垂直轴风力发电机的设计与实现
垂直轴风力发电机的设计与实现
随着能源需求的不断增长和对环境保护意识的增强，新能源的开发和利用逐渐成为人们关注的热点。其中，风能作为一种清洁、可再生资源，得到了越来越多的关注和重视。风力发电机作为利用风能的主要设备之一，不断进行着技术革新和创新。其中，垂直轴风力发电机的出现，为风能的利用带来了新的思路和技术路线。
一、垂直轴风力发电机的优点
相较于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具备以下优点：
1.更加适合复杂地形和城市环境。由于垂直轴叶片朝向不固定，而且发电机自重轻，可以更好地适应复杂的风场环境和城市建筑群丛。
2.性能更加稳定。垂直轴风力发电机在不同风速下，发电效率均能保持在较高的水平，稳定性更好。
3.维护成本更低。由于垂直轴风力发电机拥有更少的部件，并且更方便进行维护、更换，因此维护成本更低。
二、1.叶片设计
垂直轴风力发电机的叶片设计主要考虑叶片的形状、倾斜角度、长度等因素。一般来说，叶片应当尽可能长，以增加风能利用率，并且采用气动优化技术对叶片进行设计，以保证更好的风能利用效率。
2.轴承设计
垂直轴风力发电机的轴承设计需要考虑到机组旋转过程中的扭矩、径向载荷、轴向载荷等因素，以保证其稳定性和可靠性。同时，采用高强度材料和关键部件的精密加工技术，以确保轴承的耐用性和可靠性。
3.发电机设计
垂直轴风力发电机需要配备高效、稳定的发电机，以将捕捉到的风能转化为电能。发电机设计主要考虑电机转速、功率输出能力、电机散热等因素。
4.控制系统设计
垂直轴风力发电机的控制系统需要采用先进的数字控制技术，实现对风车旋转
速度、匹配不同风速下的灵活调节等功能，最大化利用风能资源。
5.结构设计
垂直轴风力发电机结构设计应当注重轻量化、紧凑化，以便于安装和运输。同时，应考虑到抗风性能、防腐性能等因素。
三、垂直轴风力发电机的应用前景
垂直轴风力发电机因其在适应复杂地形和城市环境方面的优势，以及更加稳定、便于维护、性价比更高等优点而备受关注。未来，随着技术的进一步发展和成熟，垂直轴风力发电机的应用前景必将更加广阔。
总之，垂直轴风力发电机的设计与实现需要从叶片设计、轴承设计、发电机设计、控制系统设计、结构设计等方面进行综合考虑，以保证机组的稳定性和可靠性。未来，垂直轴风力发电机将在风电领域中发挥更加重要的作用，为人们提供更加可靠的清洁能源。
垂直轴风力发电机
垂直轴风力发电机 1. 简介 垂直轴风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。相比于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有更高的稳定性和适应性，因此在一些特定的环境中更为适用。本文将介绍垂直轴风力发电机的工作原理、结构特点以及其在可再生能源领域的应用。 2. 工作原理 垂直轴风力发电机的工作原理基于风能与叶片之间的相互作用。当风经过发电机的叶片时，叶片会受到风力的作用而转动。叶片的转动通过轴传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能。垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机不同的是，其叶片布置在一个垂直的轴上。 相比于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有以下几个优势： - 不受风向限制：垂直轴风力发电机可以利用从任意方向吹来的风，而不需要朝向风向。 - 高稳定性：由于叶片布置在垂直轴上，垂直轴风力发电机在转动时不受风力方向的影
响，稳定性更高。 - 适应性强：垂直轴风力发电机对风速和风向的变化能力更强，适应性更好。 3. 结构特点 垂直轴风力发电机的结构特点如下： 3.1 叶片设计 垂直轴风力发电机的叶片由多个独立的薄片组成，这样可以提高风力的吸收效率。叶片通常呈弯曲形状，以增加风力对叶片的作用面积。同时，叶片的材料选择也非常重要，常见的材料包括纤维复合材料、铝合金等。 3.2 主轴和轴承系统 主轴是垂直轴风力发电机的关键组成部分，承载着转动的叶片和发电机部件。主轴一般采用高强度的金属材料，以确保结构的强度和稳定性。轴承系统负责支撑和减少主轴的摩擦，常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。 3.3 发电机部件 垂直轴风力发电机的发电机部件主要由发电机和控制系统组成。发电机将转动的机械能转化为电能，通常采用的是三相
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：
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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
