积小、风能利用效率高、振动噪音低、外形美观、经济效益高。

权利要求书

权利要求书一种离网经济型垂直轴风力发电机，其特征是：包括球形风轮、飞摆装置、离合器和鼓式制动器，离合器上端与球形风轮连接，下端与鼓式制动器连接，飞摆装置分别设置在离合器左右两侧，在球形风轮上设有泄荷阀，离合器的输出轴与发电机连接，设有定位机构与离合器连接。
根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述球形风轮包括内叶片、外叶片、上支撑板、下支撑板和支撑环，上支撑板、下支撑板分别设在球形风轮的上端面和下端面，与内叶片、外叶片连接，内叶片与外叶片之间形成一个沿球体线速度方向的夹角，支撑环设置在球形风轮的圆周上，与外叶片卡接。
根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述泄荷阀包括活塞、弹簧和调节阀，弹簧一端与活塞连接，另一端与调节阀连接，泄荷阀安装在外叶片或内叶片表面的压力集中点上。
根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述离合器为牙嵌式离合器，包括上半梯形牙离合器、下半梯形牙离合器、输出轴、从动轴及定位机构，转轴通过导向平键与下半梯形牙离合器连接，上半梯形牙离合器与从动轴连接，在上半梯形牙离合器与下半梯形牙离合器之间分别设有摩擦机构和定位机构，在离合器上设有调节装置。
根据权利要求1或4所述的风力发电机，其特征是：所述定位机构主要由定位孔、对中环、导向平键和导向杆组成，对中环套设在从动轴与转轴之间，并与上半梯形牙离合器和下半梯形牙离合器连接，导向平键设置在转轴与下半梯形牙离合器之间的滑动键槽内，并与下半梯形牙离合器连接，带动下半梯形牙离合器沿滑动键槽上下滑动，在转轴一侧设有销轴，销轴下端与定位孔连接，上端与导向杆连接，在导向杆上套设有弹簧。
根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述飞摆装置和离合器设置在一罩壳内。
根据权利要求1或6所述的风力发电机，其特征是：所述飞摆装置包括连杆、滑动导槽和摆锤，连杆上端与罩壳固接，下端与摆锤连接，滑动导槽一端与离合器连接，另一端与连杆可滑动连接。
根据权利要求2所述的风力发电机，其特征是：所述内叶片为部分半圆柱形曲面体，外叶片为部分球形曲面体。
根据权利要求4所述的风力发电机，其特征是：所述调节装置为压缩弹簧，设在下半梯形牙离合器下，与转轴套接。

