本发明涉及发电机，具体为一种垂摆式风力发电机。
背景技术：
1、传统的风力发电机主要依赖风叶的旋转来驱动发电机工作；这种单一的动力来源使得发电机在低风速环境下的发电效率受到限制，无法充分利用风能资源。此外，当风速变化时，传统风力发电机的稳定性也会受到影响，可能导致发电量的波动，其次，传统风力发电机对风向的依赖性较强；当风向发生变化时，发电机可能需要调整其位置或叶片的角度来适应新的风向，这不仅增加了维护成本，还可能影响发电机的连续运行和发电效率。
2、为此，公开号为“cn117989067a”的中国专利公布了“一种垂摆式风力发电机”，其主要结构包括吊环、电机仓、转动轴、垂摆装置、摆索及悬吊叶片，该垂摆式风力发电机结合了摆筒式与叶片式两种风力发电方式，并创新地将叶片设置于装置下部，使其可自由摆动；摆筒设计为锥体状，通过独特的上、下槽齿结构，使其在风力作用下实现定向转动并产生摆动动力；与此同时，装置下部的叶片在风力作用下旋转；这两种动力通过传力球及转动轴有效集成并传递至电机，实现风能到机械能的高效转换；本发明不仅提升了风能利用效率，还通过特设的上限柱和下限柱确保了摆动装置的运行稳定性和安全性。
3、但是，该垂摆式风力发电机在风力较大时，悬吊叶片便会呈现摆动状态，摆动会使得风力对于悬吊叶片的作用面积降低，严重降低了对于风力的有效利用率，同时，当风力过大时，该装置对于悬吊叶片的扭矩阻力不足，便会导致悬吊叶片近乎水平状态，导致其对于风力的有效利用率再次下降。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种垂摆式风力发电机，利用球铰原理使得悬吊叶片和发电机的转子对接，从而使得悬吊叶片能够在不影响转动效果的传递基础上，相对于转子发生摆动现象，同时，该装置在悬吊叶片发生摆动现象时，能够利用螺旋弹簧的弹性压力起到适应性的阻尼效果，从而提高装置对于风力的抗压能力，以提高装置对于风力的合理使用范围，解决了上述技术问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种垂摆式风力发电机，包括能够配合安装螺栓使用的主安装壳体、设置于主安装壳体内部的导线安装腔、连通导线安装腔和外界空间的导线穿孔、设置于导线安装腔底部的电机安装腔以及固定安装于电机安装腔内部的发电机，还包括球铰式风力驱动机构，其内部设置有固定安装于发电机的转子的底端且能够带动转子转动的半球形外壳、转动式安装于半球形外壳内部且能够带动半球形外壳转动的半球头以及在风力的作用下能够带动半球头转动的悬吊叶片；以及三个可控式弹性阻尼机构，其内部设置有能够在半球头相对于半球形外壳发生角度变化时，起到弹性阻尼效果的螺旋弹簧以及能够改变螺旋弹簧在工作时的弹性强度的纵向螺纹杆。
3、优选的，所述球铰式风力驱动机构包括半球形外壳、上限位板和下限位板，所述上限位板的中心设置有一号部件安装孔，所述上限位板的边缘部位设置有三个环形阵列式的二号部件安装孔，所述上限位板在位于所述一号部件安装孔的内部通过轴承安装有能够转动的半球形外壳，所述半球形外壳的内部设置有底端为开口状态的球形安装腔，所述半球形外壳在位于所述球形安装腔的内圆周面设置有三个环形阵列式且为外凹陷结构的弧形限位滑槽，所述半球形外壳在位于所述球形安装腔的内部安放有能够转动的半球头，所述半球头的圆周面设置有三个对应卡入弧形限位滑槽内部且能够沿弧形限位滑槽定向移动的弧形导轨，所述半球头的底端设置有与其一体式结构的轴体结构，且该轴体结构的底端固定安装有一号转动轴，所述下限位板的中心设置有三号部件安装孔，所述一号转动轴通过轴承安装于所述三号部件安装孔的内部，所述一号转动轴的底端固定安装有中心转动柱，所述中心转动柱的圆周面安装有悬吊叶片，所述半球形外壳的上端面中心设置有固定安装于转子底端的一号轴体安装槽。