垂直轴风力发电机设计说明书
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。由于原材料价格不断上涨，小型风力发电机组生产成本，也不断提高，而购买风机的广大农牧民经济收入有限，因此企业销售价不能随着上涨，企业利润空间很小，无利可图，促使有的企业开始转产。如原内蒙古商都牧机厂现在已开始生产并网型大型风力发电机组的塔架，大型电焊机、卷扳机已经到货，正准备投产。有的配套件质量不稳定，性能差，特别是蓄电池，逆变控制器，影响整机发电系统的效率和可靠性。尽管目前风光互补发电系统推广应用很快、需要量大，但由于太阳能电池组件价格太高（每WP30～50元）。如果不是目前国家大量补贴，农牧民自购有较大困难，所以说太阳能电池组价格制约风光互补发电系统的发展。本设计主要设计的是300W 小型垂直轴风力发电机。 关键词：风力发电机小型风力发电机风力垂直轴
Abstract In order to solve the increasingly serious environmental pollution and energy crisis, the development of a wind engine. As a result of rising raw material prices, small wind turbine production costs, is also rising, and the purchase of the majority of fans with limited income of farmers and herdsmen, so as the sales price can not rise, corporate profits is very small, unprofitable, to have Transferring the business started. Such as animal husbandry are the original factory in Inner Mongolia have already started to produce large-scale grid-based wind turbine's tower, a large welding machine, delivery volumes have been the trigger is ready for production. Matching the quality of some pieces of instability, poor performance, especially the battery, the inverter controller, the impact of the whole power system efficiency and reliability. Despite the current landscape to promote the application of hybrid generating system very quickly, the demand for large, but the solar cell component costs are too high (per WP30 ~ 50 million). If it is not currently a large number of national subsidies, farmers and herdsmen have a more difficult since the purchase, so that the price of solar battery power constraints scenery complementary systems. The design of the main design is 300W small vertical axis wind turbine. Key words：Wind turbines small wind turbines wind vertical axis
垂直轴风力发电机基础清单
垂直轴风力发电机基础清单 垂直轴风力发电机基础清单 作为一种新兴的可再生能源，风力发电越来越受到全球范围内的关注 和重视。与传统的水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机因其独 特的结构和工作原理而备受瞩目。本文将深入探讨垂直轴风力发电机，并提供一份基础清单，旨在帮助读者全面了解、理解和应用这一创新 技术。 一、垂直轴风力发电机的基本概念 1.1 垂直轴风力发电机是什么？ 垂直轴风力发电机（Vertical Axis Wind Turbine，简称VAWT）是一种通过风能转换为电能的装置。与传统的水平轴风力发电机不同，VAWT的主要特点是其旋转轴线垂直于地面，而非平行于地面。 1.2 垂直轴风力发电机的工作原理 VAWT利用风能驱动叶片旋转，通过转动的动力传递系统将机械能转 化为电能。其工作原理与水力发电机类似，但替代了水流，使用了风
