小型风力发电机大多数采用被动偏航结构,但是由于设计不严格和制造质量方面的缺陷,导致偏航不可靠,再加上存在空气动力载荷计算的不完善,从而出现小型风力发电机在大风情况下损坏严重的情况。近年来小型风力发电机逐渐延伸到许多新兴领域,对整机发电品质和安全性提出了更高的要求,迫切需求在技术上进行创新,以适应市场变化。本文首先介绍了目前国内外整个风力发电产业发展状况,特别是国内小型风力发电机发展现状,并对小型风力发电机空气动力载荷计算和偏航机构设计现状进行了阐述,引出本文研究内容及意义。其次,分析和总结了国内外小型风力发电机的技术路线,归纳出不同机型的优缺点,以此为基础解释了为何本课题研究的10kW风力发电机采用上风向、叶片失速和主动偏航结构。接着给出了具有适用性的风力发电机各项设计参数,再运用GH_Bladed专业分析软件平台对整机的空气动力载荷进行计算,得出功率、轴向推力和转矩与风速变化的关系,一方面作为校核设计参数的合理性与正确性的依据,另一方面也为整机其他部件的设计提供参考。最后,阐述了采用蜗轮蜗杆机构来实现主动偏航的原理,并结合偏航系统的理论分析,完成了偏航机构的设计计算、润滑方案分析及偏航阻尼结构的设计,为主动偏航控制的实现奠定理论基础。本人参与了湘潭大学与湘电集团合作研发的10kW风力发电机项目,本课题研究内容奠定了该项目的理论基础,促进了其他设计工作的顺利进行。