4、优选的，所述球形安装腔的结构半径与所述半球头的结构半径匹配，且所述球形安装腔的深度大于所述半球头的结构半径、小于所述半球头的结构直径。
5、优选的，所述半球头顶部端面和底部端面的结构半径一致、且均小于所述球形安装腔的结构半径。
6、优选的，所述可控式弹性阻尼机构包括一号纵向空心柱，所述一号纵向空心柱的圆周面中部设置有固定安装于二号部件安装孔中的环形部件安装槽，所述一号纵向空心柱的内部设置有一号纵向活动腔，所述一号纵向空心柱的顶端设置有连通其上方空间和一号纵向活动腔顶端的内螺纹孔，所述一号纵向空心柱的底端设置有连通其下方空间和一号纵向活动腔底端的一号轴体穿孔，所述一号纵向空心柱在位于所述一号纵向活动腔的内部安放有能够沿一号纵向活动腔轴向运动的下限位活动板和上限位活动板，且所述上限位活动板位于所述下限位活动板的正上方，所述下限位活动板和上限位活动板之间安放有处于压缩状态的螺旋弹簧，所述上限位活动板的顶部通过轴承安装有能够转动的二号转动轴，所述二号转动轴的顶端固定安装有贯通内螺纹孔的纵向螺纹杆，所述纵向螺纹杆的杆体通过螺纹结构安装于内螺纹孔中，所述纵向螺纹杆的顶端固定安装有转动帽，所述下限位活动板的底端固定安装有贯通一号轴体穿孔的纵向伸缩轴，所述纵向伸缩轴的底端固定安装有凹形安装架，所述凹形安装架中通过轴承安装有能够转动的滚轮，且所述滚轮的转动方向指向所述下限位板的轴心线。
7、优选的，所述一号纵向活动腔横截面的结构外形、下限位活动板横截面的结构外形和上限位活动板横截面的结构外形一致、均为多边形结构，且所述一号纵向活动腔横截面的结构尺寸、下限位活动板横截面的结构尺寸和上限位活动板横截面的结构尺寸匹配。
8、优选的，所述螺纹结构包括设置于内螺纹孔内圆周面的内螺纹结构以及设置于纵向螺纹杆杆体上的外螺纹结构，且内螺纹结构与外螺纹结构相匹配。
9、优选的，还包括气体预紧机构，其内部设置有固定安装于主安装壳体上端面且内部为空心结构的二号纵向空心柱、在气体压力的作用下能够向上运动的顶部抵触板以及能够对气体起到弹性阻尼效果的环形弹性气囊。
10、优选的，所述气体预紧机构包括二号纵向空心柱，所述二号纵向空心柱的底部设置有与其一体式结构且固定安装于主安装壳体上端面的底部固定板，所述二号纵向空心柱的内部设置有二号纵向活动腔，所述二号纵向活动腔的底端设置有气体限位储存腔，所述二号纵向空心柱的上端面设置有连通其上方空间和气体限位储存腔顶端的二号轴体穿孔，所述二号纵向空心柱在位于所述二号纵向活动腔的内部安放有能够沿二号纵向活动腔轴向运动的活塞板，所述活塞板的上端面固定安装有贯通二号轴体穿孔的纵向活动杆，所述纵向活动杆的顶端固定安装有顶部抵触板，所述二号纵向空心柱的圆周面设置有连通外界空间和气体限位储存腔侧面的气体流动孔，所述二号纵向空心柱在位于所述气体流动孔的外部端面通过紧固环套放有环形弹性气囊，所述气体限位储存腔的内部填充有处于压缩状态的气体。
11、优选的，所述环形弹性气囊为具备弹性延展功能的橡胶材料制成的套筒结构。
12、与现有技术相比，本发明提供了一种垂摆式风力发电机，具备以下有益效果：
13、1、利用球铰原理使得悬吊叶片和发电机的转子对接，从而使得悬吊叶片能够在不影响转动效果的传递基础上，相对于转子发生摆动现象，同时，该装置在悬吊叶片发生摆动现象时，能够利用螺旋弹簧的弹性压力起到适应性的阻尼效果，从而提高装置对于风力的抗压能力，以提高装置对于风力的合理使用范围；
14、2、通过设置球铰式风力驱动机构，当风力对悬吊叶片产生作用力后，会使得悬吊叶片带动半球头以及半球形外壳转动，进而带动转子转动，使得发电机启动，从而将风能转化为电力，而当悬吊叶片发生摆动现象时，半球头能够适应性在半球形外壳内部转动，同时，又不会影响两者之间的转动效果传递功能；
