本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量的高效轉(zhuǎn)換。

背景技術(shù)：

在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷史上，出現(xiàn)過一種基于馬格納斯(magnus)效應(yīng)的垂直軸升力型風(fēng)力機(jī)，其產(chǎn)生升力的動(dòng)力葉片是裝載在軌道小車上的旋轉(zhuǎn)圓柱，小車被安放在圓周軌道上，當(dāng)來風(fēng)吹向圓柱時(shí)，旋轉(zhuǎn)圓柱上產(chǎn)生馬格納斯(magnus)效應(yīng)，即在圓柱的一側(cè)，風(fēng)流動(dòng)的方向與圓柱的運(yùn)動(dòng)方向相同，另一側(cè)則相反，誘發(fā)的繞旋轉(zhuǎn)圓柱的環(huán)流將產(chǎn)生垂直于風(fēng)流動(dòng)方向的升力(升力方向指向上述運(yùn)動(dòng)方向相同一側(cè))，和與來流方向相反的阻力，其合力推動(dòng)小車?yán)@環(huán)形軌道運(yùn)行，小車車輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。

該技術(shù)方案是美國工程師juliusd.madaras1933年構(gòu)想，并建造了大型實(shí)驗(yàn)方案(針對40mw風(fēng)場)，其中的旋轉(zhuǎn)圓柱被稱為馬達(dá)拉斯(madaras)轉(zhuǎn)子。

該風(fēng)力發(fā)電裝置并沒有取得大規(guī)模發(fā)電的效果，原因在于其機(jī)械的復(fù)雜性：為了使圓柱轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的升力能夠持續(xù)驅(qū)動(dòng)小車在環(huán)形軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)圓柱必須在每一個(gè)上風(fēng)口圓弧與下風(fēng)口圓弧的結(jié)合點(diǎn)改變一次旋轉(zhuǎn)方向；為了獲得大的升力，圓柱的直徑和旋轉(zhuǎn)速度都要求盡量取大值，造成圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，改變轉(zhuǎn)子圓柱的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向只能借助復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，機(jī)械損失過大。同樣由于換向困難以及其它配套技術(shù)的影響，圓柱轉(zhuǎn)速的提高受到很大限制，其轉(zhuǎn)子的空氣動(dòng)力特性得不到充分發(fā)揮，加上車體軌道摩擦阻力損失，致使該種風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行效率不如水平軸風(fēng)力機(jī)高而被放棄。

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，以上方案中出現(xiàn)的技術(shù)問題可以通過新的技術(shù)手段和方法予以解決。其中一個(gè)重要技術(shù)問題是，要獲得有利的空氣動(dòng)力特性，圓柱轉(zhuǎn)子需要有足夠大的旋轉(zhuǎn)半徑和旋轉(zhuǎn)速度，所以圓柱轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一般較大，達(dá)到轉(zhuǎn)速要求時(shí)需要消耗的能量也較大，而每一個(gè)轉(zhuǎn)子在途經(jīng)圓形軌道一周范圍內(nèi)必須經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變化，解決不好轉(zhuǎn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換的問題就會(huì)在轉(zhuǎn)子反向啟動(dòng)時(shí)耗費(fèi)大量能量，間接降低此類風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率，是該類風(fēng)力機(jī)能否被重新認(rèn)可的關(guān)鍵問題之一。

本專利提供了一種馬達(dá)拉斯(madaras)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換裝置，能夠在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向切換時(shí)把正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量高效地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的能量，有效降低轉(zhuǎn)子換向時(shí)的能量消耗，提高風(fēng)力的發(fā)電效率。研究表明，馬格納斯(magnus)效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圓柱可以獲得比其 它翼型更大的升力，且制造成本低廉，經(jīng)過改進(jìn)的馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)有著良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：針對馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)圓柱轉(zhuǎn)子在正、反旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換時(shí)存在可觀的能量消耗問題，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換裝置，能夠在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向切換時(shí)把正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量高效地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的能量，有效降低轉(zhuǎn)子換向時(shí)的能量消耗，提高風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率。

