一种垂直轴风力发电机结构设计

作者：王辉

作者单位：大连工业大学机械与自动化学院,辽宁,大连,116034

刊名：

科技信息

英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

年，卷(期)：2010(21)

参考文献(4条)

1.赵继华旋流式立轴风力机运行原理及特性[期刊论文]-可再生能源 2002(04)

2.张富昌几种新式立轴风力机设计方案 1998(09)

3.张国铭论兆瓦级垂直轴风力发电机的合理性 2001(04)

4.熊礼俭风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册本文链接：https://www.360docs.net/doc/da6957477.html,/Periodical_kjxx201021393.aspx

垂直轴风力发电机研究报告

垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360 度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。 ⑥水平轴风力发电机组翼片的尖速比高，一般在5～7左右，在这样的高速下翼片切割气流将产生很大的气动噪音，导致噪声污染。垂直轴风力机翼片的尖速比较水平轴的要小的多，这样的低转速基本上不产生气动噪音，无噪音带来的好处是显而易见的，以前因为噪音问题不能应用风力发电机的场合(城市公共设

阻力型垂直轴风力发电机

阻力型垂直轴风力发电机概述早在1300多年前，中国就已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来灌溉，如下图所示，它是由8个风帆组成的风轮。而在1000年前，波斯也建造了垂直轴的风车来带动他们磨谷的石磨。水平轴风力发电机最早出现在欧洲，要比垂直轴风力发电机晚很多年，所以垂直轴风力发电机可以称为所有风力发电机的先驱。而垂直轴风力发电机根据驱动力的不同又可以分为升力型和阻力型垂直轴风力发电机，本文主要介绍阻力型垂直轴风力发电机。 1.阻力型风力发电机的工作原理阻力型垂直轴风力发电机风轮的转轴周围，有一对或者若干个凹凸曲面的叶片，当它们处于不同方位时，相对于它的来风方向所受的推力F是不同的。风力作用于上述物体上的空气动力差别也很大。作用力F可表示为：F=1/2?ρ?S·V??C 其中ρ——空气密度，一般取1.25（kg/m?） S——风轮迎风面积 V——来流风速 C——空气动力系数以半球为例，当风吹到半球凹面一侧，c值为1.33，当风吹到半球凸面一侧时，c值为0.34。对于柱面，当风吹向凹面和凸面时，系数c分别为2.3和1.2。由于组成风轮的叶片不对称性和空气阻力的差异，风对风轮的作用就形成了绕转轴的驱动力偶，整个风轮随即转动。阻力型风力发电机的种类及其性能 1.杯式风速计是最简单的阻力型风力发电机。

https://www.360docs.net/doc/da6957477.html,fond风轮这是受到离心式风扇和水力机械中的banki涡轮启示而设计成的一种阻力推进型垂直轴风力发电机，它的名称是根据它的发明者——法国的lafond的名字而得名的。这种叶片形状的凹面及凸面在受到风力作用后，空气阻力系数差别很大，加上叶片在风里运转时，先使气流吹向一侧，然后运动着的叶片又使气流流向另一侧，这样就产生了一个附加驱动力矩，故这种风轮有较大的启动力矩，它在风速2.5M/s时就能正常起动运转，但是效率较低，能量输出大概是同样迎风面积的水平轴风力发电机的一半。 3.savonius（萨沃尼斯）式风轮（简称“s”轮）这种风力发电机是在1924年由芬兰工程师savonius发明的，并于1929年获得专利。这种风轮最初是专为帆船提供动力而设计的。它由两个半圆筒组成，其各自中心相错开一段距离。其中D为风轮直径，d为叶片直径，e为间隙。最早形式的结构其相对偏置量为：e/d=1/3。s型风轮是阻力型风力发电机。凹凸两叶片上，风的压力有一个差值，而其气流通过叶片时要转折180°，形成一对气动力偶。阻力型风轮的旋转速度都不会大于风速，也就是尖速比不会超过1。一般情况下，S型的尖速比在0.8和1之间，它的起动力矩大，所以气动性能好，

小型垂直轴风力发电机设计

小型垂直轴风力发电系统设计 [摘要]本文介绍了一种小型垂直轴风力发电系统的设计方案，本系统主要面向沿海高层建筑或边远地区用户。经过查阅大量文献资料结合必要的理论计算，系统采用四片NACA0012型叶片构成H型达里厄风力机，利用永磁直驱同步发电机将机械能转化为电能，经过电力电子电路对蓄电池进行充电。文中对主要支撑件和传动件进行了必要的结构校核，对所用的两个角接触球轴承进行了使用寿命校核。最后以垂直轴风轮和永磁直驱发电机为主要对象，用solidworks软件建立三维模型，设计风力发电系统主要零部件，并简要介绍其控制电路、选择蓄电池型号。 [关键字] 垂直轴风力发电机达里厄 NACA0012翼型

