学位论文-—风力发电机组设计与制造课程设计
风力发电机组设计与制造课程设计报告-风力发电设计报告
?风力发电机组设计与制造?课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能0902班姓名：陈建宏学号：1091540204指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件〔齿轮箱、发电机和变流器〕技术参数；3)计算关键零部件〔叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等〕载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在至6MW之间的风电机组进行设计。
1〕原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为/s，60米高度年平均风速为/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装MW至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为/m3。
2〕设计内容〔1〕确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机根本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；〔2〕关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷〔叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等〕；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数〔齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等〕和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件〔系统〕的主要技术参数。
〔3〕塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
风力发电机组课程设计
风力发电机组课程设计随着科技的快速发展，人们对环保意识的逐渐提高，风力发电作为一种清洁的可再生能源，逐渐成为人们的重要选择。
为了培养学生的动手能力和创新精神，提高学生的环保意识，本文将介绍一个关于风力发电机组课程设计。
课程背景为了响应国家对可再生能源的倡导，推广绿色能源，加快可再生能源的人才培养，本课程旨在让学生了解风力发电的工作原理，掌握风力发电机组的组装与调试，提高学生的实践能力和创新意识，为我国风力发电产业的发展做出一定的贡献。
课程目标1.了解风力发电的工作原理，熟悉风力发电机组的结构。
2.掌握风力发电机组的组装方法，学会使用测量工具。
3.学会对风力发电机组进行调试和测试，初步具备维护能力。
4.提高学生的环保意识，认识到可再生能源对环境的重要性。
5.培养学生的动手能力和创新精神，提高学生的实践能力。
课程内容1.风力发电的工作原理风力发电是利用风能驱动涡轮旋转，进而带动发电机发电的一种方式。
它的工作原理简单来说，就是将风能转化为电能。
风力发电机组的原理主要分为两部分：一部分是风轮，另一部分是发电机。
2.风力发电机组的组装风力发电机组组装的一般步骤包括以下几个方面：（1）准备工具和材料，如轴承、齿轮、联轴器等；（2）检查轴承孔的尺寸，保证轴承安装时轴向位移量不超过允许范围；（3）安装轴承，注意轴承的安装深度和轴向位移量；（4）安装齿轮箱，将齿轮安装在轴上，调整轴和齿轮箱的配合；（5）安装联轴器，使联轴器与主轴连接，并调整两轴的松紧度；（6）安装脚钉，将机组固定在基础上；（7）检查机组，确认所有部件安装完毕。
3.风力发电机组的调试和测试（1）将机组与电网连接，确保机组在电网运行；（2）打开励磁机励磁，观察机组运行，如有异常，应立即停机检查；（3）关闭励磁机励磁，观察机组继续运行，如有异常，应立即停机检查；（4）对机组进行试验，包括转速试验、短时过载试验等，以确认机组运行正常；（5）机组运行时，应定期检查轴承润滑情况，如有异常，应立即停机处理。
风电机组设计与制造课程设计最终版
课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号： xxxxxxxxxxxx学生姓名： xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年 x月x日目录任务书 (4)一设计内容 (4)二目的与任务 (4)三主要内容 (4)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (24)参考文献 (25) (25)任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