技術(shù)方案：本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施需涉及到馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)。結(jié)合上述技術(shù)背景中的說明，進(jìn)一步對馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)與本發(fā)明技術(shù)方案協(xié)同工作后的工作過程敘述如下：當(dāng)軌道小車帶動(dòng)圓柱轉(zhuǎn)子在環(huán)形軌道上運(yùn)行到接近轉(zhuǎn)子換向點(diǎn)指定范圍，驅(qū)動(dòng)圓柱轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)停止對轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)，正向轉(zhuǎn)動(dòng)的(為敘述方便，以下把轉(zhuǎn)子每次換向前的轉(zhuǎn)動(dòng)方向統(tǒng)稱為正向轉(zhuǎn)動(dòng)，換向后轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向統(tǒng)稱為反向轉(zhuǎn)動(dòng))圓柱轉(zhuǎn)子通過與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦盤和與其加壓接觸的摩擦輪把轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞給能量轉(zhuǎn)換裝置(主要部件之一是蓄能飛輪)存儲(chǔ)。為了保證能量的高效傳遞，摩擦輪在摩擦盤半徑較小處開始與其接觸，并逐漸向大半徑處移動(dòng)，使蓄能飛輪得以緩慢加速，減少摩擦輪傳動(dòng)時(shí)由于沖擊引起的滑動(dòng)摩擦損失；同理，轉(zhuǎn)子反向時(shí)，通過另一個(gè)摩擦輪由摩擦盤另一側(cè)半圓面的大半徑處開始與其接觸，逐漸向小半徑處移動(dòng)，把轉(zhuǎn)動(dòng)能量反向傳遞給轉(zhuǎn)子，助力轉(zhuǎn)子的反向啟動(dòng)。

進(jìn)一步地，把轉(zhuǎn)子正向轉(zhuǎn)動(dòng)能量吸收存儲(chǔ)到能量轉(zhuǎn)換裝置的技術(shù)方案為：摩擦輪軸線與摩擦盤軸線垂直，摩擦輪從圓柱轉(zhuǎn)子的較小旋轉(zhuǎn)半徑處加壓接觸摩擦盤，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦輪又把轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給傳動(dòng)主軸及其上的蓄能飛輪，隨后摩擦輪被逐漸推向?qū)?yīng)圓柱轉(zhuǎn)子半徑大的摩擦盤外緣部分，由于接觸處的線速度增加，摩擦輪逐漸加速旋轉(zhuǎn)，而圓柱轉(zhuǎn)子由于能量被蓄能飛輪吸收而逐漸減速，當(dāng)摩擦輪被推到摩擦盤的最大旋轉(zhuǎn)半徑處，蓄能飛輪最大限度地吸收了圓柱轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量，蓄能飛輪隨后脫離與轉(zhuǎn)子間的摩擦傳動(dòng)關(guān)系。

進(jìn)一步地，當(dāng)蓄能飛輪與轉(zhuǎn)子的摩擦傳動(dòng)關(guān)系終止后，轉(zhuǎn)子一般還存在部分剩余轉(zhuǎn)動(dòng)能量，剎車機(jī)構(gòu)制動(dòng)，使圓柱轉(zhuǎn)子完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，能量轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)能量反向釋放給轉(zhuǎn)子過程是：圓柱轉(zhuǎn)子被制動(dòng)后，另一個(gè)與前述摩擦輪和蓄能飛輪同軸安裝的摩擦輪從轉(zhuǎn)子摩擦盤另一側(cè)(實(shí)現(xiàn)反向傳遞)半徑較大處與摩擦盤加壓接觸，開始把轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞給圓柱轉(zhuǎn)子，由于摩擦輪接觸處轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 動(dòng)半徑較大，摩擦輪與轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)傳動(dòng)比也較大，摩擦盤得以較大的轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)子接觸處的滑動(dòng)摩擦損失較小。隨后，摩擦輪被逐漸推向摩擦盤半徑較小的部分，圓柱轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由于摩擦輪與轉(zhuǎn)子間瞬時(shí)傳動(dòng)比的加大以及吸收了蓄能飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能量而逐漸提高，當(dāng)摩擦輪被推到摩擦盤的最小旋轉(zhuǎn)半徑處，蓄能飛輪最大限度地把吸收的轉(zhuǎn)動(dòng)能量傳遞給了換向后的圓柱轉(zhuǎn)子。