Design of the Vertical Axis Wind Turbine [Abstract]This is a design of a kind of vertical axis wind turbine which was used in removed rural area or highrise in seaside city based on related theories. By consulting reference sources and necessary mathematical operation,four NACA0012 air-foil blades were used as the compoments of the H-type Darrieus. The lead-acid bettery was charged by the electrical energy which was generated by a permanent magnet synchronous motor with the operation of power electronic circuits. In this article,some constructures such as the main suppoting parts and the angular contact ball bearings were vertified on the intensity and life. By using of the solidworks2006 software,every important part has a 3D model. We also design a control circuit and bettery breifly. [Keywords] Vertical axis Wind turbine Darrieus NACA0012 air-foil

垂直轴风力发电机设计

毕业设计（说明书） 2012 届题目垂直轴风力发电机设计专业机械设计制造及其自动化学生姓名╳╳╳ 学号指导教师╳╳╳ 论文字数完成日期湖州师范学院教务处印制

原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：

关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属湖州师范学院。本人完全了解湖州师范学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权湖州师范学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为湖州师范学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为湖州师范学院。论文作者签名：日期：指导老师签名：日期：

垂直轴风力发电机设计摘要：本次毕业设计主要是完成垂直轴风力发电机设计。风力发电现今发展飞速，其中小型发电机组以其设备简单、成本较低、风能利用率高、启动、制动性能好等优点，得到越来越多青睐。本论文主要介绍了小型风力发电机的机械结构部分，从独立型风力发电机组的构成特点、运行特点、保护措施等各方面，介绍了实现机组无人值守全自动运行的设计思想和实施办法。本设计利用机电一体化设计使整个系统组成简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，应用前景广阔。关键词：垂直轴，风力发电机，设计

垂直轴风力发电机

垂直轴风力发电机增加概述及概述图片垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。目录垂直轴风力发电机的分类垂直轴风力发电机发展风力发电设备行业的发展新型垂直轴风力发电机（H型）一、技术原理二、功率特性三、结构附：现有垂直轴风力发电电源比较：垂直轴风力发电机的特点现状垂直轴风力发电机的分类垂直轴风力发电机发展风力发电设备行业的发展新型垂直轴风力发电机（H型）一、技术原理二、功率特性三、结构附：现有垂直轴风力发电电源比较：垂直轴风力发电机的特点现状展开编辑本段垂直轴风力发电机的分类尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置；S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。达里厄式风轮是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。在20世纪70年代，加拿大国家科学研究院对此进行了大量的研究，现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。现在有多种达里厄式风力发电机，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。这些风轮可以设计成单叶片，双叶片，三叶片或者多叶片。其他形式的垂直轴风力发电机有马格努斯效应风轮，他由自旋的圆柱体组成，当它在气流中工作时，产生的移动力是由于马格努斯效应引起的，其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔，通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流，以增加速度，偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料，是水平气流变成垂直方向的气流。编辑本段垂直轴风力发电机发展垂直轴风力发电机——使风电建筑一体化成为可能风力发电和太阳能发电一样，最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品，因而在最初发展并不是很快。到了上个世纪二、三十年代，全球经济危机带来的能源紧张，让世界各国的专家想到了以风力发电作为补充能源的可行性。第二次世界大战后，各国纷纷进行研究，由于当时的技术水

风帆式垂直轴风力发电机投资项目预算报告

风帆式垂直轴风力发电机投资项目预算报告规划设计 / 投资分析

一、预算编制说明本预算报告是xxx科技公司本着谨慎性的原则，结合市场和业务拓展计划，在公司预算的基础上，按合并报表要求编制的，预算报告所选用的会计政策在各重要方面均与本公司实际采用的相关会计政策一致。本预算周期为5年，即2019-2023年。二、公司基本情况（一）公司概况在本着“质量第一，信誉至上”的经营宗旨，高瞻远瞩的经营方针，不断创新，全面提升产品品牌特色及服务内涵，强化公司形象，立志成为全国知名的产品供应商。公司紧跟市场动态，不断提升企业市场竞争力。基于大数据分析考虑用户多样化需求，以此为基础制定相应服务策略的市场及经营体系，并综合考虑用户端消费特征，打造综合服务体系。公司注重建设、培养人才梯队，与众多高校建立了良好的校企合作关系，学校为企业输入满足不同岗位需求的技术人员，达到企业人才吸收、培养和校企互惠的效果。公司筹建了实习培训基地，帮助学校优化教学科目，并从公司内部选拔优秀员工为学生授课，让学生亲身参与实践工作。在此过程中，公司直接从实习基地选拔优秀人才，为公司长期的业务发展输送稳定可靠的人才队伍。公司的良好人才梯队和人才优势使得本次募投项目具备扎实的人力资源基础。