能作为输入。 二、垂直轴风力发电机的优势和应用领域 2.1 垂直轴风力发电机的优势 （1）适应性强：相比于水平轴风力发电机，VAWT在风向和风速的变化中表现更为稳定，适应性更强。 （2）低空中阻力小：VAWT的叶片在低空中布局，可以更好地利用近地风资源，减小了建筑物和地形对风能利用的干扰。 （3）直立式结构：垂直轴风力发电机具有直立式结构，便于安装、维护和检修。 2.2 垂直轴风力发电机的应用领域 （1）城市环境：由于VAWT的适应性强和低空中阻力小的特点，它可以在城市环境中进行广泛应用，如楼宇、公共设施等。 （2）离网电力供应：VAWT可以作为离网电力供应的可行解决方案，将风能转化为电能，满足偏远地区的电力需求。
三、垂直轴风力发电机基础清单 在进行垂直轴风力发电机项目时，以下基础清单是必不可少的： 3.1 地勘和环境评估：在选择竖轴风力发电机安装位置前，必须进行地质勘察和环境评估，以确保地质条件和环境环境适合风力发电设备的安装。 3.2 设备选择和采购：根据项目需求和场地条件，选择合适的垂直轴风力发电机设备，并与供应商协商采购事宜。 3.3 施工和安装：根据安装要求和设计图纸进行施工和安装工作，确保垂直轴风力发电机设备的正确安装和连接。 3.4 网络连接和电力输送：将垂直轴风力发电机与电力网络连接，并建立相应的电力输送系统，以实现电能的输送和应用。 3.5 运维和维护：定期巡视、清洁和维护垂直轴风力发电机设备，确保其正常运行和长期使用。 四、个人观点和理解 作为写手，我认为垂直轴风力发电机作为一种新兴的可再生能源技术
垂直风力发电机钢结构制作施工方案
垂直轴风力发电机钢结构制作施工方案 1、编制原则及依据 （一）编制原则 1、施工原则： 我公司对与建设单位的合作充满诚挚。在组织过程中，我们集专家进行了详尽的研讨，对施工现场进行了认真、详尽的勘察，从而根据工程具体情况明确了工程施工方针、目标管理及施工工期，精心编制工程施工组织方案。以我公司管理、技术、装备的优势，资金循环的合理，为用户服务的渴望及具有丰富的承建同类工程的施工经验，可以确保工程如期如质如约如愿顺利竣工。 2.项目组织原则： 为确保本工程全方位的组织管理能够顺利的实施，根据本工程实际情况及规模，我公司将组建项目经理部。委派曾多次创优质工程，有丰富的同类工程施工管理经验、有组织能力、具有建设部认定的项目经理资质且具有中级职称以上的人员担任该工程项目经理，统筹全局。由具有工程师职称的人员担任项目总工程师，负责现场技术、质量管理工作。由具有同类工程施工管理经验的工程技术管理人员组成项目经理部，全面履行对业主的承诺，密切配合有关部门的工作，确保工程顺利进行。 3.工期控制原则： 我公司郑重承诺施工工期满足业主的要求，力争提前完成甲方的工程计划。我公司根据工程情况，以我公司的实力和同类工程经验，如果我公司在承诺的工期内没有完成，建设方可以对我方采取经济处罚。 4.质量控制原则： 我公司是ISO9001:2008《质量管理体系》认证单位。“信守合同、创优质工程；持续改进、让顾客满意”是我公司的质量方针。我公司将对该工程施工进行全过程、全方位的管理。 4.1工程质量等级： 全面达到设计要求，工程合格率达到100%，力争优良工程。 4.2为用户服务原则： “为用户着想，为用户服务，为用户排忧解难，为用户奉献精品工程”是我公司
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
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/ca19086770.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，
垂直轴风力发电机的设计与实现
垂直轴风力发电机的设计与实现 随着能源需求的不断增长和对环境保护意识的增强，新能源的开发和利用逐渐成为人们关注的热点。其中，风能作为一种清洁、可再生资源，得到了越来越多的关注和重视。风力发电机作为利用风能的主要设备之一，不断进行着技术革新和创新。其中，垂直轴风力发电机的出现，为风能的利用带来了新的思路和技术路线。 一、垂直轴风力发电机的优点 相较于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具备以下优点： 1.更加适合复杂地形和城市环境。由于垂直轴叶片朝向不固定，而且发电机自重轻，可以更好地适应复杂的风场环境和城市建筑群丛。 2.性能更加稳定。垂直轴风力发电机在不同风速下，发电效率均能保持在较高的水平，稳定性更好。 3.维护成本更低。由于垂直轴风力发电机拥有更少的部件，并且更方便进行维护、更换，因此维护成本更低。 二、1.叶片设计 垂直轴风力发电机的叶片设计主要考虑叶片的形状、倾斜角度、长度等因素。一般来说，叶片应当尽可能长，以增加风能利用率，并且采用气动优化技术对叶片进行设计，以保证更好的风能利用效率。 2.轴承设计 垂直轴风力发电机的轴承设计需要考虑到机组旋转过程中的扭矩、径向载荷、轴向载荷等因素，以保证其稳定性和可靠性。同时，采用高强度材料和关键部件的精密加工技术，以确保轴承的耐用性和可靠性。 3.发电机设计