风电机组设计与制造课程设计最终版
课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号：xxxxxxxxxxxx学生姓名：xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年x月x日目录任务书 (5)一设计内容 (5)二目的与任务 (5)三主要内容 (5)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (32)参考文献 (25).25任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1. 确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
风力发电厂课程设计
风力发电厂课程设计引言：一、风力发电的基本原理风力发电利用风能驱动风力涡轮机旋转，进而带动发电机发电。
风力涡轮机通过风叶将风能转化为机械能，再经过发电机转化为电能。
风力发电的基本原理是利用风的动能转化为电能，实现可再生能源的利用。
二、风力发电的发展现状1. 全球风力发电的发展情况风力发电在全球范围内得到了广泛应用和发展。
目前，全球风力发电装机容量已经达到数百GW，占据可再生能源装机容量的重要部分。
欧洲、美洲和亚洲等地都建设了大规模的风力发电项目，推动了风力发电技术的不断创新和发展。
2. 中国风力发电的发展情况中国是全球风力发电装机容量最大的国家之一。
随着国家对可再生能源的支持和政策的引导，中国风力发电行业迅速发展。
截至目前，中国风力发电装机容量已经超过了20万MW，占据全球风力发电装机容量的一半以上。
三、风力发电在课程设计中的应用风力发电作为一种新兴的能源形式，可以在课程设计中引入相关内容，培养学生的科学素养和创新能力。
以下是风力发电在课程设计中的应用场景：1. 风力发电原理的学习在物理或能源类相关课程中，可以引入风力发电原理的学习。
通过讲解风力发电的基本原理和相关设备的结构，培养学生对能源转化和利用的理解能力。
2. 风力发电实验的设计在实验类课程中，可以设计风力发电实验。
学生可以通过搭建简易的风力涡轮机模型，观察风力对涡轮机旋转的影响，进而理解风力发电的实际应用。
3. 风力发电场景的模拟在计算机模拟类课程中，可以设计风力发电场景的模拟。
学生可以利用计算机软件模拟风力发电场景，了解风力发电的运行原理和效率，并通过参数调整等方式进行模拟实验。
4. 风力发电系统的设计与优化在工程设计类课程中，可以引入风力发电系统的设计与优化。
学生可以通过学习风力发电系统的结构和工作原理，设计出符合特定要求的风力发电系统，并进行性能优化和成本评估。
结论：风力发电作为一种新兴的可再生能源形式，具有巨大的发展潜力。
通过在课程设计中引入风力发电相关内容，可以培养学生的科学素养和创新能力，提高他们对可再生能源的认识和理解。
风力发电机组的设计与制造技术研究
风力发电机组的设计与制造技术研究近年来，风电发电已成为全球最受欢迎的可再生能源之一。
这是因为风能在全球上到处都可以获得，是一种高效，稳定，清洁的能源。
风力发电机组是将风能转换为电能的设备。
本文将探讨风力发电机组的设计与制造技术。
一、风力发电机组的基本构造风力发电机组主要由轮毂、叶片、发电机和塔架组成。
轮毂是将风能转化为转速的组件，叶片则将这种能量转化为转矩。
发电机是将机械能转化为电能，而塔架则是为机组提供支撑。
二、风力发电机组的设计参数设计参数是决定风力发电机组性能的关键因素。
其中包括机组功率、转速、风力等参数。
而设计参数又会影响到机组的各项性能指标，如功率密度、转矩、强度等。
机组功率是指机组最大可输出功率，在机组设计时需要考虑到机组的使用环境和所需的电量。
转速是风力发电机组最核心的参数之一，决定了机组的整体性能。
而风力则是影响机组输出功率的重要因素。
三、风力发电机组的制造技术风力发电机组的制造技术不仅需要掌握机组结构和工艺，还需要懂得机组的材料、加工、装配和测试技术。
机组材料风力发电机组使用的材料需要达到高强度、高耐腐蚀和高可靠性的要求，同时还得在长期暴露于自然环境中具有一定的耐久性能。
常用的材料有碳纤维复合材料和高强度钢材等。
加工和装配机组加工和装配要求精度高、稳定性好，同时还需要注意到机组的重量和尺寸。
常用的加工和装配技术包括铸造、锻造、切削加工和焊接等。
测试机组测试是保证机组安全和可靠性的关键环节。
机组测试要求非常严格，需要经历实验室测试和现场测试。
实验室测试包括强度测试、疲劳测试和噪声测试等；现场测试主要针对机组运行状态进行测试，如电气性能测试和风场测试等。
四、未来展望随着世界各国越来越重视可再生能源的发展，风力发电作为其中的一员将在市场上越来越受欢迎。
制造商们也在不断进步，提高风力发电机组的效率和可靠性。
未来，风力发电机组制造技术将更加成熟，继续探索创新性设计，减少材料损失和摩擦损失。
千瓦级风力发电系统建模与设计——毕业论文