（二）公司经济指标分析 2018年xxx集团实现营业收入30186.87万元，同比增长23.29%（5703.38万元）。其中，主营业务收入为27415.56万元，占营业总收入的90.82%。 2018年营收情况一览表

根据初步统计测算，2018年公司实现利润总额7377.57万元，较2017年同期相比增长897.57万元，增长率13.85%；实现净利润5533.18万元，较2017年同期相比增长1073.02万元，增长率24.06%。 2018年主要经济指标三、基本假设

垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机对比

垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。中国风力装机容量达到1000万千瓦的速度令人惊叹。如果中国能够利用其土地上大约30亿千瓦的风能的话，将能够满足几乎所有中国当前的电力需求，短时期内这是不可能的，不过中国有可能将2020年风电总装机目标由3000万千瓦调高至1亿千瓦。在国际效率标准下运行的话，这能够满足5%的中国电力需求，并且使中国成为世界最大的风能发电国，只要中国采取更进取而有理智的方针，就能最大限度地利用其国家的风能。当然风能的利用离不开风力发电机，风力发电机的品质和价格成为了人们关注的焦点。当前风力发电机有两种形式：1 水平轴风力发电机（大、中、小型）；2 垂直轴风力发电机（大、中、小型）。水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。由于转速的降低，大大提高了风机的稳定性，没有噪音，启动风速低等优点，使其更适合在人们居住的地方安装，提高了风力发电机的使用范围。参数对比：序号性能水平轴风力发电机垂直轴风力发电机 1 发电效率50-60% 70%以上 2 电磁干扰（碳刷）有无 3 对风转向机构有无 1

(完整word版)风电文献综述报告

文献综述报告（2015届本科）学院：工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气2班姓名：张越学号：1127226 指导教师：谢嘉 2015年 6 月

小型风力发电系统研究与设计前言：随着近年来地球温室效应加重，传统化石燃料供应愈发紧张，人们开始进行新能源的寻找和开发。而风能作为一种无污染的可再生能源，其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使其在新能源领域脱颖而出。据研究，如果全球风能总量的1%被利用，那么世界3%的能源就可以被节省下来。风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。世界各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。而小型发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。 1 风力发电研究的背景和意义风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。清洁、高效成为能源生产和消费的主流，世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。从 20 世纪 90 年代开始，世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家，更需要开发利用风电技术。技术创新使风电技术日益成熟。目前，在发达国家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。一个重要原因是各国积极以科学的发展观，采取技术创新，使风电技术日益成熟。目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平，并成为当前世界风力发电的主力机型，兆瓦级的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。同时，在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术，有效地提高风力发电总体设计能力和水平，而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。技术进步使风电成本具有市场竞争能力。长期以来，人们以风电电价高于火电电价为由，一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义，忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大前景。近 10 年来，风电的电价呈快速下降的趋势，并且日趋接近常规发电的成本。世界风力发电能力每增加一倍，成本就下降 15%。按照这一规律计算，近几年的风电增长率一直保持在 30%以上，这就意味着每隔 30 个月左右，成本就会下降 15%。风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像

