机械5

垂直轴风力发电机设计 摘要：本次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。 Vertical axis wi
nd turbi
ne desig
n Abstract: The graduatio
n project is mai
nly to complete the vertical axis wi
nd turbi
ne desig
n. Wi
nd power i
n rapid developme
nt, i
n which small ge
neratio
n u
nits with its simple equipme
nt, low cost, high wi
nd e
nergy utilizatio
n rate, starti
ng, braki
ng performa
nce is good wait for a
n adva
ntage, get more a
nd more popular. This paper mai
nly i
ntroduces the small-scale wi
nd turbi
ne mecha
nical structure part, from the i
ndepe
nde
nt type of wi
nd turbi
ne characteristics, operatio
n characteristics, protectio
n measures a
nd other aspects, i
ntroduced the impleme
ntatio
n of u
nma
n
ned automatic operatio
n u
nit of the desig
n idea a
nd impleme
ntatio
n method. This desig
n is the use of mecha
nical a
nd electrical i
ntegratio
n desig
n of the whole system with simple structure, compact structure, easy co
ntrol, reliable performa
nce, wide applicatio
n prospect. Key words: Vertical axis，wi
nd turbi
ne， desig
n 目录 第1章绪论8 第2章风力发电机部件结构设计11 2.1风力发电机介绍11 2.2垂直轴风力机空气动力学14 2.2.1风能利用率15 2.2.2 Cp-λ功率特性曲线15 2.2.3贝茨极限16 2.2.4叶尖速比16 2.2.5风力机的功率及扭矩计算17 2.3传动机构17 2.3.1主轴18 2.3.2联轴器19 2.3.3增速箱20 2.3.4制动器21 2.4塔架21 第3章风力发电机组总体性能24 3.1机组的构成及主要技术参数24 3.1.1基本技术参数24 3.1.2机舱传动总成25 3.2工作条件及运行参数26 3.2.1运行参数26 3.2.2无人值守的运行过程26 3.2.3待风状态26 3.2.4开机与并网28 3.2.5停机与保护28 第4章各附加装置的设计选取过程30 4.1风机轴承技术要点分析30 4.2制动器的设计与选取32 4.3高效永磁风力发电机的设计33 4.4联轴器的设计与选取33 4.5风力发电机的尾舵调向装置设计34 结论36 参考文献37 致谢39 第1章绪论 自80年代以来，风能利用的主要趋势是风力发电，最早在边远山区应用，主要有三种应用方式：（1）单独使用小型风力发电机供家庭住宅使用。（2）风力发电机与其他电源联用，为海上导航系统和远距离通讯系统供电。（3）并入地方孤立小电网为乡村供电。 随着现代科学技术的迅猛发展，风力发电技术也飞速前进。以机组大型化、集中安装和控制为特点的风力场成为风力发电主要的发展方向。近20年，世界各地近30个国家开发建设了风电场，且在未来投资计划上有增无减。国外风力发电装机容量正以每年30％的速度增长。同时大幅降低了风机的故障率，实现了互联网络的中央控制和跨地区、跨国界的远程控制。世界一些着名厂商，如NORDEX，VESTAS，DEWIND等，则把目光投向小型风力发电机组，并且逐步实现了商业化运行。 我国作为风力资源极其丰富的国家，风力发电潜能巨大，风能资源的利用也历史悠久，古代甲骨文中的“帆”字存在，以及东汉刘熙着作里“随风张慢曰帆”的叙述，都说明我国是利用风能最早的国家之一，而我国对于现代风力发电机的研究始于80年代，