说明书

说明书一种离网经济型垂直轴风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机，具体是一种离网经济型垂直轴风力发电机。
背景技术
随着全球气候不断地恶化和煤炭资源的减少，开发和利用风能是解决能源短缺的可行之举和必要措施。由于现有大多数风力发电机无法在风力资源不足的偏僻地区使用，也无法在经常有强风流的情况下使用，使得风力发电机在一些风能资源缺乏或风力不稳定的地区无法得到广泛使用。而这些地区大多数居民的经济条件较差，因此有必要研究符合“经济型”技术要求的风力发电机，以解决经济条件不宽裕的偏远地区居民的用电问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种离网经济型垂直轴风力发电机，该风力发电机结构紧凑、成本低、体积小、风能利用效率高、振动噪音低、外形美观、经济效益高。
实现本发明目的的技术方案是：
一种离网经济型垂直轴风力发电机，包括球形风轮、飞摆装置、离合器和鼓式制动器，离合器上端与球形风轮连接，下端与鼓式制动器连接，飞摆装置分别设置在离合器左右两侧，在球形风轮上设有泄荷阀，离合器的输出轴与发电机连接，设有定位机构与离合器连接。
所述球形风轮包括内叶片、外叶片、上支撑板、下支撑板和支撑环，上支撑板、下支撑板分别设在球形风轮的上端面和下端面，与内叶片、外叶片连接，内叶片与外叶片之间形成一个沿球体线速度方向的夹角，支撑环设置在球形风轮的圆周上，与外叶片卡接。
所述内叶片为部分半圆柱形曲面体，外叶片为部分球形曲面体。
所述泄荷阀包括活塞、弹簧和调节阀，弹簧一端与活塞连接，另一端与调节阀连接，泄荷阀安装在外叶片或内叶片表面的压力集中点上。
所述离合器为牙嵌式离合器，包括上半梯形牙离合器、下半梯形牙离合器、输出轴、从动轴及定位机构，转轴通过导向平键与下半梯形牙离合器连接，实现下半梯形牙离合器上下滑动，上半梯形牙离合器与从动轴连接，在上半梯形牙离合器与下半梯形牙离合器之间分别设有摩擦机构和定位机构，在离合器上设有调节装置。
所述调节装置为压缩弹簧，设在下半梯形牙离合器下，与转轴套接。
所述定位机构主要由定位孔、对中环、导向平键和导向杆组成，对中环套设在从动轴与转轴之间，保证两轴心同轴，并与上半梯形牙离合器和下半梯形牙离合器连接，导向平键设置在转轴与下半梯形牙离合器之间的滑动键槽内，并与下半梯形牙离合器连接，带动下半梯形牙离合器沿滑动键槽上下滑动，在转轴一侧设有销轴，销轴下端与定位孔连接，上端与导向杆连接，在导向杆上套设有弹簧。
所述飞摆装置包括连杆、滑动导槽和摆锤，连杆上端与罩壳固接，下端与摆锤连接，滑动导槽一端与离合器连接，另一端与连杆可滑动连接。
所述飞摆装置和离合器设置在同一罩壳内。
所述鼓式制动器为现有技术。
本发明的有益效果是：
（1）本发明风力发电机将叶片设置成球体结构，使该风机旋转半径小于同类风机，操作安全，而且体积收缩感、空间紧凑感强，风机旋转时叶片不易伤及鸟类，是一种集简洁美观、安全为一体的新型叶片结构；
（2）本发明风力发电机将飞摆装置设置在罩壳内，结构紧凑，轻便可靠，且运动位移短，占用空间小，摩擦过程不会出现锁死现象；
（3）在牙嵌式离合器的上下两半梯形牙离合器之间设有定位机构，使上下两半梯形牙离合器之间能准确嵌合，避免顶齿现象发生，提高动力传输效率；
（4）本发明风力发电机通过机座安装在机架上，机架与风力发电机之间具有适合的高度，振动小，工作稳定，使用寿命长；
（5）本发明风力发电机结构紧凑、成本低、体积小、风能利用效率高、振动噪音低、外形美观、经济效益高，非常适合用于偏远的城镇居民或风能资源不足地区风力发电。