垂直轴风机发展趋势

垂直轴风力发电机的发展趋势和应用严　强,蒋超奇 (上海麟风风电设备有限公司,上海　200063) 摘　要:水平轴风力发电机组是目前市场的主流产品,随着计算机技术的发展,计算流体力学(CFD )的应用为垂直轴风力发电机的研究提供了基础。介绍了垂直轴风力发电机的技术发展趋势,指出垂直轴风力发电机具有比水平轴风力发电机更好的商业开发价值。垂直轴风力发电机组具有高效、无噪声等特点,除了风电场应用以外,结合其特点,还可以采用风/光互补方式,应用领域十分宽广。关键词:垂直轴;风力发电机;发展趋势中图分类号:T K83 文献标识码:B 1　引言提起风力发电机,人们常常联想起3个叶片的荷兰风车,通常被称为水平轴风机,也是目前技术最成熟、占据主流市场的产品。水平轴风机技术主要包括风轮(叶片)技术、发电机和传动技术、并网技术三大部分,后两部分技术已成熟,但由于在水平轴风机设计中,叶片除了靠叶素理论计算、设计外,还要靠经验对计算值进行修正。我国从20世纪80年代后期才进入风力发电机行业,技术的发展跟不上世界主流技术发展的步伐,目前还是靠引进、吸收、消化风轮(叶片)设计技术。我国水平轴风机的技术发展路线基本上是跟着国外的技术路线进行,而国外风电设备供应商在中国甚至在世界范围内,对风力发电机组及其部件的研发都申请了专利。我国一旦研制开发,进行大批量生产和销售的话,就会牵涉到知识产权问题,对风电设备产业未来的发展造成潜在的不利影响。风力发电机行业是个高度集中性的行业,风机市场排名前8位的企业占据了世界96%以上的市场份额[1],分别是丹麦Vestas 公司、德国Repower 公司和Enercon 公司、美国GE 公司、西班牙Gamesa 公司、印度suzlon 公司,等。至2006年底,中国进入或正在进入大型风机市场的厂商已超过20家[1,2],其中金风科技占据国内市场的26%(国外厂商占据70%的市场分额),其余企业瓜分剩余4%的市场。从企业的数量比较,中国的企业数量超过了全世界风机厂商数量的一倍以上,但均缺乏风力发电机主流机型的核心技术———风轮(叶片设计)技术。从风机产业现状看,这些企业绝大多数在进行低水平的重复建设。 2　垂直轴风机的技术发展趋势发电机的功率是扭矩和转速的乘积,由于水平轴风机的结构因素,决定了水平轴风机的风能利用率不会太高[3～5]。除了水平轴风机以外,还有转轴垂直于地面的风机,简称垂直轴风机。垂直轴风机的应用可以追溯到几千年前,人们利用垂直轴风机进行提水。但利用垂直轴进行发电的研究直到20世纪20年代后才开始,由于研究工具、方法的落后,结果导致认为垂直轴风机风能利用率不如水平轴风机[6],但制造工艺、成本低于水平轴风机的结论[6,7]。随着计算机技术的日新月异,计算流体力学(Comp utational Fluid Dynamics ,简称CFD )得到了飞速的发展,从最初的小扰动速势方程,到欧拉方程以及更加复杂的N -S 方程,尤其进入21世纪后,已经可以模拟动态下的复杂外形气流流动,这为垂直轴风机的研究提供了一个基础。传统的水平轴风力发电机叶片受其叶片特殊的非等截面结构限制,目前还不能用CFD 方法设计、计算,只能靠大量的经验来设计。对于H 型垂直轴风轮叶片,由于是等截面结构,已经可以用CFD 方法来设计,计算精度要高于叶素理论方法,因此,目前世界上研究垂直轴风机的机构也越来越多。 — 6 61—新型风力发电装置上海电力 2007年第2期

毕业设计方案——小型垂直轴风力发电系统

山东华宇职业技术学院高职毕业生毕业设计<论文）课题名称小型垂直轴风力发电系统设计专业机电一体化班级 09高职机电5班学号 20092080544 姓名张晟铭指导教师王爱玲

毕业设计<论文）任务书毕业设计<论文）题目：小型垂直轴风力发电系统设计专业：机电一体化专业姓名：张晟铭毕业设计<论文）工作起止时间：2018年10月——2018年11月毕业设计<论文）的内容要求： <1）本设计主要讨论大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题。 <2）大规模风电并网对稳定性的影响及风电机低电压穿越能力的问题。大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。 <3）本设计对大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定的问题进行了分析探讨, 并在此基础上提出了相关的技术解决措施。指导教师<签名）：年月日

毕业设计开题报告一、课题设计<论文）目的及意义风力发电是21世纪重要的绿色能源,也是化石能源的重要替代能源之一。加快发展风力发电,是世界许多国家解决能源可持续利用的重要举措。我国风电发展迅速,但同时也带来了大规模风电并网的问题。本设计主要讨论大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题。大规模风电并网对稳定性的影响及风电机低电压穿越能力的问题。大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。 1、培养学生综合运用理论知识，及独立分析原因。 2、根据风力发电机工作性能的要求，运用所学专业知识，学会制定故障诊断过程的能力。 3、培养学生学习和应用各种先进技术资料，特别是对风力发电的技术资料有一定的涉及，以便能掌握其故障诊断、检测的方法和步骤。 4、进一步增强自己独立分析问题、独立思考问题的基本能力，为今后工作打下良好的基础。二、课题设计<论文）提纲 1、对于风力发电机的结构和基本配置以及要求 2、风力发电机叶轮的基本运动流程 3、具体的实施步骤和应注意事项三、课题设计<论文）思路、方法及进度安排设计思路 1、查阅相技术资料，回顾并掌握专业理论知识。 2、结合目前科技成果，查阅了大量的相关资料，利用先进的技术，合理的方法，利用相关的专业知识，设计了这种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的风力发电系统。 3、完成小型垂直轴风力发电机的相关步骤和注意事项。 4、整理资料。进度安排

