1、小型垂直軸風力發電系統設計方案第一章緒論國外風力發電的發展現狀及其趨勢隨著能源緊缺及化石燃料對環境污染日趨嚴重，開發新型能源成為各國經濟發展的關鍵，目前可再生能源有太陽能、風能、地熱能等。風能發電是目前為止技術最為成熟，歷史最為悠久的發電方式，是具有大規模發展潛力的可再生能源，有可能成為重要的替代能源。自13世紀起，水平軸風車產業就成為了農村經濟結構的主要部分，而利用風力發電的歷史可以追溯到19世紀晚期，美國的Brush研制了第一臺12kW的直流風力機Golding（1955）、Shepherd和Divone（1994）記錄了早期的風力機發展史。1931年，聯制造了一臺100KW、直徑30m的

2、Balaclava（巴拉克拉法帽）風力機；19世紀50年代早期，英國制造了一臺100KW、直徑24m的AndreaEnfield（安德魯-恩菲）風力機。1956年，丹麥建造了一臺200KW、直徑24m的Gedser（蓋瑟）風力機，1963年法國電力工業試驗了一臺功率1.1MW、直徑35m的風力機。在德國，Hutter（胡特）于19世紀50年代和60年代建立了一些新型的風力機。由于石油價格突然上漲，美國開始建造一系列示風力機組，如1975年的功率100KW、直徑38m的Mod-0風力發電機組和1987年的功率2.5MW、直徑97.5m的Mod-5B風力發電機組。目前世界上最大的風力發電機是德國制

3、造的E-126，高達120m，風輪直徑126m，每個葉片長達61.4m，每片重18t,裝機功率達到5MW1如圖1-1所示。圖1-1Enercon的E-126型風力發電機我國風能資源豐富，根據第三次風能普查結果，我國技術可開發的陸地面積約為24X104km2。考慮到風電場中風力發電機組的實際布置能力，按照5MW/km2計算，陸上技術可開發量為120X104MW。目前我國風能資源開發利用的重點區域有自治區、省、省、省、省、新疆維吾爾自治區、省等，其中自治區技術可開發量約為50X104MW,居全國之首2如圖1-2所示。圖1-2全年平均風能密度分布在國家可再生能源發展規劃和風電裝備國產化等相關政策的支

4、持下，我過風電產業得到了快速發展，2009年中國（不含省）新增風電裝機10129臺，容量13803.2MW，年同比增長124%；累計風電裝機21581臺，容量25805.3MW，年同比增長114%。省當年新增風電裝機37臺，容量77.9MW；累計裝機227臺，容量436.05MWU，如圖1-3所示。圖1-3歷年我國裝機儲量小型垂直軸風力發電機發展概況垂直軸風力機(VerticalAxisWindTurbine或VAWT)的風輪軸與風向垂直，風輪的轉動與風向無關，但是由于其啟動風速較高且功率不穩定，其發展并不像水平軸風力機那么迅速。隨著計算科學的飛速發展，垂直軸風力機的優異空氣動力性能(尤其是達

5、里厄風力機)漸漸為世人所認識，近年來廣泛受到各國研究人員的關注。國外較大的風力發電公司有加拿大的CleanfiledEnergy公司，其主導產品是一種額定功率為3.5kW的升力型葉輪風力發電機，整套系統由玻璃鋼纖維和鋼材組成，約重181.4kg,葉輪高3m，輪輻直徑2.5m。2006年，中國垂直風力發電機實驗基地在化德縣啟動運行，目前50kW小樣機組已投入運行開始發電，如圖1-4所示。2007年，西峽瑞發水電設備公司和發電設備研究中心聯合開發設計的1.5MW垂直軸永磁風力發電機研制成功，并在風電場安裝運行。圖1-4德化縣50kW垂直軸風力機第二章風力發電基本原理風特性風能量空氣的流動現象稱為風