垂直轴风力发电机需要配备高效、稳定的发电机，以将捕捉到的风能转化为电能。发电机设计主要考虑电机转速、功率输出能力、电机散热等因素。 4.控制系统设计 垂直轴风力发电机的控制系统需要采用先进的数字控制技术，实现对风车旋转 速度、匹配不同风速下的灵活调节等功能，最大化利用风能资源。 5.结构设计 垂直轴风力发电机结构设计应当注重轻量化、紧凑化，以便于安装和运输。同时，应考虑到抗风性能、防腐性能等因素。 三、垂直轴风力发电机的应用前景 垂直轴风力发电机因其在适应复杂地形和城市环境方面的优势，以及更加稳定、便于维护、性价比更高等优点而备受关注。未来，随着技术的进一步发展和成熟，垂直轴风力发电机的应用前景必将更加广阔。 总之，垂直轴风力发电机的设计与实现需要从叶片设计、轴承设计、发电机设计、控制系统设计、结构设计等方面进行综合考虑，以保证机组的稳定性和可靠性。未来，垂直轴风力发电机将在风电领域中发挥更加重要的作用，为人们提供更加可靠的清洁能源。
磁悬浮垂直轴风力发电机原理
磁悬浮垂直轴风力发电机原理 磁悬浮垂直轴风力发电机是一种新型的风力发电技术。它利用了 磁悬浮技术和垂直轴设计，能够使发电机在固定的風速下运作稳定， 且具有自启动和低风速发电的特点，具有极高的实用性和可靠性。 一、磁悬浮技术 磁悬浮技术通过电磁原理来实现物体悬浮的目的，它将磁体内部 的磁力极性排列垂直，从而使磁体在磁场中悬浮。在磁悬浮垂直轴风 力发电机中，将磁体悬浮于轴心线上，并将转轴固定于磁体悬浮环内。磁悬浮技术可以有效地减少机械部件的磨损，从而大大提高了风力发 电机的运转效率，延长了使用寿命。 二、垂直轴设计 垂直轴风力发电机的转轴垂直于地面，风的方向和大小对其影响 不大。相比于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机不仅具有 更好的适应性，而且不会对生态环境造成污染。 三、磁悬浮垂直轴风力发电机原理 磁悬浮垂直轴风力发电机采用了两组相对的永磁体，它们分别悬 浮于发电机内圆柱体的顶部和底部。两组永磁体之间通过增量变容式 电感器相互作用。当风向导致发电机旋转时，磁力作用于永磁体，产 生电场能及电压，经过电感器的反应，进一步产生电流。电流经过神 经网络系统和控制系统控制转速，使风力发电机保持稳定的输出功率。 四、优点和应用 磁悬浮垂直轴风力发电机具有自启动和低风速发电的特点，且可 以适应恶劣的环境条件，如高温、潮湿和低温等。其工作原理简单， 噪音低，不会对环境造成污染，因此广泛应用于城市建设、海洋工程、交通设施等领域。此外，通过与其他新型能源技术的结合，磁悬浮垂 直轴风力发电机有望成为未来能源的主要来源之一。 总之，磁悬浮垂直轴风力发电机是一项创新的科技成果，它运用 磁悬浮技术和垂直轴设计，在风力发电技术中具有独特的优势和应用
小型垂直轴风力发电系统设计方案
小型垂直轴风力发电系统设计方案 第一章绪论 1.1国外风力发电的发展现状及其趋势 随着能源紧缺及化石燃料对环境污染日趋严重，开发新型能源成为各国经济发展的关键，目前可再生能源有太阳能、风能、地热能等。风能发电是目前为止技术最为成熟，历史最为悠久的发电方式，是具有大规模发展潜力的可再生能源，有可能成为重要的替代能源。自13世纪起，水平轴风车产业就成为了农村经济结构的主要部分，而利用风力发电的历史可以追溯到19世纪晚期，美国的Brush研制了第一台12kW的直流风力机。Golding(1955)、Shepherd 和Divone(1994)记录了早期的风力机发展史。1931年，联制造了一台100KW、直径30m的Balaclava(巴拉克拉法帽)风力机；19世纪50年代早期，英国制造了一台100KW、直径24m 的Andrea Enfield(安德鲁-恩菲)风力机。1956年，丹麦建造了一台200KW、直径24m的Gedser(盖瑟)风力机，1963年法国电力工业试验了一台功率1.1MW、直径35m的风力机。在德国，Hutter(胡特)于19世纪50年代和60年代建立了一些新型的风力机。由于石油价格突然上涨，美国开始建造一系列示风力机组，如1975年的功率100KW、直径38m的Mod-0风力发电机组和1987年的功率2.5MW、直径97.5m的Mod-5B风力发电机组。目前世界上最大的风力发电机是德国制造的E-126，高达120m，风轮直径126m，每个叶片长达61.4m，每片重18t，装机功率达到5MW[1]，如图1-1所示。 图1-1 Enercon的E-126型风力发电机
