[发明专利]新型风力发电一体机及基于其的边坡检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电一体机，尤其适合于为高速公路边坡检测节点供电的新型风力发电一体机。

背景技术

随着无线传感器网络和物联网的发展，分布式节点的供电问题成为一个难题。目前使用较多的是电池，但电池的电量有限，电池寿命成为节点寿命的瓶颈；同时节点携带的化学电池引起的二次污染势必成为环境的重大威胁。因此，利用实现可再生能源为分布式节点供电成为一个重要的研究课题。

本发明重点关注可再生能源中的风能为分布式节点供电。对一些以较高速度运行的物体，如飞鸟和汽车等，可利用依附其上风力发电装置为用于科学研究或跟踪侦查的分布式节点提供稳定的风源。本发明设想的一种情况是监测高速公路边的山体滑坡。山区高速公路面临着山体滑坡的危险。在高速公路边安装小型风力发电装置，当高速行车通过带动较高速运动的气流，推动风力发电装置工作，为边坡监测节点供电进行山体滑坡检测。

传统风力发电装置通常由风扇、变速器和发电机组成。例如发明专利200680021096.3，由风扇带动转轴转动，并通过行星齿轮变速后用发电机发电。再如发明专利200680016461.1把垂直轴风扇安装在3个环状结构上，风扇旋转时环旋转并带动交流发电机发电。传统的风力发电机其用途一般是提供电力，甚至可并网发电，而其体积一般也较大。而在无线传感器节点和分布式小系统中一般功耗较小，也要求供电系统的体积较小，故传统风力发电机不适宜直接移植到为无线传感器网络和分布式小系统供电。

为实现风力发电装置的小型化可以考虑将风扇和发电机合为一体，成为风力发电一体机。发明专利201010118580.6或者实用新型专利201020125286.3设计了一种具有带线圈扇叶的风力发电一体机；发明专利201010119356.9或者实用新型专利201020125302.9设计了一种软磁体扇叶风力发电一体机；发明专利201010119339.5或者实用新型专利201020125290.X设计了一种永磁体扇叶风力发电一体机；发明专利201010119337.6或者实用新型专利201020125288.2设计了一种风力发电一体机。但上述风力发电一体机加工制作较为困难。第一，所有上述风力发电一体机均有塑料外壳，需专门开模制造。第二，除永磁体扇叶风力发电一体机外，其他风力发电一体机需在扇盖和扇座上安装永磁体，结构不紧凑。第三，永磁体扇叶风力发电一体机要求用永磁材料制作风扇，加工成型工艺困难，成型后充磁困难。第四，发明专利201010119356.9或者实用新型专利201020125302.9的软磁体扇叶风力发电一体机有导磁构件，结构不紧凑。第五，发明专利201010118580.6或者实用新型专利201020125286.3中的带线圈扇叶的风力发电一体机，叶片结构过于复杂，永磁体制作较难。第六，发明专利201010119337.6或者实用新型专利201020125288.2中的风力发电一体机，永磁体成型困难，安装要求高。

综上所述，需要设计一种尺寸小、结构紧凑、便于制作的风力发电一体机，并应用于利用行车气流进行高速公路边坡监测系统。

发明内容

本发明要提供一种尺寸小、结构紧凑、便于制作的新型风力发电一体机，并利用行车气流为布置高速公路边的新型风力发电一体机提供较强风力并发电，为高速公路边坡检测系统供电，防止山体滑坡对高速公路行车造成严重灾难。

新型风力发电一体机，其特征在于：包括一垂直轴风扇，所述垂直轴风扇的轴设置在上部的扇盖和下部的扇座之间，所述扇盖和扇座四角之间均安装有方柱体，所述方柱体是永磁体材料，其靠近扇盖端是N极，其靠近扇座端是S极；所述方柱体外套设有非磁性材料的护套；所述扇盖、扇座和垂直轴风扇的扇叶均是软磁体材料；所述扇盖和扇座的内侧各开有数个凹槽，所述凹槽内设有线圈；所述垂直轴风扇的扇叶的上、下两端分别设有扇叶上缘、扇叶下缘；所述扇盖、扇座分别与扇叶上缘、扇叶下缘之间有气隙，所述方柱体上的N极端、扇盖、扇盖与扇叶上缘之间的气隙、扇叶、扇叶下缘与扇座之间的气隙、扇座、方柱体上的S极端再回到方柱体上的N极端可形成数个闭合主磁路。

进一步，所述方柱体通过螺母和螺栓固定在扇盖和扇座之间。