6、，風是由于不同地方的空氣受熱不均勻，從一個地方向另一個地風功率計算公式為P二W/1m=pVV=SxL聯立以上各式得P=IpSv32(2.1)從式(2.1)容易看出風速對風能的影響是最大的，因此在沿海地區設計風力機時必須要考慮強臺風對設備的影響。湍流特性湍流指的是短時間的風速波動，隨著海拔、氣候、地形等變化。影響湍流的因素很多，產生湍流的主要原因有：1.由地形差異引起的氣流與地表的摩擦。2.由于空氣密度差異和氣溫變化的熱效應空氣垂直運動。湍流往往是有這兩種原因相互作用形成的。湍流無法用簡單的數學公式完整的表達出來，其復雜程度超出了人類現有的認識能力。雖然它的活動遵循一定的定律，但是人類想要用這些

7、定律來描述湍流過程是相當困難的，因此只能通過統計學來大致描述湍流。湍流風速變化基本上服從高斯函數，風速變動相對于風速均值服從正態分布,湍流強度I是用來描述湍流總體水平的，計算公式如下4：1/U(2.2)式中I為湍流強度；b為脈動風速的均方根；b2為脈動風速動能；U為10min平均風速。湍流強度由地表的粗糙度和高度決定，通常是在很短的一段時間計算得到的，如幾分鐘到一小時。風力發電系統結構框架小型垂直軸風力發電機不需要并網，只要選擇合適的蓄電池就能夠提供一般家庭的生活用電，本次設計的發電系統主要由以下幾部分構成：葉輪、發電機、傳動機構(包括剎車)、塔架、整流、功率控制系統，如圖2-2所示。圖2-2

8、系統結構圖第三章小型垂直軸風力發電的總體設計風力機的種類及選擇風力機的分類方法很多，其中按風力機主軸布置方向可分為水平軸風力機和垂直軸風力機，水平軸風力機的旋轉主軸與風向平行，如圖3-1所示。水平軸風力機組有兩個主要優勢1.實度較低，能量成本低；2.葉輪掃掠面的平均高度可以更高，有利于增加發電量。圖3-1水平軸風力發電機垂直軸風力機的旋轉主軸與風向垂直，如圖3-2所示，垂直軸風力機設計簡單，風輪無需對風，其優點有：1.可以接受任何風向的風，無需對風；2.齒輪箱和發電機可以安裝在地面，檢修維護方便。圖3-2垂直軸風力發電機按照槳葉受力方式分類可分為升力型風力機和阻力型風力機。升力型風力機利用葉片

9、的升力帶動旋轉軸轉動，從而轉化風能為電能，這種風力機目前較為常見，大部分水平軸風力機都屬于升力型風力機。目前大中型風電主要采用水平軸風力機，屬升力型風力機，具有轉速高、風的利用率較高等優點，其葉尖速比通常在4以上，最大功率系數可達50%，如圖3-3所示。阻力型風力機利用葉片上受到的阻力來驅動發電機發電，大部分阻力型風力機為垂直軸，目前較少，如圖3-4所示。圖3-3升力型風力發電機圖3-4阻力型風力發電機垂直軸升力型風力機既有垂直軸風力機結構簡單、維修方便等優點，又和升力型風力機一樣具有較高轉速，風能利用率有所提高。由于運行過程中受力比水平軸好得多，疲勞壽命要更長。垂直軸風力機空氣動力學如圖3-

10、5所示建立平面坐標系，假定風速矢量為v,葉片端線速度矢量為u,葉片所在位置夾角為e,則葉片的平均線速度為兀DnU=1u1=60(3.1)在圖3-5中，風速矢量v二(0,-V),葉片速度矢量u二(-Usine,Ucose),風對葉片的相對速度w=v+u,坐標運算后得w二(-Usine,-V+Ucose)o圖3-5垂直風力機動力原理uurur相對風速的大小就是矢量w的模|w|,以W表示w的單位矢量，U表示u的單位矢量，則可以求出此時的攻角a,攻角就是相對風速與葉片弦長所在直線的夾角，按照矢量計算可推得：TOC o 1-5 h zuurura=cos-i(W，U)(3.2)在風力的作用下，葉片在攻角