有益效果：由于能量轉(zhuǎn)換裝置的摩擦輪在吸收存儲(chǔ)圓柱轉(zhuǎn)子能量時(shí)，從轉(zhuǎn)子的最小旋轉(zhuǎn)半徑開始接觸，摩擦輪的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)換裝置中的蓄能飛輪低速啟動(dòng)并得以緩慢加速，有效減少了摩擦輪與圓柱轉(zhuǎn)子之間由于沖擊過大引起的滑動(dòng)摩擦損失；反向能量輸送時(shí)使圓柱轉(zhuǎn)子低速大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，并通過摩擦輪向摩擦盤小半徑處移動(dòng)，延長圓柱轉(zhuǎn)子反向轉(zhuǎn)動(dòng)的加速時(shí)間，減小了能量傳遞中的摩擦能耗，達(dá)到了能量的高效吸收和釋放，總體上提高了該類風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率。

附圖說明

圖1為垂直軸風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換裝置工作示意圖；

圖2為馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)工作原理及轉(zhuǎn)子換向點(diǎn)示意圖。

圖中：1-轉(zhuǎn)子摩擦盤，2-正向摩擦輪，3-傳動(dòng)主軸，4-正向電磁離合器，5-蓄能飛輪，6-軸承座，7-反向電磁離合器，8-反向摩擦輪，9-轉(zhuǎn)換裝置機(jī)架，10-滑動(dòng)導(dǎo)套，11-加壓彈簧，12-機(jī)架導(dǎo)桿，13-調(diào)節(jié)螺母，14-導(dǎo)桿滾子，15-滾子銷軸，16-凸輪槽板，17-右緩沖墊，18-左緩沖墊，19-滑臺(tái)線性模組，20-移位電動(dòng)機(jī)，21-行程開關(guān)，22-換向控制器，23-軌道小車平臺(tái)，24-環(huán)形軌道，25-圓柱轉(zhuǎn)子，26-第一換向點(diǎn)，27-第二換向點(diǎn)，28-轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，29-電磁制動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種垂直軸風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換裝置，由轉(zhuǎn)子摩擦盤、正向摩擦輪、正向電磁離合器、傳動(dòng)主軸、蓄能飛輪、反向電磁離合器、反向摩擦輪、轉(zhuǎn)換裝置機(jī)架、加壓彈簧、機(jī)架導(dǎo)桿、凸輪槽板、滑臺(tái)線性模組、移位電動(dòng)機(jī)及行程開關(guān)，換向控制器等組成。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰地描述，顯然，描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

結(jié)合圖1～2，該方案實(shí)施的前提是，一種馬格納斯(magnus)效應(yīng)垂直軸風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn) 子正反旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)能量高效轉(zhuǎn)換傳遞的技術(shù)要求。該類風(fēng)力機(jī)的特征在于平面環(huán)形軌道24上，安放著可沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)的軌道小車23，小車的平臺(tái)上安裝有轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)28驅(qū)動(dòng)的圓柱轉(zhuǎn)子25。圓柱轉(zhuǎn)子需要在一定的軌道區(qū)間按預(yù)定的方向旋轉(zhuǎn)以在其上產(chǎn)生馬格納斯(magnus)效應(yīng)，其在環(huán)形軌道平面上運(yùn)行一周的過程中，需在經(jīng)過軌道上設(shè)定的兩個(gè)換向點(diǎn)26、27時(shí)各轉(zhuǎn)換一次轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。高效地吸收、轉(zhuǎn)換和傳遞轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)能量將有效提高該類風(fēng)力機(jī)的工作效率。

所述的圓柱轉(zhuǎn)子25旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)一個(gè)與其同時(shí)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子摩擦盤1(以下簡稱摩擦盤)，摩擦盤平面與圓柱轉(zhuǎn)子端平面平行(技術(shù)要求較低時(shí)，可以直接把圓柱轉(zhuǎn)子端平面當(dāng)作摩擦盤使用)，摩擦盤的半徑可以與圓柱轉(zhuǎn)子半徑相當(dāng)，也可以不同。