垂直轴风力发电机研究报告(二)2024
垂直轴风力发电机研究报告（二）引言概述： 本文是关于垂直轴风力发电机的研究报告的第二部分。通过对 垂直轴风力发电机的深入研究，我们探讨了该技术在可再生能源领 域的应用前景。本报告将分为五个大点来详细介绍垂直轴风力发电 机的工作原理、设计优势、市场潜力、环境影响以及未来发展方向。 I. 垂直轴风力发电机的工作原理 1. 简要介绍垂直轴风力发电机的结构和组成部件 2. 解释垂直轴风力发电机的工作原理和能量转换机制 3. 讨论垂直轴风力发电机与传统水平轴风力发电机之间的不 同之处 II. 垂直轴风力发电机的设计优势 1. 分析垂直轴风力发电机的优越空气动力学特性 2. 探讨垂直轴风力发电机在复杂气候条件下的性能表现 3. 讨论垂直轴风力发电机的设计灵活性和适应性 III. 垂直轴风力发电机的市场潜力 1. 评估垂直轴风力发电机在不同地理条件下的潜在市场规模 2. 分析垂直轴风力发电机的成本效益和经济可行性 3. 探讨垂直轴风力发电机在城市和乡村地区的适用性 IV. 垂直轴风力发电机的环境影响 1. 评估垂直轴风力发电机对飞鸟、蝙蝠等野生生物的影响
2. 分析垂直轴风力发电机对地质环境和景观的影响 3. 探讨垂直轴风力发电机在可持续发展中的重要性和可能的 环境挑战 V. 垂直轴风力发电机的未来发展方向 1. 研究垂直轴风力发电机在智能电网中的应用潜力 2. 探讨垂直轴风力发电机与其他可再生能源技术的结合 3. 分析垂直轴风力发电机的材料和技术创新趋势 总结： 通过对垂直轴风力发电机的研究，本报告强调了其在可再生能 源领域的重要作用。垂直轴风力发电机具有独特的结构设计和工作 原理，可以在多种环境下实现可靠的能源转换。尽管存在一些环境 和经济方面的挑战，但垂直轴风力发电机的市场潜力仍然非常巨大。未来的研究和发展应聚焦于进一步提高效率、减少成本并解决环境 影响问题，以推动垂直轴风力发电机技术的进一步成熟和广泛应用。
垂直轴风力发电机
垂直轴风力发电机 引言 垂直轴风力发电机（Vertical Axis Wind Turbine，以下简称VAWT）是一种基于垂直轴旋转的装置，利用风能将其转化为电能的发电设备。相较于传统的水平轴风力发电机，VAWT 具有一些独特的特点和优势。本文将介绍垂直轴风力发电机的原理、构造、工作方式以及应用领域。 原理 垂直轴风力发电机的原理基于风能转换为机械能，再转换为电能的过程。当风经过风力发电机的叶片时，风能会转化为旋转动力。垂直轴风力发电机使用的是垂直方向上旋转的叶片，而不是水平方向上旋转的叶片。这种设计使得垂直轴风力发电机可以更好地适应风向的变化，并且在低风速下也能发电。 构造 一台典型的垂直轴风力发电机由以下主要部件组成： 1. 轴承：支撑垂直轴的旋转部件。 2. 叶片：用来捕捉风能并转化为旋转力的组件。 3. 发电机：将机械能转化为电能的核心部件。 4. 塔架：支撑整个风力发电机系统的结构。 5. 控制系统：用于监测和控制风力发电机的运行状态。 工作方式 垂直轴风力发电机的工作方式相对简单。当风流经过垂直轴上的叶片时，叶片会转动，将风能转化为旋转力。旋转的轴通过轴承连接到发电机，发电机则将机械
能转化为电能。电能可直接供给附近的电网，或者储存于蓄电池中供以后使用。控制系统会监测垂直轴风力发电机的运行状态，并根据需要进行调整和优化。 优势 相较于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有以下优势： 1. 适应性更强：垂直轴风力发电机不受风向变化的限制，可以从360度方向上的风捕捉能量。 2. 更高的效率：垂直轴风力发电机可以在低风速环境下开始工作，并且在高风速环境下不会受到太大损坏。 3. 更低的噪音：由于其设计方式的不同，垂直轴风力发电机产生的噪音相对较低。 4. 更小的空间需求：垂直轴风力发电机的设计使其可以安装在有限的空间内，方便在城市或者高楼大厦等地区使用。 应用领域 垂直轴风力发电机在以下领域有着广泛的应用： 1. 城市环境：由于其较小的空间需求和较低的噪音输出，垂直轴风力发电机适合在城市环境中使用，例如在屋顶或高楼大厦上安装。 2. 岛屿和偏远地区：在一些没有传统电网覆盖的岛屿和偏远地区，垂直轴风力发电机可以作为一种可靠的电力来源。 3. 农村地区：在农村地区，垂直轴风力发电机可以为村庄供电，满足基本的电力需求，并减少对传统能源的依赖。 4. 科研和实验：垂直轴风力发电机也被广泛应用于科学研究和实验，用于探索风能的利用以及优化发电效率等问题。 结论 垂直轴风力发电机作为一种新兴的风能利用技术，具有广阔的应用前景。其独特的设计和优势使其在城市环境、岛屿和偏远地区、农村地区以及科研实验等领域有着重要的作用。随着科技的不断发展和完善，垂直轴风力发电机有望成为未来可再生能源产业中的重要组成部分。
