本发明属于风力发电，具体涉及一种垂直轴风力发电机。
背景技术：
1、风力发电机，是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机通常分为两类：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，水平轴风力发电机的风轮的旋转轴与风向平行，垂直轴风力发电机的风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。
2、相对于水平轴风力发电机而言，垂直轴风力发电机的占地面积小、设备较轻、便于维修、不需要偏航系统，尤其适合于小型设备。垂直轴风力发电机通常包含升力型和阻力型：升力型风机是利用叶片产生的升力推动叶片旋转，升力型风机的转速较高，但启动较为困难；阻力型风机是通过风向风机的方向施加阻力，利用阻力的作用转动叶片，阻力型风机启动简单，但风能的利用率较低。因此，请结合申请号为cn201310222528.9、发明名称为“升力与阻力结合型垂直轴风力机”的发明专利，在现有技术中，通常是将二者组合使用，以充分利用二者的优势。而现有的阻力型风机，通过转轴两侧受力的不同实现转动，而无论叶片如何设置，在风阻区都会有不小的阻力，也需要一定的风速才能启动，这也是阻力型风机的效率较低的原因之一。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种垂直轴风力发电机，阻力机构在迎风区内的受力较大、降低在风阻区内的阻力极小，使垂直轴风力发电机在极低的风速下顺畅启动，升力机构能够更好地利用风能。
2、本发明的技术方案如下：
3、本发明提供了一种垂直轴风力发电机，包括机体、升力机构和阻力机构；所述机体包括底座和转动架，所述转动架通过第一转轴转动设置于所述底座；所述升力机构包括若干个翼型板，所述翼型板摆动设置于所述转动架的四周；所述阻力机构位于所述升力机构内，所述阻力机构包括若干个迎风板和自适应组件，所述迎风板通过第二转轴转动设置于转动架的四周，所述转动架转动过程中具有预设角度范围的迎风区和风阻区，所述自适应组件使所述迎风区中的所述迎风板始终与风向垂直、以及所述风阻区中的所述迎风板始终与风向平行。
4、作为可选方案，所述垂直轴风力发电机还包括发电机组，所述发电机组设置于所述底座内，所述第一转轴与所述发电机组的输入端传动连接。
5、作为可选方案，所述自适应组件包括自适应轨道和自适应滑块，所述自适应轨道包括迎风段和风阻段，所述迎风段和所述风阻段分别相对于所述第二转轴的公转轨迹偏移且二者的偏移方向垂直，所述迎风段的两端和所述风阻段的两端平滑过渡，所述自适应滑块滑动嵌设于所述自适应轨道内；所述第二转轴的底端固定有延伸臂，所述延伸臂能够随所述第二转轴转动且与所述迎风段和所述风阻段的偏移方向匹配，所述延伸臂的一端与所述自适应滑块铰接。
6、作为可选方案，所述延伸臂与所述迎风板的延伸方向一致，所述迎风段相对于所述第二转轴的公转轨迹沿左右方向向内偏移，所述风阻段相对于第二转轴的公转轨迹沿前后方向向后偏移；所述延伸臂和所述自适应滑块的铰接点与所述第二转轴的间距为第一距离，所述迎风段的偏移距离和所述风阻段的偏移距离均与所述第一距离相等。
7、作为可选方案，所述延伸臂相对于所述自适应滑块的转动中心线与所述第二转轴的中心线平行。
8、作为可选方案，以风向为基准，所述垂直轴风力发电机分为前、后、左、右四个方位，所述迎风段相对于所述第二转轴的公转轨迹向内且向右偏移，所述风阻段相对于第二转轴的公转轨迹向外且向上偏移，以使所述延伸臂始终位于所述自适应滑块的前方且拉动所述自适应滑块运动。
9、作为可选方案，所述自适应组件还包括风向架，所述风向架与所述自适应轨道连接，所述自适应轨道可转动地套设于所述第一转轴，所述风向架用于带动所述自适应轨道转动，以改变所述自适应轨道的朝向以及所述迎风区和风阻区的方位。
10、作为可选方案，所述风向架包括连杆和尾标板，所述尾标板和所述自适应轨道之间通过所述连杆连接；所述自适应轨道的底端设置有若干个万向轮，所述万向轮与所述底座滚动接触。