11、a時受到的升力F和阻力F可以按以下公式計算：ldF=-pSw2C(3.3)i2iF=-pSw2C(3.4)d2d將升力和阻力投影到風輪切方向：F=Fsina(3.5)ltlF=Fcosa(3.6)dtd其中F為F在切向的分量；F為F在切向的分量。ltldtd切向力的合力產生轉矩使風輪轉動，葉片在位置角為。時產生的轉矩為M二(F+F)Rltdt風能利用率風能利用系數Cp是表示風力機效率的重要參數，由于風通過風輪的風能不能完全轉化為風輪機械能，其風能利用率Cp為7C=風力機輸出的機械功率=pp輸入風輪的功率p(38)其中P為風力機輸出的機械功率；P為風力機輸入的風能。mw目前大型水平軸風力發電機的

12、風能利用率絕大部分是由葉片設計方計算得到的，一般在40%以上。由于之前一般都是利用葉素理論來計算垂直軸風力機的風能利用率，得出的結果不如水平軸，但是根據國外最新的實驗表明垂直軸的風能利用率不低于40%8，再加上水平軸風力機受到風向變化的影響，而垂直軸風力機可以在任何風速角下工作，因此有理由相信垂直軸風力機的利用率能夠超過水平軸。Cp-入功率特性曲線風能利用系數Cp般是變化的，它隨著風速與風輪轉速變化而變化，葉片尖端線速度與風速之比叫做葉尖速比入(將在第3.2.4節具體說明)，為了得到最佳的風能利用率，一般根據Cp-入曲線來選擇合適的葉尖速比，如圖3-7所示。圖3-7Cp-入曲線圖U略聲崔田從圖

13、3-7中看出，當葉尖速比達到7.5左右時風能利用系數最大，風能利用率最高，Cp值有一個最大值，實際風力機一般都達不到這么高的風能利用率，所以我們先初定葉尖速比在入=6,風能利用率Cp=0.4時對風力機進行設計，具體的Cp-入圖還需根據具體的風力機葉片試驗及攻角調整來確定。貝茨極限風能利用系數縮短能達到的最大值就是貝茨極限，德國空氣動力學家AlbertBetz提出貝茨極限后,直到今天還沒有人能設計出超過這個極限的風力機，該極限不是由于設計不足造成的，而是因為流管不得不在致動盤上游膨脹，使得自由流速比在圓盤處小，貝茨極限由一下微分方程得出9：dCp4(1-a)(1-3a)=0da(3.9)式中a為

14、氣流誘導因子。解微分方程可知當a=1/3時，Cp最大，求得最大Cp=0.953。葉尖速比風輪葉片尖端線速度與風速之比稱為葉尖速比，阻力型風力機葉尖速比一般為0.3至0.6，升力型風力機葉尖速比一般為3至8。在升力型風力機中，葉尖速比直接反映了相對風速與葉片運動方向的夾角，即直接關系到葉片的攻角，是分析風力機性能的重要參數。葉尖速比計算公式為學=醤（3.10）風力機的功率及扭矩計算由省情資料庫中的圖像資料可以看出地區地面平均風速在4m/s6m/s左右，如圖3-8所示。IIIL圖3-8省風速分布從氣象( x0.75x=14.2mm4.9)40031-0.64按照主軸扭轉剛度計算直徑：d=BxPx1