附图说明
图1为本发明风力发电机的结构示意图；
图2为球形风轮的结构示意图；
图3为球形风轮中内叶片的结构示意图；
图4为球形风轮中外叶片的结构示意图；
图5为泄荷阀的爆炸图；
图6为牙嵌式离合器的结构示意图；
图7为图6中C‑C向的局部剖视图；
图8为飞摆装置的结构示意图。
图中：1.交流发电机 2.机架 3.机座 4.鼓式制动器 5.调节装置 6.罩壳 7.球形风轮 7‑1.上支撑板 7‑2.支撑环 7‑3.外叶片 7‑4.内叶片 7‑5.下支撑板 7‑6.卡槽 7‑7.通孔 8. 泄荷阀 8‑1.活塞前盖 8‑2.活塞 8‑3.弹簧 8‑4.调节阀 8‑5.活塞后盖 9.飞摆装置 9‑1.连接螺柱 9‑2.六角螺栓 9‑3.连杆 9‑4.六角螺母 9‑5.滑动导槽 9‑6.摆锤 10. 牙嵌式离合器 10‑1从动轴 10‑2.圆锥滚球轴承 10‑3.上半梯形牙离合器 10‑4.圆柱销轴 10‑5.上摩擦片 10‑6.下摩擦片 10‑7.下半梯形牙离合器 10‑8.压缩弹簧 10‑9.调节螺母 10‑10.输出轴 10‑11.螺纹轴套 10‑12.深沟球轴承 10‑13.导向杆 10‑14.弹簧 10‑15.销轴 10‑16.定位孔 10‑17.转轴 10‑18.对中环 10‑19.导向平键
具体实施方式
参照图1，一种离网经济型垂直轴风力发电机，由机架2、设置在机架2上的机座3和由下至上顺序设置在机座3上的鼓式制动器4、罩壳6和球形风轮7组成，机架2内设有交流发电机1，罩壳6内设置有调节装置5、飞摆装置9和牙嵌式离合器10，飞摆装置9分别设置在牙嵌式离合器10两侧，其上端与罩壳6连接，下部与牙嵌式离合器10连接，调节装置5设在牙嵌式离合器10上；牙嵌式离合器10的输出轴设在机座下面，与交流发电机1连接；在球形风轮7的叶片上分别布设有多个泄荷阀8。
参照图2~4，球形风轮7由内叶片7‑4、外叶片7‑3、上支撑板7‑1、下支撑板7‑5和支撑环7‑2组成，上支撑板7‑1、下支撑板7‑5分别设在球形风轮7的上端面和下端面，与内叶片7‑4、外叶片7‑3连接，支撑环7‑2设置在球形风轮7的圆周上，与外叶片7‑3卡接，内叶片7‑4与外叶片7‑3之间形成一个沿球体线速度方向的夹角，风流从夹角进入风轮内部，使外叶片7‑3和内叶片7‑4产生推力，同时外叶片7‑3在沿旋转方向上形成球面曲线流，从而减少叶片迎流面的阻力，降低噪音。
内叶片7‑4为部分半圆柱形曲面体，外叶片7‑3为部分球形曲面体，在内叶片7‑4和外叶片7‑3上分别设有与泄荷阀8匹配配装的通孔7‑7，外叶片7‑3上设有与支撑环7‑2匹配的卡槽7‑6。
参照图5，泄荷阀由活塞前盖8‑1、活塞8‑2、弹簧8‑3、调节阀8‑4和活塞后盖8‑5组成，弹簧8‑3一端与活塞8‑2连接，另一端与调节阀8‑4连接。根据流体力学分析得出叶片在极限风速下表面压力集中点，将泄荷阀安装在外叶片或内叶片表面的压力集中点上，叶片表面在风的作用下产生阻力，随着风速的增加，阻力推动弹簧工作，将活塞推开，从而风能从活塞盖间隙释放掉，避免风轮受到破坏，同时有效保护发电机，安装可靠。否则，泄荷阀不动作。