300W小型垂直轴风力发电机的设计

摘要为了解决日益严重的环境污染和能源危机的问题，开发了一种以风力的发动机。关键词：风力发电机小型风力发电机风力垂直轴

Abstract Key words：设计的300W小型垂直轴风力发电机，并设置了多种传感器，充分应用原发动机的电控系统，实现精确控制。 2．1 压力调节器压力调节器上装有压力传感器且与驾驶室内控制面板相连，这样在驾驶室内即可通过压力值了解风力的大小。在压力调节器前分别安装有加温器和过滤器。其中加温器是为了给风加热，以避免因风压力降低吸收热量而使压力调节器冻结。过滤器是为了滤除气体中的杂质，以避免减压器阀口被堵塞。风力压力调节器后连接电磁阀，当发动机出现故障或发动机熄火时，电磁阀自动切断风的供给。 2.2 气体流量阀气体流量阀可精确控制双风力工作状态下的风力流量。其内有一小容积室，与风力喷射器、风压力传感器和温度传感器相连，2个传感器分别测出容积室中风的压力和温度。中央控制器(ECU)将实测风压力与存储在ECU内的目标压力值相比较，根据二者的差值调整容积室的容积，保证确的风喷射量。风以1O～80 Mpa的喷射压力喷入时进气道内，与空气充分混合后进入气缸。风力喷射器的喷孔与空气的流向相反，使风与空气充分混合。 2.3 中央控制器 ECU是YC6108双风力发动机的控制核心，它接受8个传感器的信息，通过计算分析处理后，向空气风力控制器及气体流量阀等主要执行器发出指令，控制双风力状态下的空气量以及风力的流量，进而保证发动机的性能。ECU具有故障自诊断功能。当控制系统出现问时，ECU 自动记录错误信息，并将错误代码在控制面板上显示出来。它可自动记录风流量、空气流量风温度和压力、进气温度、进气压力等3O余个参数随时间变化的曲线，并进行分析。

垂直轴风力发电机研究报告

垂直轴风力发电机研究报告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。

垂直轴风力发电机结构研究进展

１００１－３９９７（　２０１１　）０８－００８４－０３垂直轴风力发电机结构研究进展陈兴华吴国庆曹阳茅靖峰张旭东张玉梅迟晓妮（南通大学机械工程学院江苏省风能应用技术工程中心，南通２２６０１９）Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ａｘｉｓ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ＣＨＥＮ　Ｘｉｎｇ－ｈｕａＷＵ　Ｇｕｏ－ｑｉｎｇＣＡＯ　ＹａｎｇＭＡＯ　Ｊｉｎｇ－ｆｅｎｇＺＨＡＮＧ　Ｘｕ－ｄｏｎｇＺＨＡＮＧ　Ｙｕ－ｍｅｉＣＨＩ　Ｘｉａｏ－ｎｉ［摘要］与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有结构对称、风能利用率高、噪音低等优点，有着较为广阔的市场前景。首先对垂直轴与水平轴风力机作了比较，分析了垂直轴风力发电机的特点，简要地概述了垂直轴风力机的先后发展，分别介绍了常见的萨渥纽斯阻力型、达里厄型及其变形结构等垂直轴风力机的结构，阐述了国内外学者对垂直轴风力机结构的研究现状，最后简要地分析了设计垂直轴风力机所面临的主要问题。垂直轴风力发电机；风力发电；聚能装置ＴＨ１２２；ＴＫ８９Ａ２０１０－１０－０７江苏省科技支撑计划项目（　ＢＥ２００８０７４），江苏省科技支撑计划项目（ＢＥ２００９０９０），南通大学研究生科技创新计划项目（ＹＫＣ０９０１１）万方数据