垂直轴风力发电机组设计及优化研究
垂直轴风力发电机组设计及优化研究 随着能源危机的日益严重，清洁能源的发展逐渐受到了人们的重视和关注。而风力作为一种广为人知的清洁能源，其利用价值逐渐被人们所认可。而其中的垂直轴风力发电机组，作为新兴的风力发电技术之一，受到了市场的热捧。因此，本文将就垂直轴风力发电机组的设计及其优化研究进行探究。 一、垂直轴风力发电机组的基本构造 垂直轴风力发电机组，是指垂直于地表方向上，在风能的作用下，通过转动叶轮驱动发电机运转，产生电能的一种发电装置。其最基本的构造为四个垂直柱体构成了一个支撑框架，中间的四个叶片则通过轮毂连接到支撑框架上，形成涡轮单元。通过转动的叶片带动轮毂旋转，再通过主轴传递，带动发电机运转，从而产生电能。 二、垂直轴风力发电机组的设计特点 1. 设计简单。相较于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机的制造和安装难度相对较低。主要原因是其构造简单，况且在摆向上自身带有稳定性，不容易发生倾斜。 2. 适应性强。垂直轴风力发电机的转轴方向垂直于地面，因此不需要面对自然风向的限制，适应范围也比较广。同时，垂直轴
风力发电机组的安装及运维要求相对较低，且叶轮构型可调性高，避免了地形的局限问题。 3. 反瞬时失速。由于垂直轴风力发电机的变动阻力比水平轴小，因此在风速急剧变化的情况下亦不易失速，保证了垂直轴风力发 电机的高效性。 三、垂直轴风力发电机组的优化研究 1. 叶片材料选择。在垂直轴风力发电机的设计中，叶片是其中 最重要的部分。一些为环保或降低工程成本的原因，许多垂直轴 风力发电机的叶片涂覆了高聚物，例如氟橡胶等材料。然而，因 为这种材料的粘滞性能使风阻力增加，大大减轻了垂直轴风力发 电机的效率。因此，一些新材料的研究，例如玻璃纤维、碳纤维等，可以有效地提高垂直轴风力发电机的输出功率。 2. 叶轮形状改进。随着科技的进步，工程师们也在不断尝试改 进垂直轴风力发电机的设计。例如，通过改进叶轮的形状，改进 垂直轴风力发电机的效率。一些工程师发明了具有减小湍流和增 加转速的新型叶轮。 3. 智能控制系统。在垂直轴风力发电机的研究中，智能化控制 也是许多工程师努力追求的目标。一些智能化的控制器，例如风 速传感器和发电机负载传感器，可以自动调整叶轮的转速及叶展 角度等参数，以追求最佳的效率。
磁悬浮垂直轴风力发电机(风光互补型)项目可行性研究报告编制提纲
磁悬浮垂直轴风力发电机（风光互补型）项目 可行性研究报告编制提纲 一、立项的背景和意义 目前，能源紧缺已经成为阻碍各国发展的重要问题，风力发电作为新能源中比较成熟的技术正受到人们的重视，成为各国加紧研究的对象。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。然而，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，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。随着能源紧张的进一步加剧和科学技术的飞速发展，为风能发电技术开辟了广阔的前景。随着技术的进步，风电成本已经降到和火电成本相接近，但是水平轴风力发电机的噪声和对鸟类的危害比较严重，另外，某些科学家还指出，在同一地区大量采用超大型水平轴风力发电机还可能会对当地的季风流动产生影响。使得风力发电机的大发展又一次遇到了困难。但可喜的是，垂直轴风力发电机将不产生噪音和对季风风向改变等影响，旋转速度将大幅放慢，对鸟类几乎不受影响。英国一家公司和美国GE都提出了一项计划，开展新型风力发电机的研究，它是垂直轴风力发电机形式，它的发电成本是火力发电的一半左右，成本低，设置地点灵活、使区域性调节电力输出成为了可能。 本项目研制离网型的小型磁悬浮轴承垂直轴自调桨距风力发电机。可在
微风下起动，可应用于山区、湖边以及远离发电厂的地方，还可用于渔民海上作业，用于高速公路路灯更是免去了铺架电线之投资多、线路繁、不利于维护的弊端。风光互补型更是增强了抵御天气变化的保证。将为我国偏远山区、边防及海岛哨所等地带来巨大的变化。 本单位虽然是刚成立的单位，但是，研究人员对于自己所从事的研究领域大多有十年及以上的时间。即对于磁悬浮轴承的研究，垂直轴可调桨距风力机的研究，对于发电机的研究以及控制领域的研究大多有十年及以上的时间。所以技术来源是自有技术。研发形式是以自己为主，加工和试验是外协。"磁悬浮垂直轴风力发电机（风光互补型）"以其自身的三大技术优势：磁悬浮轴承；垂直轴可调桨距风力机，风光互补，低压可充电，将为我国的风力发电技术的应用带来飞跃的发展。 二、国内外现状和发展趋势〔包括知识产权现状〕 风电技术是一项综合性的高技术。涉及空气动力学、结构动力学、材料科学、声学、机械工程、动力工程、电气工程、控制技术、气象学、环境科学等多个学科和多种领域及相互交叉。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。然而，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，但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。随着能源紧张的进一步加剧和科学技术的飞速发展，为风能发电技术开辟了广阔的前景：风电成本已经降到和火电成本相接近，但是水平轴风力发电机的噪声和对鸟类的危害比较严重，