参照图6，牙嵌式离合器10由从动轴10‑1、上半梯形牙离合器10‑3、下半梯形牙离合器10‑7、压缩弹簧10‑8、转轴10‑17及定位机构组成，转轴10‑17通过导向平键10‑19与下半梯形牙离合器10‑7连接，实现下半梯形牙离合器10‑7上下滑动，上半梯形牙离合器10‑3与从动轴10‑1连接，在上半梯形牙离合器10‑3与下半梯形牙离合器10‑7之间分别设有上摩擦片10‑5、下摩擦片10‑6和定位机构，使上半梯形牙离合器10‑3和下半梯形牙离合器10‑7具有较小的相对转动速度，减少冲击力，从而降低振动，压缩弹簧10‑8套设在转轴10‑17的螺纹轴套10‑11上，并分别与调节螺母10‑9和下半梯形牙离合器10‑7底部连接，通过手动调节螺母10‑9上下移动，使压缩弹簧作用力发生变化，从而实现保护风速的调节；上半梯形牙离合器10‑3内设有圆柱销轴10‑4与上摩擦片10‑5连接，转轴10‑17外设有螺纹轴套10‑11，输出轴10‑10与从动轴10‑1之间通过深沟球轴承10‑12连接，从动轴10‑1通过圆锥滚球轴承10‑2与罩壳6固接。
参照图7，定位机构由定位孔10‑16、对中环10‑18、导向平键10‑19和导向杆10‑13组成，对中环10‑18套在从动轴10‑10与转轴10‑17之间，保证两轴心同轴，并与上半梯形牙离合器10‑3和下半梯形牙离合器10‑7连接，转轴10‑17与输出轴10‑10连接，导向平键10‑19设置在转轴10‑17与下半梯形牙离合器10‑7之间的滑动键槽上，与下半梯形牙离合器10‑3连接，带动下半梯形牙离合器10‑7沿滑动键槽上下滑动，在转轴10‑17左侧设有销轴10‑15，销轴10‑15下端与定位孔10‑16连接，上端与导向杆10‑13连接，在导向杆10‑13上套设有弹簧10‑14。
参照图8，飞摆装置9由连杆9‑3、滑动导槽9‑5和摆锤9‑6组成，连杆9‑3上端与六角螺栓9‑2与连接螺柱9‑1，连接螺柱9‑1与罩壳6固接，下端与摆锤9‑6连接，滑动导槽9‑5一端通过六角螺母9‑4与牙嵌式离合器10连接，另一端与连杆9‑3可滑动连接。当球形风轮7转速升高时，摆锤9‑6位置升高，在连杆9‑3的带动下，下半梯形牙离合器10‑7向下运动，随着转速不断增加，牙嵌式离合器10处于分离状态；当球形风轮7转速降低时，摆锤9‑6位置下降，在连杆9‑3和压缩弹簧10‑8的作用下，下半梯形牙离合器10‑7向上运动，当转速继续下降时，离合器恢复闭合状态。该飞摆装置结构紧凑、轻便可靠，且运动位移短、占用空间小，摩擦过程不会出现锁死现象。
工作时，球形风轮7转动的同时带动罩壳6转动，从而摆锤9‑6、滑动导槽9‑5、连杆9‑3、连接螺柱9‑1、上半梯形牙离合器10‑3、下半梯形牙离合器10‑7、压缩弹簧10‑8、调节螺母10‑9、螺纹轴套10‑11、输出轴10‑10、弹簧10‑14、圆柱销轴10‑4、对中环10‑18、上摩擦片10‑5、下摩擦片10‑6、销轴10‑15、导向杆10‑13、圆锥滚珠轴承10‑2、深沟球轴承10‑12、转轴10‑17也随罩壳6一起转动，交流发电机1工作。当转动速度增加时，摆锤9‑6的位置升高，带动连杆9‑3在滑动导槽9‑5中运动，下半梯形离合器10‑7和下摩擦片10‑6在力的作用下向下运动，将压缩弹簧10‑8向下压。此时，圆柱销轴10‑4和上摩擦片10‑5在弹簧10‑14的作用下也向下运动，随着转速不断增加最终离合器和摩擦片都处于 “分离”状态，交流发电机1不工作。
反之，在下半梯形牙离合器10‑7上移的过程中，销轴10‑15还未插入定位孔10‑16时与下摩擦片10‑6接触，将弹簧10‑14压缩，导向杆10‑13的作用是使弹簧10‑14在压缩过程中保持稳定的状态；当销轴10‑15插入定位孔10‑16时，弹簧10‑14恢复状态，上半梯形牙离合器10‑3和下半梯形牙离合器10‑7能够进行平稳嵌合，此时，离合器和摩擦片都处于“闭合”状态，交流发电机1恢复正常工作，从而有效地保护发电机。保护风速的大小可以通过安装在螺纹轴套10‑11上的调节螺母10‑9进行手动调节。