武汉理工大学毕业设计（论文）千瓦级风力发电系统建模与设计学院（系）：自动化学院专业班级：电气工程及其自动化专业学生姓名：指导教师：摘要人类的生存和发展离不开能源，能源问题与人类文明的演进息息相关。
随着社会和经济的发展，能源的消耗在急骤增长。
为了实现人类社会未来的可持续发展与解决化石能源带来的环境问题，必须大力发展新型能源，风能就是一种非常清洁的能源。
现在常用于风力发电的发电机有双馈发电机和永磁直驱同步发电机，永磁同步直驱发电机相比双馈发电机省去了齿轮箱环节，减小了因为齿轮箱带来的机械损耗和设备的不稳定性，转换效率高，具有优越的低电压穿越能力。
本文分析了永磁同步直驱风力发电机的工作原理，建立风力发电系统各部分的数学模型，并在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真模型进行仿真。
风力发电机系统仿真模型包括风速模型、风力机模型、发电机模型、变流器模型等。
仿真对比了不同风速下风力发电机特性。
关键词：风力发电；MATLAB仿真；数学建模；永磁同步发电机AbstractHuman can not live without energy, the energy issue is closely linked with the evolution of human civilization. With the social and economic development, energy consumption grow rapidly. In order to achieve the sustainable development of human society in the future and solve the environmental problems caused by fossil fuels, we must vigorously develop new energy sources, wind energy is a very clean source of energy.Now doubly-fed generator and direct-drive permanent magnet synchronous generator are commonly used in wind power generation to doubly-fed generator,direct-drive permanent magnet synchronous generator eliminates the gearbox links, mechanical instability and loss of power reduced because of gearbox’s ,direct-drive permanent magnet synchronous generator brings high conversion efficiency, with superior low-voltage ride-through capability. This paper analyzes how direct-drive permanent magnet synchronous wind turbine works, and builds mathematical model,simulation model in MATLAB/SIMULINK of each part of wind power system. Wind system simulation model includes wind model, wind turbine model, generator model, rectifiers model. The simulation compares the characteristics of the wind turbine under different wind speed.Key words:wind power generation；MATLAB simulation；mathematical model；permanent magnet synchronous generator目录第1章绪论 (1)风力发电研究的目的及意义 (1)国内外小型风力发电产业现状 (1)发展我国小型风力发电产业的有利条件 (2)论文主要研究内容 (2)第2章风力发电系统介绍 (3)风力发电系统分类 (4)恒速恒频风力发电系统 (4)变速恒频风力发电系统 (4)永磁直驱风力发电系统 (5)风电机组主要参数 (6)风轮直径与扫掠面积 (7)轮毂高度 (8)叶片数 (8)额定风速、切入风速和切出风速 (8)风轮转速、叶尖速比 (8)第3章永磁直驱风力发电系统数学模型 (9)系统整体结构 (9)风速模型 (10)风力机模型 (11)永磁同步发电机模型 (12)变流器模型 (13)不可控整流器+BOOST电路+PWM逆变器 (13)PWM整流器+BOOST电路+PWM逆变器 (14)第4章系统MATLAB建模与仿真 (14)系统仿真模块设计 (14)风速仿真模型 (15)风力机仿真模型 (16)永磁直驱发电机模型 (17)仿真参数设定 (17)风速仿真模型参数 (17) (18)图风速仿真波形 (18)风力机仿真模型参数 (18)永磁同步发电机仿真模型参数 (18)变流器仿真模型参数 (19)仿真结果及分析 (20)本章小结 (22)第5章总结与展望 (23)全文总结 (23)课题展望 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章绪论风力发电研究的目的及意义国际电工委员会（IEC）针对小型风力发电机组的最新标准IEC61400-2定义的小型风力发电机组，适用于风轮扫掠面积小于200m2，将风能转换为电能的系统[1]。
风力发电机组设计与制造课程设计报告-风力发电设计报告
《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能0902班******学号：**********指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW 至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
风电机组设计与制造课程教学设计最终版
课程设计(综合实验)报告( 2012 –2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号：xxxxxxxxxxxx学生姓名：xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年x月x日目录任务书 (5)一设计内容 (5)二目的与任务 (5)三主要内容 (5)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (32)参考文献 (25)附页 (25)任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1. 确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
风力发电机组设计与制造
2 天全体成员 2 天全体成员 1 天全体成员 1 天全体成员
5 天分工负责，选作 2 天全体成员 1 天全体成员
主要参考 资料
[1] Wind Energy Handbook. John Wiley & Sons Ltd. JOHN WILEY. Tony Burdon, David
Sharpe, Nick Jenkins. [2] 理想风力机理论与叶片函数化设计.科学出版社.姜海波. [3]风能技术(第二版).科学出版社. JOHN WILEY. Tony Burdon, David Sharpe, Nick Jenkins.武鑫.译 [4]《XE115-5MW 海上风机技术规范》，湘电风能有限公司 [5]《大型风电机组功率曲线的分析与修正》.浙江运达风力发电工程有限公司.申新贺， 潘东浩，唐继光 [6] 《风力发电机组设计与制造》.华北电力大学，姚兴佳，田德.校内试用教材（第二 版） [7] 《风力发电原理》.华北电力大学.徐大平等著 [8] 《风力机空气动力学》.华北电力大学校内试用教材.贺德馨等著
和各零部件的主要技术参数。
c) 计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部
截面的应力。提交有关的分析计算报告。
d) 学习叶片理论，对选取的叶片进行理论分析与计算；用 Solidworks 画整机 3D 模型；
购买和自己动手制作组装整机模型；进行气动方面的实验。
5. 设计（实验）成果要求
新能源 1201 课程设计
1. 额定功率及种类
根据《设计任务书》选定额定功率为 5MW 级别的双馈变速恒频式风力发电机组。
2. 设计寿命
一般风力机组设计寿命至少为 20 年，这里选 20 年设计寿命。
风力发电机组设计与制造课程设计报告
******学号：********** 指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：所5、 设计（实验）成果要求提供设计的风电机组的性能计算结果； 绘制整机总体布局工程图。
6、 考核方式每人提交一份课程设计报告；准备课程设计PPT ，答辩。
二、总体参数设计1、额定功率根据《设计任务书》选定额定功率为5MW 。
2、设计寿命一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。