所述的傳動(dòng)主軸3(以下簡稱主軸)軸線與轉(zhuǎn)子摩擦盤1軸線垂直并相交，主軸兩端各通過電磁離合器安裝一個(gè)摩擦輪，分別稱為正向摩擦輪2和反向摩擦輪8，兩摩擦輪之間的距離略大于上述轉(zhuǎn)子摩擦盤半徑，使得一個(gè)摩擦輪接觸到摩擦盤半徑最大處時(shí)，另一個(gè)摩擦輪應(yīng)跨過摩擦盤的旋轉(zhuǎn)中心，在摩擦盤另一側(cè)半圓面的半徑盡可能小的地方與摩擦盤接觸(圖1所示)。

所述的正向摩擦輪2、反向摩擦輪8分別通過正向電磁離合器4、反向電磁離合器7按通用電磁離合器安裝規(guī)范安裝在主軸上，各電磁離合器通電工作前，離合器處于“離”的狀態(tài)，即摩擦輪空套在主軸上，與主軸沒有扭矩轉(zhuǎn)遞關(guān)系；電磁離合器通電工作后，離合器處于“合”的狀態(tài)，相應(yīng)摩擦輪與主軸形成傳動(dòng)關(guān)系。因此，可以通過控制正、反向電磁離合器的電信號(hào)控制相應(yīng)的摩擦輪與主軸之間傳動(dòng)關(guān)系的結(jié)合與斷開。

進(jìn)一步地，所述的主軸3上安裝可以儲(chǔ)存較大轉(zhuǎn)動(dòng)能量的蓄能飛輪5，主軸與蓄能飛輪間通過鍵連接，蓄能飛輪與主軸工作時(shí)沒有相對運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的主軸3通過軸承及軸承座6安裝在轉(zhuǎn)換裝置機(jī)架9(以下簡稱機(jī)架)上，機(jī)架通過滑動(dòng)導(dǎo)套10被機(jī)架導(dǎo)桿12(以下稱導(dǎo)桿)及外套在導(dǎo)桿上的加壓彈簧11支撐在凸輪槽板16上。導(dǎo)桿12在加壓彈簧11的彈性支撐下在滑動(dòng)導(dǎo)套10內(nèi)可上下滑動(dòng)。滑動(dòng)導(dǎo)套10要有一定的導(dǎo)向長度，以保證導(dǎo)桿12在其內(nèi)部滑動(dòng)時(shí)只能沿其軸線直線運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)桿12可以通過滑動(dòng)導(dǎo)套10推動(dòng)機(jī)架9帶動(dòng)摩擦輪2、8在摩擦盤1平面上直線移動(dòng)，導(dǎo)桿和加壓彈簧組成的機(jī)架支撐需要兩個(gè)或兩個(gè)以上共用，以防止機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)桿12的下端用橫向銷軸15安裝導(dǎo)桿滾子14，導(dǎo)桿滾子放置在凸輪槽板16上的凸輪槽內(nèi)，滾子直徑與凸輪槽寬度尺寸相同，凸輪槽板左、右移動(dòng)時(shí)凸輪槽限制滾子在其槽內(nèi)滾動(dòng)，并帶動(dòng)導(dǎo)桿12在上、下工作位置轉(zhuǎn)換，導(dǎo)桿通過其彈簧調(diào)節(jié)螺母13壓縮或釋放加壓彈簧，帶動(dòng)機(jī)架上的摩擦輪與摩擦盤加壓接觸或脫開。

進(jìn)一步地，所述的凸輪槽板16安裝在滑臺(tái)線性模組(由滑臺(tái)、導(dǎo)軌、絲杠螺母組成的可由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的技術(shù)模塊組合，以下簡稱線性模組)19的滑臺(tái)工作面上，移位電動(dòng)機(jī)20安裝在線性模組上，與線性模組的絲杠通過連軸器連接。移位電機(jī)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑臺(tái)左右直線運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述的凸輪槽板16上的凸輪槽，設(shè)計(jì)了使導(dǎo)桿12上下的兩個(gè)工作位置，中間是兩個(gè)工作位置轉(zhuǎn)換的過渡槽。導(dǎo)桿滾子14的直徑與槽寬度相同并安裝在槽內(nèi)，即導(dǎo)桿滾子的運(yùn)動(dòng)被封閉在凸輪槽內(nèi)，當(dāng)凸輪槽板左右移動(dòng)時(shí)，只能沿槽線滾動(dòng)并帶動(dòng)導(dǎo)桿在上下位置間移動(dòng)轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步地，在凸輪槽板16移動(dòng)到左右預(yù)定位置，各安裝有正反向行程開關(guān)21，用以發(fā)出摩擦輪左右移動(dòng)到位的信號(hào)。

