风能作为一种自然资源,和煤炭、石油一样可以利用,而且它有取之不尽、清洁无污染等优点,所以被人们称为“绿色资源”受到青睐。我国华北农村地区蕴藏着丰富多样的风能资源同时又受困于电力资源紧张的局面。所以如能在本地区善加开发利用风能,开发出适合本地区特点的低风速启动、易于安装、运行可靠的小型风力发电机,并推广到广大农村地区家庭使用,将风能变成电能作为电网供电的补充以供生产生活使用。这样既可有效缓解本地区能源短缺的局面,又能减轻燃煤电厂带来的污染问题。风轮是风力发电机获取风能的主要部件,它的效率的高低直接影响到风机的性能。本文通过对水平轴和垂直轴小型风力机的比较分析,以利用低风速风能为目的设计了一种新型垂直轴式风轮。并以风轮吸收能量最大化为目标,优化了Y型风轮叶片的尺寸参数。且针对Y型风轮启动难的特点,提出了附加变形式S风轮,以辅助Y型风轮的启动。分别对Y型风轮和S风轮进行了气动性能优化分析,并相应地研究了S轮对Y型风轮的运行影响。本文分析比较了当前风机玻璃钢叶片的制作工艺,选择使用技术含量较高的拉挤工艺法完成了两片截面为复杂曲面的主叶片的制作。应用有限元分析软件ANSYS对叶片的强度进行校核,并对其模态进行分析。本文利用空气动力学结合风机的基本理论,提出了计算风机动力的新方法,并综合理论研究结果,在学校机械厂的加工条件支持下,作者设计和制作了一套1KW的小型风力发电系统样机,并通过在自然风况下的样机性能试验,证明该系统具有实际应用价值。