3、切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in =3m/s 切出风速 取 V out =25m/s 额定风速 取 V r =13m/s对于一般变桨距风力发电机组（选5MW ）的额定风速羽平均风速之比为1.70左右，在70m 处：V r =1.70V ave =1.70×7.6≈13m/s 4、发电机额定转速和转速范围 5、重要几何尺寸（1）风轮直径和扫掠面积由风力发电机组输出功率得叶片直径：D=3r p 1238P V C rπρηηη==114m其中：P r --风力发电机组额定输出功率，取5000kW ； --空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m 3； V r --额定风速，取13m/s ； D--风轮直径；--传动系统效率，取0.92； --发电机效率，取0.95； --变流器效率，取0.95；C p --额定功率下风能利用系数,取0.44。
由直径计算可得扫掠面积：S===10207综上可得风轮直径D=114m ，扫掠面积S=10207。
（2）轮毂高度轮毂高度是从地面到风轮扫掠面中心的高度，用Z hub 表示Z hub=Z t+Z j=70+2.25.=72.25m式中Z j—塔架高度；Z t—塔顶平面到风轮扫掠中心高度。
风力发电机组设计制造课程设计
风力发电机组设计制造课程设计
一、课程设计目的
本课程设计旨在让学生通过对风力发电机组设计制造的实践操作，深入掌握风力发电机组的原理和结构，了解风力发电机组的设计流程和制造工艺，提高学生的工程实践能力和综合素质。
二、课程设计内容
1. 风力发电机组设计流程的学习和掌握，包括制定设计方案、进行初步设计、进行详细设计、进行制造和测试等环节。
2. 风力发电机组的结构和原理的学习和掌握，包括风轮、主轴、变速箱、发电机、控制系统等部分的设计和制造。
3. 风力发电机组的制造工艺的学习和掌握，包括材料选择、加工、装配、测试等环节。
4. 风力发电机组的实验操作，包括组装、调试、测试等环节，对风力发电机组的性能进行评估和分析。
三、课程设计要求
1. 学生需要在指导老师的指导下，独立完成风力发电机组的设计和制造。
2. 学生需要按照设计流程，制定设计方案、进行初步设计、进行详细设计、进行制造和测试等环节。
3. 学生需要掌握风力发电机组的结构和原理，包括风轮、主轴、变速箱、发电机、控制系统等部分的设计和制造。
4. 学生需要掌握风力发电机组的制造工艺，包括材料选择、加工、装配、测试等环节。
5. 学生需要按照实验要求，组装、调试、测试风力发电机组，对其性能进行评估和分析。
四、课程设计评分标准
1. 设计方案：10分
2. 初步设计：20分
3. 详细设计：30分
4. 制造和测试：30分
5. 实验操作：10分总分：100分。
《风力发电机组设计与制造》姚兴佳 第1章
3. 先进性 在风力发电机组的设计中技术起点要高，要采用新技术、新材料、新工 艺以保证风力发电机既能达到设计要求的指标，又能兼顾经济性能。使风力 发电机组结构简单、操作方便、易于维护、运行可靠、寿命长、安全性能好、 成本低，各项技术、经济指标得到尽可能完美的实现。 但是，也要注意采取可靠技术，不能采用未经试验证明的不成熟技术，以避 免造成损失和失败。 4．工艺性和易维修性 在设计中，应尽可能使零部件易于加工和组装，整机组装之后，应易于 检查和更换零部件。应该为维护和修理预留必要的空间。 应该注重外形设计，使整机和主要零部件造型美观。
1.3设计原则与内容
1.3.1 设计原则
1.可靠性 可靠性表示系统、机器或零件等在规定时间内能稳定工作的程度或性质。它 是风力发电机组基本质量标志，是产品质量重要组成部分。可靠性是来自设 计、制造和使用维护。设计可靠性是影响产品可靠性的重要因素。 2. 经济性与社会效益 经济性包括风力发电机组制造企业的制造成本、用户运行与维护等使用成本 及发电成本。社会效益是指风力发电机组在制造、使用过程中对环境的影响， 劳动力就业，人民生活的改善和提高等方面的效益。
1. 基本形式 水平轴与垂直轴、叶片数（2、3、4、5）、上风向与下风向、定桨与变桨、恒速恒 频与变速恒频 2. 基本参数 额定功率；转速范围；总功率；设计寿命；生产成本 3. 外部条件 运行环境条件、电网条件和风场的地质情况
1.2.2 设计内容
1.风电机组的外观图 整体结构并标注了主要尺寸，同时用文字注明了设备的技术特征。 。 2. 部件图 各层次安装工作的指导图样，表示各零件之间的装配关系、配合公差、轮廓尺 寸、装配技术条件和标题栏等。 3.零件图 生产零件的依据，包括零件的结构和形状、尺寸、粗糙度和几何公差、材料及表 面处理、技术条件、标题栏等。 4.设计文件 详细描述了机组设计、制造、装配、运行维护过程的理念、标准、理论依据、 方法和技术要求，用于设计部门存档、指导装配和安装、指导用户的维护作业 和指导维修人员的维修作业。
风力发电机组设计与制造课程设计报告书
课程设计（综合实验）报告名称：风力发电机设计制造题目：风力发电机组整体技术设计目录课程设计任务书0第一章风力发电机组总体参数设计41.1 额定41.2 设计41.3 切出风速、切入风速、额定风速41.4 发电机额定转速及转速范围41.5 重要的几何尺寸51.5.1 转子直径和扫过面积51.5.2 轮毂61.6 刀片数量61.7 风轮转速71.8功率曲线、Cp曲线、Ct曲线、攻角ɑ87载荷计算18课程设计作业书一、设计内容风机整体技术设计二、宗旨与任务主要目的：1、以大型水平轴风力发电机组为研究对象，掌握系统整体设计方法；2、熟悉相关工程设计软件；3.掌握撰写研究报告的方法。
