[發明專利]永磁體扇葉風力發電一體機

有效

• 申請號: 201010119339.5
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN101782044A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 何熊熊;張端;郭慧賢
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02K7/18
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及一種風力發電一體機，尤其是適用于無線傳感器網絡和分 布式小系統的永磁體扇葉風力發電一體機。

背景技術

隨著無線傳感器網絡、分布式小系統和互聯網的產生和發展，分散于 各處并組成上述系統的節點的供電問題成為一個難題。這些節點一般需要 有各自獨立的供電裝置，使用較多的是電池。但電池的電量有限，對無線 傳感器節點即使采用了低功耗設計，一般也只能維持數月，電池的壽命成 為節點壽命的瓶頸；同時無線傳感器節點大多不回收，所以節點攜帶的化 學電池引起的二次污染勢必成為環境的重大威脅。因此，利用新能源給無 線傳感器節點供電勢在必行。

對一些運動物體，如飛行中的鳥類和行進中的汽車，可為依附其上的 用于科學研究或跟蹤偵查等目的無線傳感器網絡節點提供穩定的風源。另 一種情況是使用自然風能或與太陽能等其他可再生能源配合為無線傳感器 網絡節點提供能源。傳統風力發電裝置通常由風扇、變速器和發電機組成。 例如發明專利200680021096.3，由風扇帶動轉軸轉動，并通過行星齒輪變 速后用發電機發電。再如發明專利200680016461.1把垂直軸風扇安裝在3 個環狀結構上，風扇旋轉時環旋轉并帶動交流發電機發電。傳統的風力發 電機其用途一般是提供電力，甚至可并網發電，而其體積一般也較大。而 在無線傳感器節點和分布式小系統中一般功耗較小，但要求供電系統的體 積較小，故傳統風力發電機不適宜直接移植到為無線傳感器網絡和分布式 小系統供電。

發明內容

本發明要解決傳統風力發電機不適宜為無線傳感器網絡和分布式小系 統供電的問題，提供了一種適宜為無線傳感器網絡和分布式小系統供電的 永磁體扇葉風力發電一體機。

永磁體扇葉風力發電一體機，其特征在于：包括一永磁材料的垂直軸 風扇，所述垂直軸風扇的軸設置在上部的扇蓋和下部的扇座之間，所述扇 蓋上的四壁是鏤空的，所述扇蓋和扇座內側均設有由第一軟磁體與第二軟 磁體組成的環形結構，所述環形結構向內設有鋸齒形葉片，所述第一軟磁 體、第二軟磁體均在扇蓋和扇座的二個角方向上向外凸出并上下延伸將磁 路導通；所述垂直軸風扇的扇葉的上、下兩端極性相異，所述扇葉上設有 線圈，所述扇葉的上、下兩端分別設有平行于第一軟磁體和第二軟磁體內 側面的扇葉上緣、扇葉下緣，所述扇葉上、下緣的形狀與鋸齒形葉片的形 狀相同；所述第一軟磁體、第二軟磁體分別與扇葉上緣、扇葉下緣之間有 氣隙，所述扇葉、氣隙、扇蓋上環形結構的鋸齒形葉片、扇座上環形結構 的鋸齒形葉片、氣隙、扇葉可形成一個閉合主磁路。

本發明考慮到無線傳感器節點一般要求體積較小，因此提出一種將風 扇與發電裝置一體化的設計，使風扇本身成為發電裝置的一部分，從而較 大幅度地減小發電裝置的體積。另一方面，風力發電裝置產生的電動勢不 宜過低，否則不能為發電機后面的電路提供足夠的能源；而從發電機的原 理看，單就發電裝置來說為產生較高電動勢希望發電裝置有較大尺寸或轉 子的旋轉速度較高。轉子旋轉速度高要求自然風速較高或運動物體速度較 快，均非發電裝置本身可以干預的因素；但風扇和發電裝置的一體化使發 電裝置尺寸相對地達到其可以達到的最大程度，從而提高所產生的電動勢。

本發明中采用了垂直軸風扇，垂直軸風扇能夠利用各個方向的風能， 同時使得該裝置的安裝位置、方向和精度上比較自由。可以將本發明作為 無線傳感節點的一部分，其產生的電能可用于為無線傳感器提供能量。

本發明將風扇與發電裝置合為一體，其結構與一般風扇有較大區別。 下面陳述本發明的設計特點。