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1、(10)申请公布号 CN 103075303 A(43)申请公布日 2013.05.01CN103075303A*CN103075303A*(21)申请号 201310039331.1(22)申请日 2013.02.01F03D 9/00(2006.01)F03D 3/06(2006.01)F03D 7/06(2006.01)F03D 11/02(2006.01)F16K 17/04(2006.01)F16D 43/16(2006.01)F16F 15/22(2006.01)(71)申请人桂林电子科技大学地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号(72)发明人莫秋云张旭黄永裕。

2、周祖鹏郑雪柯廖才(74)专利代理机构桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司 45112代理人陆梦云(54) 发明名称一种离网经济型垂直轴风力发电机(57) 摘要本发明公开了一种离网经济型垂直轴风力发电机，其特征是：包括球形风轮、飞摆装置、离合器和鼓式制动器，离合器上端与球形风轮连接，下端与鼓式制动器连接，飞摆装置分别设置在离合器左右两侧，在球形风轮上设有泄荷阀，离合器的输出轴与发电机连接，设有定位机构与离合器连接。该风力发电机结构紧凑、成本低、体积小、风能利用效率高、振动噪音低、外形美观、经济效益高。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书4页附图8页(19)中华人民共和国国家知识产权。

3、局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图8页(10)申请公布号 CN 103075303 ACN 103075303 A1/1页21.一种离网经济型垂直轴风力发电机，其特征是：包括球形风轮、飞摆装置、离合器和鼓式制动器，离合器上端与球形风轮连接，下端与鼓式制动器连接，飞摆装置分别设置在离合器左右两侧，在球形风轮上设有泄荷阀，离合器的输出轴与发电机连接，设有定位机构与离合器连接。2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述球形风轮包括内叶片、外叶片、上支撑板、下支撑板和支撑环，上支撑板、下支撑板分别设在球形风轮的上端面和下端面，与内叶片、外叶片连接，内叶片与外叶片之间形成一个。

4、沿球体线速度方向的夹角，支撑环设置在球形风轮的圆周上，与外叶片卡接。3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述泄荷阀包括活塞、弹簧和调节阀，弹簧一端与活塞连接，另一端与调节阀连接，泄荷阀安装在外叶片或内叶片表面的压力集中点上。4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述离合器为牙嵌式离合器，包括上半梯形牙离合器、下半梯形牙离合器、输出轴、从动轴及定位机构，转轴通过导向平键与下半梯形牙离合器连接，上半梯形牙离合器与从动轴连接，在上半梯形牙离合器与下半梯形牙离合器之间分别设有摩擦机构和定位机构，在离合器上设有调节装置。5.根据权利要求1或4所述的风力发电机，其特征是：所述定位机构主。

5、要由定位孔、对中环、导向平键和导向杆组成，对中环套设在从动轴与转轴之间，并与上半梯形牙离合器和下半梯形牙离合器连接，导向平键设置在转轴与下半梯形牙离合器之间的滑动键槽内，并与下半梯形牙离合器连接，带动下半梯形牙离合器沿滑动键槽上下滑动，在转轴一侧设有销轴，销轴下端与定位孔连接，上端与导向杆连接，在导向杆上套设有弹簧。6.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征是：所述飞摆装置和离合器设置在一罩壳内。7.根据权利要求1或6所述的风力发电机，其特征是：所述飞摆装置包括连杆、滑动导槽和摆锤，连杆上端与罩壳固接，下端与摆锤连接，滑动导槽一端与离合器连接，另一端与连杆可滑动连接。8.根据权利要求2所述的风。

6、力发电机，其特征是：所述内叶片为部分半圆柱形曲面体，外叶片为部分球形曲面体。9.根据权利要求4所述的风力发电机，其特征是：所述调节装置为压缩弹簧，设在下半梯形牙离合器下，与转轴套接。权利要求书CN 103075303 A1/4页3一种离网经济型垂直轴风力发电机技术领域0001 本发明涉及风力发电机，具体是一种离网经济型垂直轴风力发电机。背景技术0002 随着全球气候不断地恶化和煤炭资源的减少，开发和利用风能是解决能源短缺的可行之举和必要措施。由于现有大多数风力发电机无法在风力资源不足的偏僻地区使用，也无法在经常有强风流的情况下使用，使得风力发电机在一些风能资源缺乏或风力不稳定的地区无法。

7、得到广泛使用。而这些地区大多数居民的经济条件较差，因此有必要研究符合“经济型”技术要求的风力发电机，以解决经济条件不宽裕的偏远地区居民的用电问题。发明内容0003 本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种离网经济型垂直轴风力发电机，该风力发电机结构紧凑、成本低、体积小、风能利用效率高、振动噪音低、外形美观、经济效益高。0004 实现本发明目的的技术方案是：一种离网经济型垂直轴风力发电机，包括球形风轮、飞摆装置、离合器和鼓式制动器，离合器上端与球形风轮连接，下端与鼓式制动器连接，飞摆装置分别设置在离合器左右两侧，在球形风轮上设有泄荷阀，离合器的输出轴与发电机连接，设有定位机构与离合器连接。0。