主要任务：每个学生独立完成风机的整体技术设计，包括：1、确定风机整体技术参数；2、关键部件（齿轮箱、发电机、变流器）的技术参数；3、计算关键部件（叶片、转子、主轴、联轴器、塔架等）的载荷及技术参数；4、完成叶片设计任务；5. 确定塔的设计。
6. 每个人写一份课程设计报告。
三、主要内容每个人选择功率范围在 1.5MW 到 6MW 之间的风力涡轮机进行设计。
1）原始参数：风机安装地点50米高处年平均风速为7.0m/s，60米处年平均风速为7.3m/s，60米处年平均风速为7.3m/s， 70米为7.6m/s，当地历史最大风速为49m/s，用户想安装1.5-6MW的风机。
使用63418翼型，63418翼型的升力系数和阻力系数数据如表1所示。
空气密度设置为1.225 kg/m 3 。
2) 设计内容(1) 该参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔筒高度等。
风机等级按标准确定；(2) 关键部件气动载荷计算。
设置多台风机的C p曲线和C t曲线，计算几个关键部件的载荷（叶片载荷、转子载荷、主轴载荷、联轴器载荷和塔架载荷等）；根据负载和功率确定所选型号的主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、联轴器、偏航和变桨电机等）和类型。
风力发电机组设计与制造课程设计报告
《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能0902班姓名：陈建宏学号：1091540204指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW 至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
毕业设计论文：小型风力发电机毕业设计
小型风力发电机毕业设计摘要基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍，且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。
在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。
首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。
本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。
这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。
关键词：风力发电限速控制系统小型风力发电机AbstractExploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator.Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................ I I 目录 (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 开发利用风能的动因 (2)1.1.1 经济驱动力 (2)1.1.2 环境驱动力 (3)1.1.3 社会驱动力 (3)1.1.4 技术驱动力 (4)1.2 风力发电的现状 (4)1.2.1 世界风力发电现状 (4)1.2.2 中国风力发电现状 (4)1.3 风力发电展望 (5)2 风力机理论 (7)2.1 基本公式 (7)2.1.1 风能利用系数 (7)2.1.2 风压强 (7)2.1.3 阻力式风力机的最大效率 (7)2.2 工作风速与输出功率 (8)2.2.1 风力发电机的输出效率 (8)2.2.2 工作风速与输出功率 (9)2.2.3 启动风速和额定风速的选定 (9)2.3 风能利用与气象 (12)2.3.1 风的观测对风能利用的意义 (13)2.3.2 风能利用中需要的气象调查 (13)2.4 风的观测 (13)3 风力发电机方案和结构设计 (14)3.1 小型垂直式风力发电机方案设计 (14)3.2 风叶 (15)3.3 行星齿轮加速器设计计算 (16)3.3.1 设计要求 (16)3.3.2 选加速器类型 (16)3.3.3 确定行星轮数和齿数 (17)3.3.4 压力角(α)的选择 (17)3.3.5 齿宽系数的选择 (18)3.3.6 模数选择 (18)3.3.7 预设啮合角 (18)3.3.8 太阳轮与行星轮之间的传动计算 (18)3.3.9 行星轮与内齿轮之间的传动计算 (19)3.3.10 行星排各零件转速及扭矩的计算 (20)3.3.11 行星排上各零件受力分析及计算 (20)3.3.12 行星齿轮传动的强度校核计算 (21)3.4 电磁离合器设计计算 (25)3.4.1 选型 (25)3.4.2 牙嵌式电磁离合器的动作特性 (26)3.4.3 离合器的计算转矩 (26)3.4.4 离合器的外径 (26)3.4.5 离合器牙间的压紧力 (26)3.4.6 线圈槽高度 (27)3.4.7 磁轭底部厚度 (27)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)前言随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发。