以下敘述本發(fā)明實(shí)施例的工作循環(huán)：軌道小車帶動(dòng)圓柱轉(zhuǎn)子在環(huán)形軌道上處于一般工作位置時(shí)，轉(zhuǎn)子由其電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作常態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)正向摩擦輪2靠近轉(zhuǎn)子摩擦盤1左半邊半徑較小處，反向摩擦輪8靠近轉(zhuǎn)子摩擦盤1右半邊半徑較大處(圖1所示位置)，且導(dǎo)桿滾子在凸輪槽左側(cè)的下工作位置，導(dǎo)桿上的加壓彈簧處于松弛狀態(tài)，兩摩擦輪與摩擦盤脫離或只有輕微接觸，正反向電磁離合器斷電，兩摩擦輪不影響轉(zhuǎn)子的正常旋轉(zhuǎn)工作(即初始工作位置)。

當(dāng)軌道小車帶動(dòng)圓柱轉(zhuǎn)子在環(huán)形軌道上運(yùn)行到接近轉(zhuǎn)子換向點(diǎn)指定范圍(辨識(shí)目標(biāo)及換向點(diǎn)計(jì)算采用其它已有技術(shù)實(shí)現(xiàn))，換向控制器22(圖中未標(biāo)出)發(fā)出信號(hào)，停止轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)子及其聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)在其慣性的帶動(dòng)下自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

隨后，換向控制器22控制移位電動(dòng)機(jī)20正向轉(zhuǎn)動(dòng)(定義電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線性模組19滑臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎蜣D(zhuǎn)動(dòng))，帶動(dòng)滑臺(tái)平面上凸輪槽板16向左移動(dòng)。

凸輪槽板16內(nèi)的導(dǎo)桿滾子14由下工作位進(jìn)入槽過渡部分，凸輪槽通過滾子14驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿12向上移動(dòng)(槽線較小的升角及摩擦輪與摩擦盤的輕微接觸時(shí)摩擦力，保證導(dǎo)桿12向上移動(dòng))，直到導(dǎo)桿滾子14進(jìn)入凸輪槽的上工作位，導(dǎo)桿在滑動(dòng)導(dǎo)套10內(nèi)向上移動(dòng)時(shí)，通過其上的調(diào)節(jié)螺母13壓縮加壓彈簧11，加大兩摩擦輪與摩擦盤之間的接觸應(yīng)力，提高了摩擦力，摩擦盤開始帶動(dòng)兩摩擦輪在主軸3上空轉(zhuǎn)。

隨后，正向電磁離合器4通電，正向摩擦輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給主軸3及蓄能飛輪5。此時(shí)正向摩擦輪接觸點(diǎn)在摩擦盤半徑較小處，圓柱轉(zhuǎn)子與主軸之間的傳動(dòng)比小，使主軸及蓄能飛輪得以緩慢啟動(dòng)；反向電磁離合器7保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，反向摩擦輪8在主軸上空轉(zhuǎn)。

隨后，移位電動(dòng)機(jī)20繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，已進(jìn)入凸輪槽16上工作位的導(dǎo)桿滾子14受到右緩沖墊17的推力作用，通過滑動(dòng)導(dǎo)套10、轉(zhuǎn)換裝置機(jī)架9、軸承座6、傳動(dòng)主軸3，推動(dòng) 正向摩擦輪2和反向摩擦輪8沿轉(zhuǎn)子摩擦盤1的徑向向左移動(dòng)，即摩擦盤隨著與正向摩擦輪間不斷加大的傳動(dòng)比，逐漸提升主軸及蓄能飛輪的轉(zhuǎn)速。