15、n3Ia44.10)其中B為系數，按機械設計手冊單行本-軸承及其連接表5-1-20選取，查閱機械設計d=91.5x1410.64=19.7mm4.11)手冊單行-本軸承及其連接表5-1-20得一般傳動時B值取91.5,已知功率為0.75kW，主軸額定轉速n為400轉/min，代入式(4.10)后得到如果截面上有鍵槽時，應將求得的軸徑增大，其增大值見機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-22，增大值應選7%，最后得出的最小外徑d=21.1mm。為了安全，我們選擇的軸外徑為d=30mm，徑d=18mm，采用45鋼調質處理，主軸如圖4-2所示。圖4-2主軸示意圖校核主軸安全系數，主軸轉矩為T=0

16、.5兀pCR3p九4.12)=0.5x3.14x1.25x0.4x0.83竺=60.3Nm6只考慮扭拒作用時的安全系數為4.13)其中t為對稱循環應力下的材料扭轉疲勞極限，Mpa,見機械設計手冊單行本軸-承及其連-1接表5-1-1，T1=115；K為扭轉時的有效應力集中系數，見機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-30表5-1-32，K=1.8；0為表面質量系數，一般用機械設計手冊單T行本軸-承及其連接表5-1-36；軸表面強化處理后用機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-38；有腐蝕情況時用機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-35或機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-37

17、，0=0.44；e為扭轉時的尺寸影響系數，見機械設T計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-34，e=0.89；t、工為扭轉應力的應力幅和平均應力，TamMpa見機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-25，t=t=6.1；屮為ma2Z2x4.94屮tp材料扭轉的平均盈利折算系數，見機械設計手冊單行本軸-承及其連接表5-1-33,屮=0.21。T155將各數據代入公式后得S=_=p8=彳3ThT+屮tx6.1+0.21x6.10eatm0.44x0.89T根據調質45鋼Q/Q=0.55，要求查機械設計手冊（機工版）第2版第19篇第5章sb得安全系數為5.0，因此設計的主軸滿足要求。軸承的計算及選

18、型由于風力機不僅承受風輪的扭矩，而且要承受氣流方向的一定彎矩，角接觸球軸承不僅能夠承徑向力，同時能夠承受一定的徑向載荷，因此在主軸上安裝兩個角接觸球軸承。1角接觸球軸承1的選用計算角接觸球軸承1的安裝位置如圖4-3所示。軸徑d=30mm，額定轉矩T=4.3Nm。由機械設計手冊單行本-軸承表6-2-82選擇角接觸球軸承36000型新代號7000C,之所以選用接觸球軸承是考慮到主軸在轉動時有可能產生徑向載荷，軸承1參數如表4.2所示。表4.2軸承1參數孔徑d外徑D軸承代號極限轉速r/min(脂潤滑)額定動負荷Cr額定靜負荷Cor重量30mm55mm7006C950011.65kN8.49kN0.1

19、1kg軸向載荷：F=(m+m+m+8xm)ga葉片支撐架主軸葉片支架=15kgx9.8N/kg=147N徑向載荷按照最不利狀況計算，根據伯努利方程，氣流作用在葉片上的壓力為P=0.5pv2=0.5x1.25x82=40Pa(4.14)作用在4個葉片上的總力為F=PS=40 x0.375二15N(4.15)r由機械設計手冊單行本-軸承表6-2-12推薦使用壽命為100000小時,軸承當量動載荷的計算公式為P=XF+YF(4.16)ra式中X、Y分別為徑向動載荷系數及軸向動載荷系數。可通過查機械設計手冊表283-2得：因為F/C=0.147/8.49=0.017aorF/F=0.102ar所以應該

20、選擇X=0.44,Y=1.47,代入式子得到P=XF+YF=0.44x15+1.47x147=222.69Nra軸承基本額定動載荷按如下公式計算：C=PhmdPffnT式中：C為基本額定動載荷計算值,N；f為速度因數，按機械設計手冊單行本-軸承表6-2-9n選取5.85；f為力矩載荷因數,力矩載荷較小時取1.5,較大時取2,這里選取2；f為沖mdr擊載荷因數，按機械設計手冊單行本-軸承表6-2-10選取1.2；f為溫度因數，按機械設計手冊單行本-軸承表6-2-11選取1；f為壽命因數，按機械設計手冊單行本-軸承h表6-2-8選取0.405；P為當量動載荷。將各個數據代入式（4.13）得：小5.