万方数据

＠＠［１］孙云峰，田德，王海宽，等．垂直轴风力发电机的发展概况及趋势［Ｊ］．农村牧区机械化，２００８（２）：４２－４４．＠＠［２］李岩．叶片重叠比对Ｓａｖｏｎｉｕｓ风力机性能的影响［Ｊ］．可再生能源，２００８，２６（３）：３１－３３．＠＠［３］田海姣，王铁龙，王颖．垂直轴风力发电机发展概述［Ｊ］．应用能源技术，２００６（１１）：２２－２７．＠＠［４］叶杭冶．风力发电机组的控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００７：１１－３３＠＠［５］梁昌鑫，贾廷纲，陈孝祺．国内外风电的现状和发展趋势［Ｊ］．上海电机学院学报，２００９，１２（１　）：７３－７７．＠＠［６］郎晓飞．高效垂直轴风力发电机：中国，２００６１００５２８９２．５［Ｐ　］．２００６－０８－１０［　２００８－０２－１３］．＠＠［７］严强．垂直轴风力发电机的叶片支持翼结构：中国，２００６１０１１７０１７．０［Ｐ］．２００６－１０－１１　［２００７－１０－１１］．＠＠［８］蒋超奇，严强．水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究［Ｊ］．上海电力，２００７（２）：１６３－１６５．万方数据

新型垂直轴风力发电机

新型垂直轴风力发电机 MUCE新型垂直轴风力发电机（H型）设计原理（参赛）针对目前众多网友对新型垂直轴风力发电机（H型）的设计原理比较感兴趣，特在此将部分设计原理以及技术指标作详细地阐述，希望能给各位朋友予以更深入地了解。最早的垂直轴风力发电机是一种圆弧形双叶片的结构（Φ型或称为达里厄），由于其受风面积小，相应的启动风速较高，一直未得到大力发展，我国也在前几年做了一些尝试，但效果始终不理想。针对一些朋友问及：为何当初采用Φ型设计而没有用现在这种H型结构？实际上，这和科技的发展特别是电脑的发展密切相关的，由于H型垂直轴风力发电机的设计需要非常大量的空气洞力学计算以及数字模拟计算，采用人工的方法计算一次至少需要几年的时间，而且不是一次计算就能得到正确的结果，所以在计算机还不是很发达的年代，人们根本无法完成这一设计构思。由于特殊应用场合的需要，2001年我国率先开始了这项研究，并且在以后两年的时间里不断对产品进行改进，在2003年初，产品走向成熟，并在海岛以及边疆大量采用以这种新型垂直轴风力发电机为主要设备的风光互补系统。目前，世界上主要以MUCE公司和日本某公司为该产品的主要研发和生产单位。 H型垂直轴风力发电机的技术原理：一、技术原理该技术采用空气洞力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；它用垂直直线4-5个叶片组成，由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。该技术原理根据空气片条理论，实际计算可选取垂直风机旋转轴的切面进行计算模型，按叶片实际尺寸，每个叶片的旋转轴心距离为N米；用CFD技术进行模拟气动系数计算，计算原理采用离散数字方法求解翼形断面的气动力，用网格方法对雷诺数流动涡量分布比较形成高雷诺数下对Navier-Stokes方程进行数字模拟计算的原理结果。采用稀土永磁材料发电的原理，配套与空气洞力学原理的风轮，采用直驱式结构进行旋转发电。

家用微型垂直轴风力发电机

家用微型垂直轴风力发电机如今大家都在关注新能源、清洁型能源，由于环境问题的日益严峻，人类必须面对的问题就是污染问题，我觉得污染问题的根源在于工业污染，几乎所有的污染都与能源有关，今天和大家一起探讨一下关于如何使用清洁型能源的话题。我们知道，地球上所有的能源都来源于太阳，包括我们正在使用的石油、煤炭、天然气，都是太阳能在时间上的积累，但这些能源并不是清洁型能源，都会带来污染。然而有很多能源确实彻彻底底的清洁型能源，比如太阳能、风能。我们今天来研究一下如何充分使用风能。这里介绍一种全新的可以方便安装在家庭的微型垂直轴风力发电机，可以为家庭补充电能，而且还可以作为家庭的装饰之用，真可谓是一举多得。首先，在这里介绍一下常见风力发电机的一些知识，风力发电机一般分为水平轴风力发电机；垂直轴阻力型风力发电机；垂直轴升力型风力发电机。在生活中，我们可以在户外看到一些矗立的很高的风车，它们便是风力发电机，不过，我们看到的风车，绝大部分属于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机很少见，升力型的垂直轴风力发电机就更少见了。（1）水平轴风力发电机（2）垂直轴风力发电机（3）垂直轴升力型风力发电机以上三种风力发电机，为目前最常见的风力发电装置，不过这些风电装置价格昂贵，并且不适合在家庭安装，尤其是在城市家庭，今天为大家介绍一种可以在家庭外墙壁安装的风力发电机，这种风力发电机具有结构简单、重量轻、发电效率高等優点。本套发电装置来源于市面上可以购买到的微型永磁小吊扇，一般在五金日杂商店就可以买到，如何判断小吊扇是永磁结构的呢，这里教大家一个简便方法，在不通电的状态下，用手转动扇叶，如果有一种顿挫感，那么这台吊扇的电机就是永磁电机，如果没有这种顿挫感，则不是永磁电机，不能用来做发电机。图4为永磁式的微型小吊扇，我们需要在这个小吊扇的基础上进行改装，首先需要拆掉扇叶，留下电机部分，我们要将这种轴流的扇叶改装成离心式，只有离心式结构的叶片才能够实现垂直轴发电机的工作方式。我们将原来的也拆拆下后。在原来的叶片位置安装实现设计好的连接器，如图5、图6所示：（5）（6）图6中黄色部分便为连接器，由于我们要做的是改装，因此必须对这些结构要提前设计要结构图及效果图，见下图7：