隨著轉(zhuǎn)動(dòng)能量由圓柱轉(zhuǎn)子傳遞給蓄能裝置，以及正向摩擦輪逐漸向摩擦盤外緣移動(dòng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速逐漸降低，蓄能飛輪的轉(zhuǎn)速逐漸提高。當(dāng)正向摩擦輪左移到摩擦盤外緣位置，轉(zhuǎn)子的剩余能量已不能繼續(xù)轉(zhuǎn)移到蓄能裝置，滑臺(tái)壓下對應(yīng)行程開關(guān)21，向換向控制器22發(fā)出信號(hào)。

隨后，正向電磁離合器4斷電，正向摩擦輪2與主軸3脫離傳動(dòng)關(guān)系；換向控制器22控制移位電動(dòng)機(jī)20反轉(zhuǎn)，滑臺(tái)帶動(dòng)凸輪槽板16向右移動(dòng)，導(dǎo)桿滾子14沿凸輪槽下降到下工作位。導(dǎo)桿12在滑動(dòng)導(dǎo)套10中向下滑動(dòng)，調(diào)節(jié)螺母13松弛彈簧11對機(jī)架9的壓力，兩摩擦輪2、8脫離或只輕微接觸。

移位電動(dòng)機(jī)20繼續(xù)反轉(zhuǎn)，凸輪槽板的左緩沖墊18通過機(jī)架導(dǎo)桿12、滑動(dòng)導(dǎo)套10、轉(zhuǎn)換裝置機(jī)架9、軸承座6、傳動(dòng)主軸3帶動(dòng)兩摩擦輪向右移動(dòng)，直到反向摩擦輪8接近摩擦盤1的右側(cè)半徑最大處，對應(yīng)行程開關(guān)動(dòng)作，移位電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

隨后，圓柱轉(zhuǎn)子的電磁制動(dòng)器29對轉(zhuǎn)子剎車，并在動(dòng)作完成后撤除剎車信號(hào)。

隨后，移位電動(dòng)機(jī)20正轉(zhuǎn)，同前述，導(dǎo)桿滾子14進(jìn)入凸輪槽板16上槽的上工作位，導(dǎo)桿在滑動(dòng)導(dǎo)套10內(nèi)向上移動(dòng)，并通過其上的調(diào)節(jié)螺母13壓縮加壓彈簧11，加大兩摩擦輪與摩擦盤之間的接觸應(yīng)力，提高摩擦力。

隨后，反向電磁離合器7通電，主軸3與反向摩擦輪8的運(yùn)動(dòng)關(guān)系接通，蓄能飛輪通過反向摩擦輪把轉(zhuǎn)動(dòng)能量反向輸送給圓柱轉(zhuǎn)子。由于反向摩擦輪在摩擦盤的外緣處開始接觸傳遞，轉(zhuǎn)子獲得低速啟動(dòng)和較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

移位電動(dòng)機(jī)20繼續(xù)正轉(zhuǎn)，反向摩擦輪8向摩擦盤1小半徑處移動(dòng)。隨著傳動(dòng)比逐漸加大以及蓄能飛輪逐漸把轉(zhuǎn)動(dòng)能量反向傳遞給轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速緩慢提高的同時(shí)反向摩擦輪的轉(zhuǎn)速緩慢減低，當(dāng)對應(yīng)行程開關(guān)動(dòng)作時(shí)，反向電磁離合器7斷電，反向摩擦輪8與主軸3脫離傳動(dòng)關(guān)系。

隨后，移位電動(dòng)機(jī)20反轉(zhuǎn)，兩摩擦輪與摩擦盤脫離接觸并向右移動(dòng)，直到反轉(zhuǎn)摩擦輪8運(yùn)行到對應(yīng)摩擦輪1的右邊外緣，正向摩擦輪2對應(yīng)摩擦輪1左邊半徑較小處(圖1所示位置)，對應(yīng)行程開關(guān)動(dòng)作，移位電動(dòng)機(jī)20停止，轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換裝置返回初始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。

此時(shí)能量轉(zhuǎn)換裝置完成了圓柱轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)換向中能量的轉(zhuǎn)換工作，轉(zhuǎn)子由此獲得了反向轉(zhuǎn)動(dòng)的初始轉(zhuǎn)速，其后，轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)28進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子能在消耗較小能量的前提下獲得要求的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

以上對本發(fā)明所提供的一種垂直軸風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。