15、3、通过设置可控式弹性阻尼机构，当风力较大时，会使得下限位板发生倾斜现象，会使得其中一个或者两个凹形安装架向上移动，并且滚轮能够在下限位板上表面滚动，同时，螺旋弹簧被压缩，因此，螺旋弹簧会对下限位板产生弹性阻尼效果，从而提高对风力的抵抗能力，使得悬吊叶片保持在立直或者轻微的倾斜状态，从而使得悬吊叶片保持与风向的夹角关系，而一旦风力过大时，便会使得悬吊叶片和风向的夹角变大，降低风力对悬吊叶片的作用力，从而防止风力过大对悬吊叶片的负面影响。
1.一种垂摆式风力发电机，包括能够配合安装螺栓(2)使用的主安装壳体(1)、设置于主安装壳体(1)内部的导线安装腔(3)、连通导线安装腔(3)和外界空间的导线穿孔(4)、设置于导线安装腔(3)底部的电机安装腔(5)以及固定安装于电机安装腔(5)内部的发电机(6)，其特征在于：还包括，
2.根据权利要求1所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述球铰式风力驱动机构(8)包括半球形外壳(81)、上限位板(87)和下限位板(810)，所述上限位板(87)的中心设置有一号部件安装孔(88)，所述上限位板(87)的边缘部位设置有三个环形阵列式的二号部件安装孔(89)，所述上限位板(87)在位于所述一号部件安装孔(88)的内部通过轴承安装有能够转动的半球形外壳(81)，所述半球形外壳(81)的内部设置有底端为开口状态的球形安装腔(82)，所述半球形外壳(81)在位于所述球形安装腔(82)的内圆周面设置有三个环形阵列式且为外凹陷结构的弧形限位滑槽(83)，所述半球形外壳(81)在位于所述球形安装腔(82)的内部安放有能够转动的半球头(85)，所述半球头(85)的圆周面设置有三个对应卡入弧形限位滑槽(83)内部且能够沿弧形限位滑槽(83)定向移动的弧形导轨(814)，所述半球头(85)的底端设置有与其一体式结构的轴体结构，且该轴体结构的底端固定安装有一号转动轴(86)，所述下限位板(810)的中心设置有三号部件安装孔(811)，所述一号转动轴(86)通过轴承安装于所述三号部件安装孔(811)的内部，所述一号转动轴(86)的底端固定安装有中心转动柱(812)，所述中心转动柱(812)的圆周面安装有悬吊叶片(813)，所述半球形外壳(81)的上端面中心设置有固定安装于转子(7)底端的一号轴体安装槽(84)。
3.根据权利要求2所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述球形安装腔(82)的结构半径与所述半球头(85)的结构半径匹配，且所述球形安装腔(82)的深度大于所述半球头(85)的结构半径、小于所述半球头(85)的结构直径。
4.根据权利要求2所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述半球头(85)顶部端面和底部端面的结构半径一致、且均小于所述球形安装腔(82)的结构半径。
5.根据权利要求2所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述可控式弹性阻尼机构(9)包括一号纵向空心柱(91)，所述一号纵向空心柱(91)的圆周面中部设置有固定安装于二号部件安装孔(89)中的环形部件安装槽(92)，所述一号纵向空心柱(91)的内部设置有一号纵向活动腔(93)，所述一号纵向空心柱(91)的顶端设置有连通其上方空间和一号纵向活动腔(93)顶端的内螺纹孔(94)，所述一号纵向空心柱(91)的底端设置有连通其下方空间