垂直轴磁悬浮风力发电机与水平轴风力发电机的对比

一、尚特光电公司简介：深圳尚特绿色能源股份有限公司，德国慕尼黑工业大学新能源技术、澳大利亚新南威尔士大学太阳能研究所、清华大学深圳低碳节能研究院合作伙伴，是一家专门从事太阳能、风能发电与控制技术研发、生产、销售、服务为一体的高新科技企业，凝聚着一批国际新能源领域顶尖的科研人才，拥有多项国家发明专利，公司组织机构完善，管理严格，已建立完善的品质管理体系，顺利通过了ISO09001: 2008质量管理体系认证和产品的CE、ROSH、UL认证等。核心技术为：磁悬浮风力发电与控制技术、跟踪式太阳能发电系统、高倍聚光太阳能发电系统、风光互补发电与控制系统；产品广泛应用于城市、农村道路照明，家庭别墅、通信基站、交通监控、部队边防用电等中小离网型发电站，以及大型光伏并网发电站等，其中磁悬浮风力发电机能微风启动、轻风发电，解决了世界大部分低风速地区无法发电的技术难题，太阳能跟踪式发电系统比固定式的太阳能发电系统提高40～80%的发电量，高倍聚光太阳能发电系统比固定式的太阳能发电系统提高80～150%的发电量，大大降低了中大型光伏发电厂的发电成本，是目前世界上领先的第三代太阳能发电技术。尚特不仅提供高品质的追日式太阳能跟踪系统、磁悬浮风力发电机、控制与逆变器等系列产品，同时在太阳能、风能项目的立项咨询、方案设计、施工安装、运行维护方面提供国际化高水准的强大服务团队，服务于全球商用或民用光伏电站建设和各类太阳能、风能应用项目的咨询、设计、系统集成、工程承包等一站式解决方案，保证产品长期稳定运行、最大限度降低用户的建设与维护成本。 “为人类能源可持续发展提供专业高效的解决方案”，一直是尚特的崇高使命；“精益求精、诚臻服务”始终是尚特对客户的永久承诺，我们也必将长期置身于清洁能源技术应用的领先行列，引领绿色节能时代的革命! 二、SUNTOP产品技术特点 ·SUNTOP磁悬浮微风发电机由深圳尚特绿色能源有限公司与德国幕尼黑工业大学历时四年共同研发创造，技术处于世界领先地位，并在全球范围内申请多项专利。 ·SUNTOP磁悬浮微风发电机集磁悬浮技术、电机工程、动力机械、航空大气工程、外观设计、实用设计、风洞测验、电脑模拟分式等学科于一体，采用轻型铝合金、钛金、不锈钢紧固件等轻型特殊材料制造。 ·SUNTOP磁悬浮风力发电机，由磁悬浮风力发电电机、垂直式万向受风装置（风叶）与法兰组成。（一）、电机部分工作原理是：采用磁悬浮技术理论、将电机线圈悬浮于一定的空间，在没有任何机械摩擦阻力以及在风力驱动作用下，使电机转动并切割磁力线发出三相交流电；电机外壳由高强度铝合金模具成型，转动轴材料为不锈钢，电机内部由定子、外转子、磁缸、稀土磁铁、高纯度铜线圈，通过磁悬浮技术组合而成。