垂直轴机械式变角风力发电机
目录 第1章绪论 (2) 1.1 风力发电现状介绍 (2) 1.2 各种创新型风力发电 (3) 第2章风能资源 (5) 2.1风能的计算 (5) 2.2山东省各市统计平均风速、风向和风向频率 (5) 第3章垂直轴变攻角风轮装置 (6) 3.1装置的介绍 (6) 第4章solidworks flow simulation在设计中的应用 (7) 4.1solidworks flow simulation简介 (7) 4.2solidworks flow simulation在本工程中的应用 (7) 4.3solidworks flow simulation对模型的流体分析 (7) 第5章发电机和整流稳压电路 (10) 5.1发电机的选用 (10) 5.2整流滤波升压电路 (11) 第6章工程总体情况 (12) 6.1工程完成情况 (12) 6.2工程成果 (12) 6.3工程的目的意义、达到的目标和学习收获 (13) 6.4对大学生创新工程的建议 (13) 参考文献 (13)
第1 章 绪论 能源紧缺促进新能源技术的开发和利用，相对于其他能源，风能以其清洁和容易利用而受到人们的青睐，小型风力发电机轻便、效率高、能源免费等优点非常适合家庭照明和其他低功率用途。只需要初期投资建设费用，后期基本不需要维护，而得到源源不断的清洁免费的风电。现在市面上销售的风力发电机由于价格较高而得不到推广，同时发动机的启动风速又比较高风速较低时风力发电机就成了摆设，根本不发电。垂直轴阻力型风力发电机启动风速减小，但效率普遍较低。本工程的目的是设计一种简单的成本较低同时效率较高的垂直轴攻角可变的风力发电机，尝试通过利用计算机辅助设计和分析，减少工程开发的成本和时间。 1.1风力发电现状介绍 现在风力发电应用还是比较多的，有很多大型的风电场，风力发电是一种制作比较简单，制作成本和维护成本较高的发电方式，它的优点是绿色环保，理想的绿色能源。目前主流风轮有三种： 右图是水平轴大型风力发电机，翼型的扇 叶有效提高风能利用效率，主要用于大型 风电场，常年风力较大而且风向不变，这 种风力发电机效率较高维护成本低。 右图是一种比较常见的垂直轴升力型风力 发电机，适合家庭使用，需要风力较大，风
变浆矩垂直轴风力发电机结构设计
变浆矩垂直轴风力发电机结构设计绪论 1.课题研究的目的 众所周知,地球上可供人类开发和使用的化石能源是有限的,且是不可能再生的。然而随着全球工业化进程的逐步展开并加速,世界各国对能源的需求急剧上升,而常见的煤炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯竭,根据联合国能源署报告,这些能源仅可供全世界消耗大约170年。换句话说,如果不加以控制,人类将在接下来的两百年消耗地球存储了若干亿年的化石能源,同时大量使用的化石能源对我们所赖以生存的地球生态环境造成了严重的破坏,如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接导致了温室效应和酸雨的产生。面对社会和经济可持续发展的挑战,如何解决日益紧的能源危机并缓和环境恶化,是当今人类社会发展的重大课题。 我国幅员辽阔,陆疆总长达２万多公里,还有1800多公里的海岸线,边缘海中有岛屿5000多个,风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到6m/s 以上。一般认为,可将风电场分为三类：年平均风速6m/s以上时为较好；7m/s 以上为好；8m/s以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线,估算标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于6m/s以上的地区,在全国围仅仅限于较少数几个地带。就陆而言,大约仅占全国总面积的1/100,主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿,这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区,包括、辽东半岛、黄海之滨,南澳岛以西的南海沿海、岛和南海诸岛,从阴山山脉以北到大兴安岭以北,新疆达阪城,阿拉山口,河西走廊,松花江下游,北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。 我国沿海水深在2-10的海域面积很大,而且风能资源好,靠近我国东部主要用电负荷区域,适宜建设海上风电场。 我国风能丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原或戈壁,以及东部和东南沿海及岛屿,这些地区一般都缺少煤炭等常规能源。在时间上,冬春季风大、降雨量少,夏季风小、降雨量大,与水电的枯水期和丰水期有较好的互补性〔见表1—1。 表 1—1