8、005 所述球形风轮包括内叶片、外叶片、上支撑板、下支撑板和支撑环，上支撑板、下支撑板分别设在球形风轮的上端面和下端面，与内叶片、外叶片连接，内叶片与外叶片之间形成一个沿球体线速度方向的夹角，支撑环设置在球形风轮的圆周上，与外叶片卡接。0006 所述内叶片为部分半圆柱形曲面体，外叶片为部分球形曲面体。0007 所述泄荷阀包括活塞、弹簧和调节阀，弹簧一端与活塞连接，另一端与调节阀连接，泄荷阀安装在外叶片或内叶片表面的压力集中点上。0008 所述离合器为牙嵌式离合器，包括上半梯形牙离合器、下半梯形牙离合器、输出轴、从动轴及定位机构，转轴通过导向平键与下半梯形牙离合器连接，实现下半梯形牙离合器上下。

9、滑动，上半梯形牙离合器与从动轴连接，在上半梯形牙离合器与下半梯形牙离合器之间分别设有摩擦机构和定位机构，在离合器上设有调节装置。0009 所述调节装置为压缩弹簧，设在下半梯形牙离合器下，与转轴套接。0010 所述定位机构主要由定位孔、对中环、导向平键和导向杆组成，对中环套设在从动轴与转轴之间，保证两轴心同轴，并与上半梯形牙离合器和下半梯形牙离合器连接，导向平键设置在转轴与下半梯形牙离合器之间的滑动键槽内，并与下半梯形牙离合器连接，带动下半梯形牙离合器沿滑动键槽上下滑动，在转轴一侧设有销轴，销轴下端与定位孔连接，上端与导向杆连接，在导向杆上套设有弹簧。0011 所述飞摆装置包括连杆、滑动导槽和摆。

10、锤，连杆上端与罩壳固接，下端与摆锤连说明书CN 103075303 A2/4页4接，滑动导槽一端与离合器连接，另一端与连杆可滑动连接。0012 所述飞摆装置和离合器设置在同一罩壳内。0013 所述鼓式制动器为现有技术。0014 本发明的有益效果是：（1）本发明风力发电机将叶片设置成球体结构，使该风机旋转半径小于同类风机，操作安全，而且体积收缩感、空间紧凑感强，风机旋转时叶片不易伤及鸟类，是一种集简洁美观、安全为一体的新型叶片结构；（2）本发明风力发电机将飞摆装置设置在罩壳内，结构紧凑，轻便可靠，且运动位移短，占用空间小，摩擦过程不会出现锁死现象；（3）在牙嵌式离合器的上下两半梯形牙离合器之。

11、间设有定位机构，使上下两半梯形牙离合器之间能准确嵌合，避免顶齿现象发生，提高动力传输效率；（4）本发明风力发电机通过机座安装在机架上，机架与风力发电机之间具有适合的高度，振动小，工作稳定，使用寿命长；（5）本发明风力发电机结构紧凑、成本低、体积小、风能利用效率高、振动噪音低、外形美观、经济效益高，非常适合用于偏远的城镇居民或风能资源不足地区风力发电。附图说明0015 图1为本发明风力发电机的结构示意图；图2为球形风轮的结构示意图；图3为球形风轮中内叶片的结构示意图；图4为球形风轮中外叶片的结构示意图；图5为泄荷阀的爆炸图；图6为牙嵌式离合器的结构示意图；图7为图6中C-C向的局部剖视图；图8为。