21、85x2x1.2C=0.405x1故選用此軸承能夠滿足額定載荷的要求。XO22269=19.5NC2角接觸球軸承2的選用計算角接觸球軸承2的安裝位置如圖4-4所示。按照機械設計手冊單行本-軸承表6-2-82選擇軸承型號36105（新型號7005C）,參數如表4.3所示。表4.3軸承2參數孔徑d外徑D軸承代號極限轉速r/min（脂潤滑）額定動負荷Cr額定靜負荷Cor重量25mm47mm7006C120009.38kN7.73kN0.074kg按照軸承1校核公式（4.15）對軸承進行校核：F二PS二40 x0.375二15NF=（m+m+m）ga葉片支撐架主軸=15kgx9.8N/kg=147N軸

22、承當量動載荷按公式（4.16）得：P二XF+YFra式中X、Y分別為徑向動載荷系數及軸向動載荷系數。可通過查機械設計手冊表283-2得：因為F/C二0.147/6.53二0.0225aorF/F二0.102ar所以應該選擇X=0.44,Y=1.40,代入公式（4.16）得到P二XF+YF二0.44x15+1.40 x147二212.4Nra由機械設計基礎（第五版）公式16-3計算軸承壽命：)e4.17)106(fC60nfPd式中：f為溫度因數,按機械設計手冊單行本-軸承表6-2-11選取1；f為沖擊載荷因Td數，按機械設計手冊單行本-軸承表6-2-10選取1.2；C為額定動載荷，C=9.38

23、kN；N為主軸額定轉速，n=400r/min；為壽命指數，對于球軸承取3。將各數據代入式子后得106fC1061x9380L(L)=()32.07x106hh60nfP60 x4001.2x212.4d由機械設計手冊單行本-軸承表6-2-12推薦使用壽命為100000小時,所以可以滿足使用要求。主軸與發電機之間用圓錐銷套筒聯軸器進行連接，如圖4-5所示，聯軸器具體參數見圖紙。第五章剎車裝置及其他部件設計剎車裝置剎車裝置原理目前應用的制動器有外抱塊式制動器（簡稱：塊式制動器）、蹄式制動器（簡稱：蹄式制動器）、帶式制動器、盤式制動器、載荷自制制動器等等，它們的工作原理都是利用摩擦力使致動盤停止，從

24、而起到制動作用。制動器目前已經形成標準，是標準件。市產華電機FDB-1-100型凸緣單板式電磁制動器是利用電磁力產生壓力作用于制動盤上，在制動盤表面形成摩擦力，其基本結構如圖5-1所示。圖5-1制動器受力要求在十二級風速（約30m/s）時能夠有效制動，下面通過計算力矩來選擇制動器已知v=30m/sp=1.205kg/m3R=0.8mX=6C=0.4由公式(4.12)得T=0.5兀pCR3p九302T=0.5x3.14x1.25x0.4x0.83=60.3Nm6制動器所選型號為FDB-1-100,其基本參數如表5.1所示。表5.1制動器參數型號制動盤直徑/mm靜摩擦轉矩N/m動摩擦轉矩/Nm功率

25、24VDC(W)at20C重量kgFDB-1-1001609080353.45制動器的閉合是通過主軸上面的一個光電編碼器來實現控制的,光電編碼器收集主軸轉速數據,主控電路中的單片機對數據進行計算,當轉速達到某值時,單片機輸出數字信號,控制繼電器常開觸點閉合,從而制動器電磁鐵得電,制動器的電磁鐵由蓄電池供電,如圖5-2所示。圖5-2制動器示意圖制動器外形尺寸如表5.2所示(/mm)。表5.2制動器外形數據AC1C2C3DEHJKLMPYmabt1601901758030652664423811.582-M80.3(-1)73.3剎車結構受力計算用制動器的額定制動轉矩反求風力機制動器的最大工作風速