船用可收缩式垂直轴风力发电机结构设计
船用可收缩式垂直轴风力发电机结构设计 文章设计了一种充分利用海洋风能，性能独特，适合船用的可收伸缩式垂直轴风力发电机。轮辐采用平行四边形四杆机构固定，保证叶片收起和张开工作时保持垂直状态。收缩机构采用曲柄滑块机构，以丝杠螺母带动滑块升降，实现风轮的收缩，提高船舶对海洋风能的利用率。当船舶停靠在岸边或者静止在海面上时，可以利用船上的风力发电机进行发电。当船舶正在行驶时，将风力发电机收缩回来，以免增加船舶的阻力。 标签：船舶；收缩式；垂直轴风力机；结构设计 用于船舶的风力发电机和普通的陆用发电机不尽相同，除了能实现发电，还要不阻碍船舶的航行，体积受船体限制。本文设计了一种轮辐可伸缩式的垂直轴风力机结构。当船舶停靠在岸边或者静止在海面上时，可以利用船上的风力发电机进行发电。当船舶正在行驶时，若风力发电机仍在发电，则会增加船舶的阻力，消耗能量，此时需要将风机收缩起来。 1 船用风机总体方案设计 根据设计任务，总体结构设计的基本要求是：结构设计合理、发电成本最低、发电量最大、适合船用、外形美观等。根据风力机吸收风能后的传力路线，船用风力发电机的结构方案设计主要涉及风轮布局的形式、收缩装置的设计、制动系统设计等内容。 当风力机处于工作状态时，该风力机的叶轮完全张开，叶片迎风受力，三个叶片受力不均匀产生扭矩，叶轮旋转带动转轴转动，最终使发电机发电。 当风力机进行收缩时，电机驱动丝杠旋转，使螺母向下运动，带动轮辐使叶片实现收缩，螺母与到挡块时完成收缩。当风力机需要张开时，电机反转，驱动丝杠旋转，使螺母向上运动，带动轮辐使叶片张开。 风轮装置位于转轴上部分，主要由主轴组件、支持翼、叶片等零部件组成。风轮装置由三个直线翼型叶片以互成120°，均布在钢结构主轴径向外周沿。叶片采用上下双杆平行四边形结构连接，并以斜支撑杆支撑，如图1所示，平行四边形结构能保证叶片收起和张开工作时保持垂直状态，斜支撑杆起支撑作用，主要用来支撑整个风轮装置的重量。 2 收缩装置的设计 鉴于船在行驶过程中需要减小阻力，风机应为可收缩形式。收缩机構采用曲柄滑块机构，曲柄即为采用平行四边形四杆机构的轮辐，滑块沿着支承轴上下运动，从而带动斜支撑杆将联接叶片的轮辐撑起为水平。
垂直轴风力发电机研究报告
垂直轴风力发电机研究报告LT
能完全转化为风轮机械能，其风能利用率C p 为 m w =p P C P =风力机输出的机械功率输入风轮的功率 其中P m 为风力机输出的机械功率；P w 为风力机输入的风能。 目前大多数垂直轴风机风能利用率能达到0.4左右。如按0.4的风能利用率来计算，风机功率为1000W ，则风能为W 25004.0/1000=。 根据上面公式可以求得400025.1/5000/225003==⨯=ρSv ，若满载额定风速为20m/s 的话，S=0.5m 2，显然设定的额定风速越低，S 将越大。 L r S ⨯⨯=2，S 为扫风的截面积，r 是翼片距轴的距离也是风轮的半径，L 为翼片的高。 如要达到1000W 的风机功率，则扫风截面积不能小于0.5m 2，则若r 取0.25m 的话，L 为1m 。可以采用目前天津工厂顶部风机形状。 风力机转矩： m N v R C p T p ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯===82.062025.04.025.114.35.05.02 32 3λπρω 2.3 叶尖速比λ 叶尖速比λ表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的圆周速度和风速之比来衡量。 v R v πRn ωλ==2 式中：n －风轮的转速，/r s ； ω－风轮角速度，/rad s ； R ―风轮半径，m 。 尖速比决定了风轮的功率，对于定桨距风轮，随风速的增加其转速也增加。在这种情况下，输出功率（同风速的立方成正比）也增加。但是输出功率增加并不意味着风能利用率也增加，一般而言，减速比和风能利用率曲线近似一条倒抛物线。 根据叶尖转速比λ与C p 的关系及C p 与输出功率之间关系，我们可以知道在风速固定时，不同的转速即对应不同的叶尖转速比，也即对应不同的C p 值，也即对应不同的输出功率，这样如果设定不同的风速，就可以得到风力机在不同风速下输出功率与转速的关系，如下图所示：