12、飞摆装置的结构示意图。0016 图中：1.交流发电机 2.机架 3.机座 4.鼓式制动器 5.调节装置 6.罩壳 7.球形风轮 7-1.上支撑板 7-2.支撑环 7-3.外叶片 7-4.内叶片 7-5.下支撑板 7-6.卡槽 7-7.通孔 8. 泄荷阀 8-1.活塞前盖 8-2.活塞 8-3.弹簧 8-4.调节阀 8-5.活塞后盖 9.飞摆装置 9-1.连接螺柱 9-2.六角螺栓 9-3.连杆 9-4.六角螺母 9-5.滑动导槽 9-6.摆锤 10. 牙嵌式离合器 10-1从动轴 10-2.圆锥滚球轴承 10-3.上半梯形牙离合器 10-4.圆柱销轴 10-5.上摩擦片 10-6.下摩擦片 1。

13、0-7.下半梯形牙离合器 10-8.压缩弹簧 10-9.调节螺母 10-10.输出轴 10-11.螺纹轴套 10-12.深沟球轴承 10-13.导向杆 10-14.弹簧 10-15.销轴 10-16.定位孔 10-17.转轴 10-18.对中环 10-19.导向平键具体实施方式0017 参照图1，一种离网经济型垂直轴风力发电机，由机架2、设置在机架2上的机座3和由下至上顺序设置在机座3上的鼓式制动器4、罩壳6和球形风轮7组成，机架2内设有交流发电机1，罩壳6内设置有调节装置5、飞摆装置9和牙嵌式离合器10，飞摆装置9分说明书CN 103075303 A3/4页5别设置在牙嵌式离合器10两侧。

14、，其上端与罩壳6连接，下部与牙嵌式离合器10连接，调节装置5设在牙嵌式离合器10上；牙嵌式离合器10的输出轴设在机座下面，与交流发电机1连接；在球形风轮7的叶片上分别布设有多个泄荷阀8。0018 参照图24，球形风轮7由内叶片7-4、外叶片7-3、上支撑板7-1、下支撑板7-5和支撑环7-2组成，上支撑板7-1、下支撑板7-5分别设在球形风轮7的上端面和下端面，与内叶片7-4、外叶片7-3连接，支撑环7-2设置在球形风轮7的圆周上，与外叶片7-3卡接，内叶片7-4与外叶片7-3之间形成一个沿球体线速度方向的夹角，风流从夹角进入风轮内部，使外叶片7-3和内叶片7-4产生推力，同时外叶片7-3在沿。

15、旋转方向上形成球面曲线流，从而减少叶片迎流面的阻力，降低噪音。0019 内叶片7-4为部分半圆柱形曲面体，外叶片7-3为部分球形曲面体，在内叶片7-4和外叶片7-3上分别设有与泄荷阀8匹配配装的通孔7-7，外叶片7-3上设有与支撑环7-2匹配的卡槽7-6。0020 参照图5，泄荷阀由活塞前盖8-1、活塞8-2、弹簧8-3、调节阀8-4和活塞后盖8-5组成，弹簧8-3一端与活塞8-2连接，另一端与调节阀8-4连接。根据流体力学分析得出叶片在极限风速下表面压力集中点，将泄荷阀安装在外叶片或内叶片表面的压力集中点上，叶片表面在风的作用下产生阻力，随着风速的增加，阻力推动弹簧工作，将活塞推开，从而风能。

16、从活塞盖间隙释放掉，避免风轮受到破坏，同时有效保护发电机，安装可靠。否则，泄荷阀不动作。0021 参照图6，牙嵌式离合器10由从动轴10-1、上半梯形牙离合器10-3、下半梯形牙离合器10-7、压缩弹簧10-8、转轴10-17及定位机构组成，转轴10-17通过导向平键10-19与下半梯形牙离合器10-7连接，实现下半梯形牙离合器10-7上下滑动，上半梯形牙离合器10-3与从动轴10-1连接，在上半梯形牙离合器10-3与下半梯形牙离合器10-7之间分别设有上摩擦片10-5、下摩擦片10-6和定位机构，使上半梯形牙离合器10-3和下半梯形牙离合器10-7具有较小的相对转动速度，减少冲击力，从而降低。

