2KW家用垂直轴风力发电机的设计（开题报告+任务书+cad图纸+三维SW图纸+设计说明书）

摘要

能源危机是我们面对的最大挑战之一，风力发电是具有大规模发展潜力的可再生能源，在远期有可能成为世界重要的替代能源。尽管水平轴风力机是目前应用最广的一种风力发电机，但垂直轴风力机有着优越的性能，并越来越被人们所重视。垂直轴风力机具有比水平轴风力发电机更好的商业开发价值，应用领域十分宽广。

阐述了垂直轴风力机的发展历史及基本现状，从各方面比较了水平轴风力机以及垂直轴风力机，得出垂直轴风力机在各方面的优势，并介绍了达里厄风力机的改进型式。论证了垂直轴风力机的整体方案，确定了风力机固定攻角及可变攻角两种方案的运行方式。由于风力发电装置所需的发电机未形成标准和系列，无法选型，因此自主设计了50kW发电机。最后详细设计了垂直轴风力机的机械本体，确定了风力机各部分结构的最终数据，经校核验证垂直轴风力发电机的性能满足设计要求。

关键词：风能；垂直轴；风力发电机

ABSTRACT

The energycrisis isone of the biggestchallengethat we have ever faced.Wind electric power generating, which is areproducibleresourcethat have large-scale developmentpotential, will be animportantalternativeenergyin the future. Although thehorizontalaxis wind turbineis used widely, theverticalaxis wind turbinehasattracted the notice of usbecauseof theextraordinaryperformanceof it. Having much more commercial valuethan thehorizontalaxis wind turbine, theverticalaxis wind turbinecan be used in many areas.

This issueintroduces the basicsituationandphylogenyof theverticalaxis wind turbine,showsus theadvantages in many aspects by comparing with thehorizontalaxis wind turbine, andintroduces theimprovedversionof theDarrieus.Thedesignprogramoftheverticalaxis wind turbinehas beendemonstrated, andtherunning modes of fixedangle and variable angleare designed either.Since the power generator of thewind turbinecan not beavailablebecause ofnostandards orseriesare formed, so one 50kW power generator is designed in special.All themechanismsof theverticalaxis wind turbinehave been designed in detail, and all thedimensions of thecomponents are chosen either. It can be proved that theverticalaxis wind turbinecanmeetthedemands perfectly after being checked.

Key words:windenergy;verticalaxis; wind turbines

第1章绪论1

1.1前言1

1.2世界及我国风力发电发展现状1

1.3国内外风力机研究现状3

1.3.1风力机的造型3

1.3.2水平轴风力机3

1.3.3垂直轴风力机3

1.4垂直轴达里厄型风力机4

1.4.1达里厄风力机的发展历史5

1.4.2达里厄风力机与水平轴螺旋桨风力机的比较6

1.4.3达里厄风力机的改进7

1.5设计选题目的及意义8

1.6设计的主要内容及具体要求8

第2章总体方案的论证设计9

2.1总体结构布局的初步确定9

2.2风力机运行方式的设计9

2.2.1固定攻角风力机的设计10

2.2.2可变攻角风力机的设计11

2.3本章小结15

第3章电机的设计16

3.1电磁设计的依据和任务16

3.2主要尺寸和极数的选择16

3.2.1主要尺寸的确定16

3.2.2极弧系数与电磁负载及的选择18

3.2.3极数的选择20

3.3电枢设计20

3.3.1电枢绕组、槽数和槽型20

3.3.2换向器的主要尺寸与电刷的选择22

3.4磁路计算23

3.4.1直流电机的磁路与主极漏磁系数23

3.4.2气隙24

3.4.3电枢齿部24

3.4.4主极24

3.4.5定子轭部25

3.5电机轴的设计26

3.6本章小结26

第4章机械本体设计及校核27

4.1联轴器的选取27

4.2制动器的选取27

4.3支承轴及其附件的设计校核28

4.3.1支承轴最小直径的确定28

4.3.2支承轴的校核29

4.3.3支承轴上键的校核32

4.3.4深沟球轴承的校核33

4.3.5推力球轴承的的校核34

4.4旋转支撑筒的设计及校核34

4.5等速同向传递机构的设计及校核35

4.5.1轴的设计35

4.5.2齿轮的设计校核40

4.5.3轴承的选择42

4.6横杆的设计及校核43

4.6.1横杆部分数据的确定43

4.6.2下横杆的受力分析44

4.7横杆与法兰连接处螺栓的选取及校核46

4.8叶片与横杆连接处的设计校核47

4.8.1连接轴的设计校核47

4.8.2校核连接板的拉伸强度48

4.8.3轴承的选择及校核48

4.9本章小结49

结论50

参考文献51

致谢53

小型风力发电机部分零部件三维图图1小型风力发电机叶片三维图图2小型风力发电机轴毂三维图图3小型风力发电机风力机三维图1图4小型风力发电机风力机三维图

小型风力发电机部分零部件三维图

图1小型风力发电机叶片三维图

图2小型风力发电机轴毂三维图

图3小型风力发电机风力机三维图1

图4小型风力发电机风力机三维图