小型風力發電機垂直軸風力發電機的葉片設計，以前也是按照水平軸的設計方法,依靠葉素理論來設計。由于垂直軸風輪的流動比水平軸更加復雜,是典型的大分離非定常流動,不適合用葉素理論進行分析、設計,這也是垂直軸風力發電機長期得不到發展的一個重要原因。
小型風力發電機的風能利用率
大型水平軸風力發電機的風能利用率,絕大部分是由葉片設計方計算所得,一般在40%以上。如前所述,由于設計方法本身的缺陷,這樣計算所得的風能利用率的準確性很值得懷疑。當然,風電廠的風力發電機都會根據測得的風速和輸出功率繪制風功率曲線,但是,此時的風速是風輪后部測風儀測得的風速參見,要小于來流風速,風功率曲線偏高,必須進行修正。
應用修正方法修正后,水平軸的風能利用率要降低30%～50%。對于小型水平軸風力發電機的風能利用率,中國空氣動力研究與發展中心曾做過相關的風洞實驗,實測的利用率在23%～29%。
小型風力發電機的葉片在旋轉一周的過程中,受慣性力和重力的綜合作用,慣性力的方向是隨時變化的,而重力的方向始終不變,這樣葉片所受的是一個交變載荷,這對于葉片的疲勞強度是非常不利的。另外,水平軸的發電機都置于幾十米的高空,這給發電機的安裝、維護和檢修帶來了很多的不便。
垂直軸風輪的葉片在旋轉的過程中的受力情況要比水平軸的好的多,由于慣性力與重力的方向始終不變,所受的是恒定載荷,因此疲勞壽命要比水平軸風輪長。同時,垂直軸的發電機可以放在風輪的下部或是地面,便于安裝和維護。