17、振动，压缩弹簧10-8套设在转轴10-17的螺纹轴套10-11上，并分别与调节螺母10-9和下半梯形牙离合器10-7底部连接，通过手动调节螺母10-9上下移动，使压缩弹簧作用力发生变化，从而实现保护风速的调节；上半梯形牙离合器10-3内设有圆柱销轴10-4与上摩擦片10-5连接，转轴10-17外设有螺纹轴套10-11，输出轴10-10与从动轴10-1之间通过深沟球轴承10-12连接，从动轴10-1通过圆锥滚球轴承10-2与罩壳6固接。0022 参照图7，定位机构由定位孔10-16、对中环10-18、导向平键10-19和导向杆10-13组成，对中环10-18套在从动轴10-10与转轴10-17之。

18、间，保证两轴心同轴，并与上半梯形牙离合器10-3和下半梯形牙离合器10-7连接，转轴10-17与输出轴10-10连接，导向平键10-19设置在转轴10-17与下半梯形牙离合器10-7之间的滑动键槽上，与下半梯形牙离合器10-3连接，带动下半梯形牙离合器10-7沿滑动键槽上下滑动，在转轴10-17左侧设有销轴10-15，销轴10-15下端与定位孔10-16连接，上端与导向杆10-13连接，在导向杆10-13上套设有弹簧10-14。0023 参照图8，飞摆装置9由连杆9-3、滑动导槽9-5和摆锤9-6组成，连杆9-3上端与六角螺栓9-2与连接螺柱9-1，连接螺柱9-1与罩壳6固接，下端与摆锤9-6。

19、连接，滑动导槽9-5一端通过六角螺母9-4与牙嵌式离合器10连接，另一端与连杆9-3可滑动连接。当说明书CN 103075303 A4/4页6球形风轮7转速升高时，摆锤9-6位置升高，在连杆9-3的带动下，下半梯形牙离合器10-7向下运动，随着转速不断增加，牙嵌式离合器10处于分离状态；当球形风轮7转速降低时，摆锤9-6位置下降，在连杆9-3和压缩弹簧10-8的作用下，下半梯形牙离合器10-7向上运动，当转速继续下降时，离合器恢复闭合状态。该飞摆装置结构紧凑、轻便可靠，且运动位移短、占用空间小，摩擦过程不会出现锁死现象。0024 工作时，球形风轮7转动的同时带动罩壳6转动，从而摆锤9-6、。

20、滑动导槽9-5、连杆9-3、连接螺柱9-1、上半梯形牙离合器10-3、下半梯形牙离合器10-7、压缩弹簧10-8、调节螺母10-9、螺纹轴套10-11、输出轴10-10、弹簧10-14、圆柱销轴10-4、对中环10-18、上摩擦片10-5、下摩擦片10-6、销轴10-15、导向杆10-13、圆锥滚珠轴承10-2、深沟球轴承10-12、转轴10-17也随罩壳6一起转动，交流发电机1工作。当转动速度增加时，摆锤9-6的位置升高，带动连杆9-3在滑动导槽9-5中运动，下半梯形离合器10-7和下摩擦片10-6在力的作用下向下运动，将压缩弹簧10-8向下压。此时，圆柱销轴10-4和上摩擦片10-5在弹簧。

21、10-14的作用下也向下运动，随着转速不断增加最终离合器和摩擦片都处于 “分离”状态，交流发电机1不工作。0025 反之，在下半梯形牙离合器10-7上移的过程中，销轴10-15还未插入定位孔10-16时与下摩擦片10-6接触，将弹簧10-14压缩，导向杆10-13的作用是使弹簧10-14在压缩过程中保持稳定的状态；当销轴10-15插入定位孔10-16时，弹簧10-14恢复状态，上半梯形牙离合器10-3和下半梯形牙离合器10-7能够进行平稳嵌合，此时，离合器和摩擦片都处于“闭合”状态，交流发电机1恢复正常工作，从而有效地保护发电机。保护风速的大小可以通过安装在螺纹轴套10-11上的调节螺母10-9进行手动调节。说明书CN 103075303 A1/8页7图1说明书附图CN 103075303 A2/8页8图2说明书附图CN 103075303 A3/8页9图3说明书附图CN 103075303 A4/8页10图4说明书附图CN 103075303 A10。

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