26、，由公式（4.12）得T=0.5兀pCR3p九_T九_90 x6V_0.5兀pCR3_：0.5x3.14x1.25x0.4x0.83耳p_36.7m/s這個風速相當于13級風，制動器在13級風下可以安全制動。為了保護有效發電機和其他部件，制動器必須在轉速超出發電機允許圍時立即動作，完成轉速數據收集的任務就交給了光電編碼器，光電編碼器通過光電轉換收集轉軸轉速數據，再將數據送往主控電路（一般為單片機）進行分析，最后產生一個控制信號使執行件動作。圖5-3為套軸式編碼器，軸孔直接與電機軸配合，通過螺釘鎖緊，當電機軸轉動時帶動光電編碼器轉子轉動并產生光電信5-3光電編碼器套軸式編碼器IHA8030孔30

27、mm光電編碼器的參數如表5.3所示。表5.3IHA8030光電編碼器數據電源電壓DC+55%最大機械轉矩4000rpm輸出電壓髙電平三85%Vcc,低電平W0.3V抗震力50m/s2,10200HZ,xyz方向各2h續上表消耗電流W180mA抗沖擊980m/s2,6ms,xyz方向各2次響應頻率0100KHZ防護防水、防油、防塵IP54輸出波形方波工作壽命MTBF三50000h(+25C,20000rpm)載空比0.5T0.1T工作溫度-10C70C啟動力矩5X10-2Nm儲存溫度-30C85C轉動慣量4X10-5kgm2工作濕度3085%(無結霜)軸最大負荷徑向40N,軸向30N重量約0.6

28、kg用光電編碼器對制動器進行控制不僅控制精度高，而且靈活性較大，用戶可以通過簡單的修改數據就可以對制動器的觸發轉速進行修改，這一特點對于不同地方不同環境下的制動非常有利。塔架的設計支撐件受力分析支架選用低合金碳鋼，在滿足強度要求的同時盡量減少重量，現選擇牌號40Cr結構用無縫鋼管，壁厚2mm，外徑30mm，長度1448mm，我們考慮最壞情況，即氣流直接作用于靜止的葉片上，這樣將四個葉片等效于一個平板，平板的面積為四個葉片投影面面積之和，如圖5-4圖5-4等效受力圖根據流體力學伯努利方程，作用于平板上的正壓力為=1.13x10-6P=丄卩v2=0.5x1.25x302=562.5Pa2作用于平板

29、的合力為F=PS=562.5x0.375=211N四個葉片所受到的力最后傳遞到中間支撐桿，支撐桿為40Cr合金鋼空心結構，重量輕,強度高，如圖5-5所示。FL桿受彎矩為鋼管截面模量為T=FL/2=211x0.742=157N兀D3八、WF（i4）=3.14x0.03332(1-0.874)5.1)圖5-6支撐桿受力簡圖其中D為外徑，m；a=26/30=0.87為徑與外徑比。2fcos30。cos60=F表5.5蓄電池參數由圖5-8可得到下式：受到最大彎應力M1575二(-)二一二138.9MPa(5.2)maxW1.13X106Z查機械設計手冊單行本-常用工程材料表3-1-9得40Cr合金鋼的

30、許用應力為5二980MPa，所以能夠滿足強度要求。b拉索的受力計算塔架的穩定方式有很多，有拉桿式、拉索式、桁架式等，而拉索式憑借其簡單的結構低廉的價格及安裝簡易等特點被廣泛應用于各種塔架的固定。塔架用三條拉索固定與地面每根拉索在水平面投影的夾角為120，與塔架夾角為60，拉索布置如圖5-7所示。Z圖5-7拉索的布置圖5-8單根拉索受力分析按最不利原則，風速方向與y軸平行，受力如圖5-8所示。r=f=-2cos30。cos60。查機械設計手冊起重機部分可得如表5.4所示。表5.4拉索力學性能鋼絲繩公稱直徑d/mm材料近似質量鋼絲公稱抗拉強度/MPa鋼絲繩最小破斷拉力/KN2鋼芯鋼絲繩1.55kg

