小型垂直轴风力发电机的设计.doc

1、小型垂直轴风力发电机的设计摘 要随着科技的发展，电器设备在家庭生活中变的越来越重要了，电能消耗也与日俱增,同时国内环境问题也越来越严重，成为了社会热点，其中就包括清洁能源。激烈的矛盾促使我们去寻找获取新能源的新出路，通过国家风能专业科学家不懈的努力，也取得了一些不错的效益。垂直轴小型风力发电机发电效率高、噪声低、启动扭矩小、成本低廉，有望普及到家庭，在缓解能源危机、清洁能源的问题上，前景一片美好。本文介绍了一种小型垂直轴风力发电系统的设计方案，通过对垂直轴小型风力发电机的细节改进，改变市场上风力发电机电机易坏而维修不便的缺点，设计出发电机安装在地面上的一款风力发电机，并简要介绍其控制电路、选择

2、蓄电池型号。普及垂直轴小型风力发电机做再次的铺垫研究，进而为缓解能源危机、清洁能源尽一份力。 关键词：电能；风力发电机；垂直轴；能源；设计；Small vertical axis wind turbinedesignAbstract: With the development of science and technology, electric equipment becomes more and more important in family life. Electric energy consumption also grows day by day. Meanwhile, now t

3、he international environment problem is also more and more serious. It is a social hot spot, including clean energy. The fierce conflict prompted us to find new ways to acquire new energy. Through the untiring efforts of all countries, we already have made some good benefits. With small vertical axi

4、s wind generator power generator, it has the advantages of efficiency, low noise, low start torque, low cost, and is expected to spread to the families, to alleviate the energy crisis, to realize clean energy. This paper use achievements of the past as the reference, improving the structure of small

5、 vertical axis wind generator, changing the wind generator bad faults of motor maintenance inconvenient on the market. This design installed generator on the ground, and complete the set of equipment design, to do matting of the popularization of small vertical axis wind generators, and then to do r

6、elieve the energy crisis, to do realize clean energy a bit contribution. Keywords: Electric power, wind generator, vertical axis, Energy, Design目 录中文摘要、关键词 1英文摘要、关键词 2前 言 3第一章 概述5（一） 风力发电机的现状与展望 5（二）开发利用风能的动因 6（三）风力发电的原理和特点 .7第二章 风力发电机的原理及其结构 . 7（一）垂直轴风力发电机工作原理 . .8（二）小型风力发电机的结构 .9（三）风力机的功率 .10第三章 垂

7、直轴小型风力发电机的总体设计 .10（一）风力机的种类及选择 .10（二）叶片的选择 .12（三）垂直轴风力机风能学和空气动力学 .14第四章 电气设计部分.17（一） 基本原理 .17（三） 传动系统结构设计及计算 .20第五章 小型风力发电机调向调速原理及其安装.27（一）小型风力发电机的调向调速原理 .27（二）小型风力发电机在地面上的安装 .27结论 .29设计总结 .30参考文献 .31致 谢 .32前 言当前火力发电仍然是主要的发电方式，其高污染高能耗正一步步吞噬着地球脆弱的生态环境，地球急需一种环保高效的可再生能源来替代火力发电。与此同时，随着家用电器不断的增加，家庭用电也越来越

8、大，家庭对用电的需求也与日俱增。社会对电能的需求量增加了，这已经给政府带来了巨大的压力。风力发电机应允而生，风力发电既节能又无消耗。它不需要燃料就可以源源不断地产生能源，建好之后除了日常的维护费用外几乎不需要其他费用支持。风力发电的用法很多，既可以并网使用也可以离网使用，可以同太阳能一起使用，也可以单独构成大型风力发电厂。 传统燃烧煤炭来蒸汽发电，暂时解决了能源的危机，却不符合清洁能源的要求，不符合社会发展的趋势，它必然被可再生能源发电取代。而风力发电是具有大规模发展潜力的可再生能源，风力发电可以有效利用的风速范围为320mPs,最适宜的风速范围是68mPs,地球上蕴有风能约为2.74万亿kW

9、,可利用的风能约为200亿kW,装机容量可达10TW,每年可发出电力13PWh。地球上的风能资源是地球上水能资源的10倍,已经利用的不足千分之一。在技术上全球风能资源是整个世界预期电力需求的2倍,也就是说,只要利用地球上50%的风能资源就能满足全球能源。 中国幅员辽阔，海岸线长，风能资源丰富，及其适合发展风能发电。在20世纪80年代后期和2004-2005年，中国气象局分别组织了第二次和第三次全国风能资源普查，得出中国陆地10m高度层风能资源的理论值，可开发储量分别为32.26亿kW和43.5亿kW、技术可开发量分别为2.53亿kW和2.97亿kW的结论。此外，2003-2005年联合国环境规

10、划署组织国际研究机构，采用数值模拟方法开展了风能资源评价的研究，得出中国陆地上离地面50m高度层风能资源技术可开发量可以达到14亿kW的结论。2006年国家气候中心也采用数值模拟方法对中国风能资源进行评价，得到的结果是：在不考虑青藏高原的情况下，全国陆地上离地面10m高度层风能资源技术可开发量为25.48亿kW，大大超过第三次全国风能资源普查的数据。 风力机的种类千奇百怪，设计思路五花八门，充分发挥了人类丰富的想象力和创造力，按轴的方向分有水平轴风力机、垂直轴风力机，按驱动方式分有升力型和阻力型等等。虽然目前世界各地的大部分风场所用的风力机为水平轴的，但由于垂直轴风力机，尤其提到达里厄型风力机

11、，有着优越的空气动力性能，提高了效率，并且很大程度降低了造价，所以近年来广泛受到各国研究人员的关注。垂直轴风力机的旋转半径可以小至一两米，也可以大到数十米，发电风速范围比较广。垂直轴风力发电机组还具有高效、无噪声等特点,应用领域十分宽广，对于推广到农村城市具有极其重要的意义，这就像推广普及家用电器一样，一旦落实到家庭，它将直接、有效的缓解能源危机，而且符合清洁能源的社会趋势，而且也家庭也带来了极大的方便，甚至还能降低家庭的开支，各方面前景看好。 本文的新型垂直轴小型风力发电机的研究，改善了市场上垂直轴小型风力发电机电机容易坏，而维修要爬到设备顶部高空，不方便又危险的缺点，使垂直轴小型风力发电机

12、更加贴近百姓生活，为垂直轴风力发电机的推广普及进程做进一步的铺垫，以提高国产垂直轴风力发电机的技术水平，提高垂直轴风力发电机的技术含量和产品档次，增加国内企业的出口创汇能力，促进我省垂直轴风力发电机产业的发展。第一章 概述风电是风能发电或者风力发电的简称。属于可再生能源，清洁能源。风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障，世界各国纷纷采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展，我国风电技术装备行业已经取得较大成绩，金风、华锐等一批代表国际水平的风电装备制造企业

13、是中国风电发展的生力军，据统计2010年末我国风电装机容量跃居世界第一。（一） 风力发电机的现状与展望全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计约53106亿kWh /年。作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。近20年来风电技术有了巨大的进步，发展速度惊人。而风能售价也已能为电力用户所承受，一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到22.5美分/kWh，此售价使得美国家庭有25%的电力可以通过购买风电获得。2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了风力12关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图的报告，“风力12%”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。按照风电目前的发展趋势，预计20082012年期间装机容量增长率为20%，以后到2015年期间为15%，20172020年期间为10%。其推算的结果2010年风电装机1.98亿KW，风电电量0.43