和一号纵向活动腔(93)底端的一号轴体穿孔(95)，所述一号纵向空心柱(91)在位于所述一号纵向活动腔(93)的内部安放有能够沿一号纵向活动腔(93)轴向运动的下限位活动板(96)和上限位活动板(97)，且所述上限位活动板(97)位于所述下限位活动板(96)的正上方，所述下限位活动板(96)和上限位活动板(97)之间安放有处于压缩状态的螺旋弹簧(911)，所述上限位活动板(97)的顶部通过轴承安装有能够转动的二号转动轴(98)，所述二号转动轴(98)的顶端固定安装有贯通内螺纹孔(94)的纵向螺纹杆(99)，所述纵向螺纹杆(99)的杆体通过螺纹结构安装于内螺纹孔(94)中，所述纵向螺纹杆(99)的顶端固定安装有转动帽(910)，所述下限位活动板(96)的底端固定安装有贯通一号轴体穿孔(95)的纵向伸缩轴(912)，所述纵向伸缩轴(912)的底端固定安装有凹形安装架(913)，所述凹形安装架(913)中通过轴承安装有能够转动的滚轮(914)，且所述滚轮(914)的转动方向指向所述下限位板(810)的轴心线。
6.根据权利要求5所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述一号纵向活动腔(93)横截面的结构外形、下限位活动板(96)横截面的结构外形和上限位活动板(97)横截面的结构外形一致、均为多边形结构，且所述一号纵向活动腔(93)横截面的结构尺寸、下限位活动板(96)横截面的结构尺寸和上限位活动板(97)横截面的结构尺寸匹配。
7.根据权利要求5所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述螺纹结构包括设置于内螺纹孔(94)内圆周面的内螺纹结构以及设置于纵向螺纹杆(99)杆体上的外螺纹结构，且内螺纹结构与外螺纹结构相匹配。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：还包括气体预紧机构(10)，其内部设置有固定安装于主安装壳体(1)上端面且内部为空心结构的二号纵向空心柱(101)、在气体压力的作用下能够向上运动的顶部抵触板(1011)以及能够对气体起到弹性阻尼效果的环形弹性气囊(107)。
9.根据权利要求8所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述气体预紧机构(10)包括二号纵向空心柱(101)，所述二号纵向空心柱(101)的底部设置有与其一体式结构且固定安装于主安装壳体(1)上端面的底部固定板(102)，所述二号纵向空心柱(101)的内部设置有二号纵向活动腔(103)，所述二号纵向活动腔(103)的底端设置有气体限位储存腔(104)，所述二号纵向空心柱(101)的上端面设置有连通其上方空间和气体限位储存腔(104)顶端的二号轴体穿孔(105)，所述二号纵向空心柱(101)在位于所述二号纵向活动腔(103)的内部安放有能够沿二号纵向活动腔(103)轴向运动的活塞板(109)，所述活塞板(109)的上端面固定安装有贯通二号轴体穿孔(105)的纵向活动杆(1010)，所述纵向活动杆(1010)的顶端固定安装有顶部抵触板(1011)，所述二号纵向空心柱(101)的圆周面设置有连通外界空间和气体限位储存腔(104)侧面的气体流动孔(106)，所述二号纵向空心柱(101)在位于所述气体流动孔(106)的外部端面通过紧固环(108)套放有环形弹性气囊(107)，所述气体限位储存腔(104)的内部填充有处于压缩状态的气体。
10.根据权利要求9所述的一种垂摆式风力发电机，其特征在于：所述环形弹性气囊(107)为具备弹性延展功能的橡胶材料制成的套筒结构。