11、作为可选方案，所述垂直轴风力发电机还包括调速机构，所述调速机构包括齿轮增速器和无级变速器，所述齿轮增速器的输入端与所述转动轴传动连接且输出端与所述无级变速器传动连接。
12、作为可选方案，所述无级变速器包括传动皮带和两个变径轮，所述变径轮包括轮架、若干个伸缩臂，所述伸缩臂分布于所述轮架的四周，所述伸缩臂的端部设置有皮带轮，所述传动皮带分别与两个所述变径轮的所述皮带轮配合。
13、作为可选方案，两个所述变径轮分别为第一变径轮和第二变径轮，所述第一变径轮的皮带轮设置有第一配重块和第一复位弹簧，所述第二变径轮设置有第二配重块和第二复位弹簧；当所述第一变径轮转动时，所述第一配重块使所述伸缩臂具有缩短的趋势，所述第一复位弹簧使相应的所述伸缩臂具有伸长的趋势；当所述第二变径轮转动时，所述第二配重块使所述伸缩臂具有伸长的趋势，所述第二复位弹簧使相应的所述伸缩臂具有缩短的趋势。
14、作为可选方案，所述翼型板通过第三转轴转动设置于所述转动架，所述翼型板的重心位于所述第三转轴上；所述升力机构还包括控摆件和两个控摆扭簧，所述控摆件与所述翼型板的外侧连接且向外伸出，所述控摆扭簧设置于所述翼型板和所述第三转轴之间，其中一个所述控摆扭簧使所述翼型板具有顺时针转动的趋势且另外一个所述控摆扭簧使所述翼型板具有逆时针转动的趋势。
15、作为可选方案，所述控摆件包括控摆杆和控摆球，所述控摆杆的一端与所述翼型板连接且另一端设置有螺纹段，所述控摆杆与所述第三转轴相交，所述控摆球设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述螺纹段啮合且所述控摆球在所述控摆杆上的位置可调。
16、作为可选方案，所述螺纹段设置有正向螺纹和反向螺纹，所述控摆球包括两个半球，半球的内部设置有若干个用于容纳配重块的配重腔，其中一个所述半球与所述正向螺纹啮合，另外一个所述半球与所述反向螺纹啮合，两个所述半球的邻端分别设置有弹耳和环形槽，所述弹耳的一端设置有限位凸起，所述弹耳能够发生弹性形变，以使所述限位凸起能够嵌入所述环形槽内。
17、作为可选方案，所述转动架上设置有两个用于限制所述翼型板转动幅度的阻挡部，所述阻挡部上设置有用于与所述翼型板接触的弹性接触件。
18、作为可选方案，所述转动架包括第一架、第二架和单向驱动件，所述第二架转动套设于所述第一架，所述升力机构设置于所述第一架，所述阻力机构设置于所述第二架；所述单向驱动件包括锁止件和驱动弹簧，所述锁止件可活动地设置于所述第一架上，所述第二架上设置有环形的限位环槽，所述限位环槽内设置有若干个楔形块，所述驱动弹簧将所述锁止件的一端压紧于所述限位环槽内，以使所述第二架能够带动所述第一架转动且所述第一架不能带动所述第二架转动。
19、作为可选方案，所述机体还包括两块增速板，所述增速板通过连接臂能够与所述自适应轨道同步转动，两块所述增速板相对设置于所述升降机构的两侧且形成进风通道，所述进风通道沿风向分为第一段和第二段，所述第一段的宽度逐渐减小，所述第二段的宽度不变且小于所述第二段的宽度，所述升力机构或所述阻力机构位于所述第二段内。
20、本发明的有益效果是：
21、本发明提供的垂直轴风力发电机，底座用于支撑转动架、阻力机构和升力机构等，阻力机构和升力机构配合使用，使垂直轴风力发电机既能够低风速启动，又能够有效利用风能。转动架在转动过程中，自适应组件能够自主变更迎风板的朝向，迎风板依次从迎风区和风阻区中经过。当迎风板位于迎风区内时，迎风板需要由风力驱动，此时，迎风板与风向垂直，其受力最大；当迎风板位于风阻区内时，迎风板不需要风力驱动，此时，迎风板与风向平行，所受阻力极小。如此设置，使得垂直轴风力发电机能够在极低的风速下启动。
1.一种垂直轴风力发电机，其特征在于，包括机体、升力机构和阻力机构；所述机体包括底座和转动架，所述转动架通过第一转轴转动设置于所述底座；所述升力机构包括若干个翼型板，所述翼型板摆动设置于所述转动架的四周；所述阻力机构位于所述升力机构内，所述阻力机构包括若干个迎风板和自适应组件，所述迎风板通过第二转轴转动设置于转动架的四周，所述转动架转动过程中具有预设角度范围的迎风区和风阻区，所述自适应组件使所述迎风区中的所述迎风板始终与风向垂直、以及所述风阻区中的所述迎风板始终与风向平行。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述自适应组件包括自适应轨道和自适应滑块，所述自适应轨道包括迎风段和风阻段，所述迎风段和所述风阻段分别相对于所述第二转轴的公转轨迹偏移且二者的偏移方向垂直，所述迎风段的两端和所述风阻段的两端平滑过渡，所述自适应滑块滑动嵌设于所述自适应轨道内；所述第二转轴的底端固定有延伸臂，所述延伸臂能够随所述第二转轴转动且与所述迎风段和所述风阻段的偏移方向匹配，所述延伸臂的一端与所述自适应滑块铰接。