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课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期)名称：风力发电机组设计与制造题目：风电机组总体技术设计院系：可再生能源学院班级：风能1002 班学号：1101540209学生姓名：刘凤魁指导教师：田德、王永设计周数：19周-20周成绩：日期：2013年7 月10 日目录课程设计任务书 (1)第一章风电机组整体参数设计 (5)1.1 额定功率 (5)1.2 设计寿命 (5)1.3 切出风速、切入风速、额定风速 (5)1.4 发电机额定转速和转速范围 (5)1.5 重要几何尺寸 (6)1.5.1 风轮直径和扫掠面积 (6)1.5.2 轮毂高度 (7)1.6 叶片数 (7)1.7 风轮转速 (8)1.8 功率曲线、Cp曲线、Ct曲线、攻角ɑ (8)1.9 功率控制方式 (14)1.10 制动系统形式 (14)1.11 风力机等级 (14)第二章风电机组气动特性初步计算 (14)2.1 叶片的设计理论 (14)2.1.1 动量理论 (14)2.1.2 叶素理论 (15)2.2 叶片设计 (16)第三章机组及部件载荷计算 (18)3.1 叶片载荷计算 (18)3.1.1 作用在叶片上的离心力F C (18)3.1.2 作用在叶片上的风压力F V (18)3.1.3 作用在叶片上的气动力矩M b (19)3.1.4 作用在叶片上的陀螺力矩M K (19)3.2 风轮轮毂的载荷计算 (19)3.3 主轴载荷计算 (20)3.5 塔架载荷计算 (20)3.5.1 暴风工况的风轮气动推力计算 (21)3.5.2 欧美国家塔架静态强度设计的一般载荷条件 (22)3.5.3 确定塔架设计载荷的要求 (22)3.6 联轴器载荷计算 (23)第四章主要部件技术参数 (23)4.1 齿轮箱 (23)4.2 发电机 (24)4.3 变流器 (24)4.4 联轴器 (24)4.5 偏航执行机构 (25)4.6 变桨距执行机构 (25)4.7 塔架根部截面应力计算 (26)风力机总体布局图： (28)参考文献： (28)课程设计任务书一、设计内容风电机组总体技术设计二、目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1. 确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
6. 每人撰写一份课程设计报告。
三、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为49m/s，用户希望安装1.5 MW至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
最后提交有关的分析计算报告。
四、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1 风电机组整体参数设计 2.5天2 风电机组气动特性初步计算2天3 机组及部件载荷计算2天4 齿轮箱、发电机、变流器技术参数 1.5天4 塔架根部截面应力计算1天5 报告撰写 1.5天6 课程设计答辩 1.5天五、设计（实验）成果要求1．提供设计的风电机组的性能计算结果；2．绘制整机总体布局工程图。
六、考核方式每人提交一份课程设计报告；准备课程设计PPT，答辩。
2013年6 月28 日风力发电机组设计与制造课程设计表1 63418翼型的升力系数和阻力系数攻角升力系数阻力系数扭矩系数-180 -0.475 0.028 0 -179.9 -0.475 0.028 0 -177.79 0.083 0.039 0 -172.18 0.701 0.07 0 -168.55 0.917 0.172 0 -165.1 0.661 0.268 0 -159.59 0.477 0.344 0 -154.91 0.612 0.426 0 -150.61 0.697 0.536 0 -145.49 0.757 0.681 0 -141.27 0.716 0.772 0 -134.54 0.643 0.829 0 -127.58 0.572 0.886 0 -124.17 0.537 0.938 0 -120.56 0.466 1 0 -115.24 0.361 1.069 0 -109.23 0.287 1.108 0 -104.33 0.179 1.145 0 -100.65 0.094 1.167 0 -96.72 0.023 1.183 0 -88.29 -0.099 1.18 0 -82.73 -0.192 1.166 0 -78.79 -0.261 1.148 0 -74.68 -0.332 1.112 0 -68.72 -0.437 1.044 0 -62.9 -0.538 1.003 0 -58.21 -0.597 0.965 0 -53.67 -0.656 0.902 0 -50.77 -0.673 0.825 0 -44.08 -0.68 0.702 0 -38.09 -0.698 0.602 0 -32.99 -0.655 0.508 0 -29.64 -0.535 0.429 0 -24.44 -0.386 0.28 0 -19 -0.354 0.191 0 -12.78 -0.463 0.092 0 -11.58 -0.8 0.036 0 攻角升力系数阻力系数扭矩系数-11.04 -0.77 0.031 0 -9 -0.745 0.012 0-8 -0.626 0.01 0-7 -0.508 0.01 0-6 -0.39 0.009 0-5 -0.263 0.008 0-4 -0.138 0.007 0-3 -0.03 0.006 0-2 0.079 0.006 0-1 0.175 0.006 00 0.313 0.006 01 0.446 0.006 02 0.551 0.006 03 0.666 0.007 04 0.777 0.007 05 0.904 0.007 06 0.984 0.008 07 1.074 0.01 08 1.17 0.013 09 1.244 0.015 010 1.307 0.018 012 1.395 0.025 014 1.395 0.032 016 1.37 0.039 020 1 0.185 025 1.04 0.315 030 1.02 0.442 040 0.95 0.68 045 0.9 0.78 050 0.82 0.891 055.54 0.697 1.022 060.67 0.626 1.095 066.93 0.495 1.144 071.07 0.401 1.179 075.5 0.303 1.235 080.75 0.199 1.268 0攻角升力系数阻力系数扭矩系数86.9 0.099 1.272 0 91.87 -0.014 1.265 0 95.79 -0.112 1.26 0 99.84 -0.214 1.254 0 104.93 -0.317 1.205 0 110.44 -0.427 1.127 0 115.85 -0.539 1.094 0 124.05 -0.629 0.978 0 129.73 -0.695 0.872 0 136.34 -0.796 0.805 0 140.53 -0.77 0.732 0 144.46 -0.729 0.633 0 145.07 -0.721 0.616 0 150.54 -0.674 0.466 0 155.32 -0.597 0.308 0 160.62 -0.843 0.271 0 163.66 -1.124 0.183 0 168.46 -0.88 0.073 0 175.01 -0.475 0.028 0 179.9 0.083 0.039 0 180 0.083 0.039 0第一章 风电机组整体参数设计1.1 额定功率根据《设计任务书》选定额定功率为3MW 。
1.2 设计寿命风力发电机组安全等级I ～III 的设计寿命至少为20年。
这里选20年设计寿命。
1.3 切出风速、切入风速、额定风速切入风速 取 v in =3m/s ； 切出风速 取 v out =25m/s ； 额定风速 取 v r =13m/s ；对于一般变桨距风力发电机组（选3MW ）的额定风速羽平均风速之比为1.70左右。
1.4 发电机额定转速和转速范围应用高速发电机的风力发电机组多为异步发电机。
根据电机学理论，当异步发电机接入频率恒定的电网上时，由定子三相绕组中的电流产生的旋转磁场的同步速取决于电网的额定频率和发电机绕组的极对数，三者关系为pf n 1160=， 其中：n 1—同步转速，单位为r/min ； f 1—电网频率，单位为Hz ； P —发电机绕组的极对数。
异步发电机中旋转场和转子之间的相对转速为21n n n -=∆，相对转速与同步速的比值称为异步发电机的转差率，用s 表示，即%10011⨯-=n nn s 。
当异步发电机的转子在风力机的拖动下，以高于同步速旋转时，发电机运行在发电状态，发电机中的电磁转矩为制动转矩，阻碍发电机旋转，此时发电机需要从外部吸收无功电流建立磁场（如由电容提供无功电流），而将从风力机中获得的机械能转化为电能提供给电网。
喜事发电机的转差率为负值，一般其绝对值在2%~5%之间，并网运行的较大容量的异步发电机的转子转速一般在（1~1.05）n 1之间。
应用双馈式发电机，转子转速一般在（1±30%）n 1之间变化。