垂直轴风力发电机

垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。垂直轴风力发电机（vertical axis wind turbine VAWT）从分类来说，主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。 1.阻力型风力发电机的工作原理阻力型垂直轴风力发电机风轮的转轴周围，有一对或者若干个凹凸曲面的叶片，当它们处于不同方位时，相对于它的来风方向所受的推力F是不同的。风力作用于上述物体上的空气动力差别也很大。作用力F可表示为： F=1/2?ρ?S·V??C 其中ρ——空气密度，一般取1.25（kg/m?） S——风轮迎风面积 V——来流风速 C——空气动力系数以半球为例，当风吹到半球凹面一侧，c值为1.33，当风吹到半球凸面一侧时，c值为0.34。对于柱面，当风吹向凹面和凸面时，系数c分别为2.3和1.2。由于组成风轮的叶片不对称性和空气阻力的差异，风对风轮的作用就形成了绕转轴的驱动力偶，整个风轮随即转动。 2.升力型垂直轴风力发电机原理在下面图中列举了从0度到315度八个位置的叶片，风从左边进入，浅蓝色的矢量v是风速、绿色的矢量u是叶片圆周运动的线速度反向（即无风时叶片感受到的气流速度）、蓝色的矢量w是叶片感受到的合成气流速度（即相对风速）、紫色的矢量L是叶片受到的升力。我们分析一下叶片在这八个角度的受力情况，在90度与270度的位置，相对风速不产生升力，在其它六个位置上叶片受到的升力均能在运动方向产生转矩力，这也是达里厄风力机能在风力下旋转的道理。实际上情况要复杂得多，前面分析图是理想状态，是在理想的叶尖速比与没有叶片的阻力时的状态。叶片推动风轮旋转的转矩力是升力与阻力的合成力在叶片前进方向的分力。我们取315度时的情况分析一下有阻力的情况，图中黑色的矢量D为叶片受到的阻力，棕色的矢量F是升力L与阻力D的合成力，该力在叶片前进方向的分力M才是实际的转矩力，显然此时的转矩力明显小于理想状况。而且在180度与270度附近的角度内，升力与阻力的合成力产生的是反向转矩力。

垂直轴风力机

垂直轴风力发电机垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。垂直轴风力发电机的分类尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置；S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。达里厄式风轮是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。在20世纪70年代，加拿大国家科学研究院对此进行了大量的研究，现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。现在有多种达里厄式风力发电机，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。这些风轮可以设计成单叶片，双叶片，三叶片或者多叶片。其他形式的垂直轴风力发电机有马格努斯效应风轮，他由自旋的圆柱体组成，当它在气流中工作时，产生的移动力是由于马格努斯效应引起的，其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔，通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流，以增加速度，偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料，是水平气流变成垂直方向的气流。垂直轴风力发电机发展垂直轴风力发电机--使风电建筑一体化成为可能风力发电和太阳能发电一样，最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品，因而在最初发展并不是很快。到了上个世纪二、三十年代，全球经济危机带来的能源紧张，让世界各国的专家想到了以风力发电作为补充能源的可行性。第二次世界大战后，各国纷纷进行研究，由于当时的技术水平较差，启动风速要求较高，发电噪音也很大，所以只能将风力发电机放在人迹罕至的地方或风力较大的地方。设备也是往大型风力发电机发展，专门建设大型风力发电场，由于水平轴风力发电机的特性，小型风力发电在相当长的时间里未得到较好的发展。现在，各个发达国家均大力发展新能源产业，而太阳能一直是新能源商业化的首选，因为太阳能的设置地点较灵活，不会产生噪音，可以和建筑进行一体化设计。而风力发电较太阳能而言，它的成本优势明显，如何使得风力发电和建筑进行一体化设计、在建筑周围设置小型风力发电机而又不影响人的生活质量，这成为了欧美一些国家研究的焦点！ 2001年我国率先开始了新型垂直轴风力发电机的研究，由部队牵头，MUCE为研发主体，西安军电、西安交大、同济大学、复旦大学等高校的多位专家配合，在短短的一年时间里就生产出了世界上首台MUCE新型垂直轴风力发电机。并在5年不到的时间里将功率扩展至200W--100KW，处于世界领先地位。世界上其他国家也都进行了新型垂直轴风力发电机的研制，日本在2002年初开始研究，2003年初产品投放市场，功率在0.5--30KW之间。美国、英国、德国、奥地利、韩国等国家也都在去年已生产出样机，准备投入规模化生产，目前功率都在10KW以内。诚远牌垂直轴风力发电机，是一种将风能转变为机械能，再转变为电能的低转速风力发电机。利用风力发电，向蓄电池充电蓄存电能。诚远风力发电机采用了永磁悬浮技术和自动迎风护罩式相结合的专利技术，低风速启动，无噪音,为静音式风力发电机。比同类型风力发电机效率高于10-30%。它普遍适用于风能条件好，远离电网，或电网不正常的地区，供