3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述延伸臂与所述迎风板的延伸方向一致，所述迎风段相对于所述第二转轴的公转轨迹沿左右方向向内偏移，所述风阻段相对于第二转轴的公转轨迹沿前后方向向后偏移；所述延伸臂和所述自适应滑块的铰接点与所述第二转轴的间距为第一距离，所述迎风段的偏移距离和所述风阻段的偏移距离均与所述第一距离相等。
4.根据权利要求3所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，以风向为基准，所述垂直轴风力发电机分为前、后、左、右四个方位，所述迎风段相对于所述第二转轴的公转轨迹向内且向右偏移，所述风阻段相对于第二转轴的公转轨迹向外且向上偏移，以使所述延伸臂始终位于所述自适应滑块的前方且拉动所述自适应滑块运动。
5.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述自适应组件还包括风向架，所述风向架与所述自适应轨道连接，所述自适应轨道可转动地套设于所述第一转轴，所述风向架用于带动所述自适应轨道转动，以改变所述自适应轨道的朝向以及所述迎风区和风阻区的方位。
6.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述翼型板通过第三转轴转动设置于所述转动架，所述翼型板的重心位于所述第三转轴上；所述升力机构还包括控摆件和两个控摆扭簧，所述控摆件与所述翼型板的外侧连接且向外伸出，所述控摆扭簧设置于所述翼型板和所述第三转轴之间，其中一个所述控摆扭簧使所述翼型板具有顺时针转动的趋势且另外一个所述控摆扭簧使所述翼型板具有逆时针转动的趋势。
7.根据权利要求6所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述控摆件包括控摆杆和控摆球，所述控摆杆的一端与所述翼型板连接且另一端设置有螺纹段，所述控摆杆与所述第三转轴相交，所述控摆球设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔与所述螺纹段啮合且所述控摆球在所述控摆杆上的位置可调。
8.根据权利要求7所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述螺纹段设置有正向螺纹和反向螺纹，所述控摆球包括两个半球，半球的内部设置有若干个用于容纳配重块的配重腔，其中一个所述半球与所述正向螺纹啮合，另外一个所述半球与所述反向螺纹啮合，两个所述半球的邻端分别设置有弹耳和环形槽，所述弹耳的一端设置有限位凸起，所述弹耳能够发生弹性形变，以使所述限位凸起能够嵌入所述环形槽内。
9.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述转动架上设置有两个用于限制所述翼型板转动幅度的阻挡部，所述阻挡部上设置有用于与所述翼型板接触的弹性接触件。
10.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述转动架包括第一架、第二架和单向驱动件，所述第二架转动套设于所述第一架，所述升力机构设置于所述第一架，所述阻力机构设置于所述第二架；所述单向驱动件包括锁止件和驱动弹簧，所述锁止件可活动地设置于所述第一架上，所述第二架上设置有环形的限位环槽，所述限位环槽内设置有若干个楔形块，所述驱动弹簧将所述锁止件的一端压紧于所述限位环槽内，以使所述第二架能够带动所述第一架转动且所述第一架不能带动所述第二架转动。