31、/100m14702.11鋼絲繩數據目前市場上能夠買得到的鋼繩成品有許多，力森鋼絲繩生產的6X7類鋼絲繩直徑為2mm鋼絲繩可以滿足我們設計需求，在地面準確位置固定地腳螺栓鋼筋，鋼筋端部彎成環狀與鋼絲繩套環連接。蓄電池和選型蓄電池的種類及工作基本原理電化學電池是一種把氧化還原反應所釋放出來的能量直接轉變成低電壓直流電能的裝置，蓄電池分為酸性電池和堿性電池兩大類，酸性電池也稱鉛酸電池，其電解質為硫酸，負極為Pb，正極為PbO。2鉛酸蓄電池廣泛應用于各個行業，電池價格便宜，為鎘鎳蓄電池的1/6；高倍率放電性能良好，可用于引擎啟動，多用于汽車發動機的啟動；電池電壓在使用蓄電池中最高，可達到2.2V且易

32、于浮充使用，沒有“記憶”效應。鑒于以上優點，本次設計我們采用鉛酸蓄電池來作為儲能原件13。蓄電池選型松下蓄電池生產的LC-P12100ST型蓄電池滿足我們的設計要求，基本參數如表5.5所示。5.4.2箱體的防銹與密封松下蓄電池100AH電池類型閥控密閉鉛酸蓄電池使用產品UPS容量100AH電壓12V其他特征407X173X210mm箱體的設計箱體主要用于安裝發電機等重要部件，使這些部件免受風雨的侵蝕，要求能夠防銹密封。箱體要有一定的重量才能防止讓整個系統重心比較低，起到穩定的作用。箱體的外形設計本系統的箱體主要以圓柱形為主，上部小，下部偏大，呈階梯狀，如圖5-9所示。箱體一側開一矩形門，方便蓄

33、電池的安裝與檢修，箱底部兩個導軌起到導向作用，能夠讓蓄電池在裝入和取出時不偏移。為了防止箱體被大風傾覆，在箱體底部用6個地腳螺栓與地面固定。防銹：箱體材料為鑄鐵，在戶外工作環境中難免會受到水和空氣的銹蝕，銹蝕后的箱體不僅密封性降低，而且強度也受到影響，因此，必須對箱體進行防銹處理。防銹處理的最簡單方法是在箱壁上噴涂防銹漆。防銹漆有油性的和水性的兩種，油性防銹漆在材料表面形成油性物質，去除難，現在一般很少采用，水性防銹漆使用方便、價格低廉，但是具有一定毒性。防銹漆在市場上比較容易買到，在此不詳細說明。密封：光電耦合器、發電機等都是比較容易受損的部件，如果箱體密封不嚴，一些雨水等具有銹蝕作用的物質進入箱體將影響到他們的正常工作。箱體的密封方法很多，有墊密封膠密封、填料密封等等。墊密封操作簡單，廣泛應用于管道、壓力容器及各種殼體結合面密封中，密封墊常用材料有橡膠、皮革、石棉、紙等等。本次設計采用異丁橡膠密封墊，其滲透泄露較小。結論本文在參照各文獻后做出了垂直軸風力機的一個總體設計方案，此系統能夠在較小風速下啟動發電，能夠滿足一般家庭的供電，與傳統水平軸風力發電機相比，風能利用率更高，起動風速低，噪音少，應用前景廣闊。整個設計過程包括風力機葉片的設計、傳動系統的設計及塔架的設計等，通過三維建模直觀表現風力系統結構，通過比較后認為