風力發電機多種多樣，但簡單歸納起來可分為兩類：

　　1、水平軸風力發電機，即風輪的旋轉軸與風向平行；

　　2、垂直軸風力發電機，即風輪的旋轉軸垂直于地面或者氣流的方向。

垂直軸風力發電機

　　本文主要描述的是垂直軸風力發電機。垂直軸風力發電機（vertical axis wind turbine VAWT）從分類來說，主要分為阻力型和升力型。

　　阻力型垂直軸風力發電機主要是利用空氣流過葉片產生的阻力作為驅動力的，而升力型則是利用空氣流過葉片產生的升力作為驅動力的。由于葉片在旋轉過程中，隨著轉速的增加阻力急劇減小，而升力反而會增大，所以升力型的垂直軸風力發電機的效率要比阻力型的高很多。

　　利用阻力旋轉的垂直軸風力發電機有幾種類型，其中有利用平板和杯子做成的風輪，這是一種純阻力裝置；S型風車，具有部分升力，但主要還是阻力裝置。這些裝置有較大的啟動力矩，但尖速比低，在風輪尺寸、重量和成本一定的情況下，提供的功率輸出低。

　　達里厄式風輪是法國G.J.M達里厄于19世紀30年代發明的。在20世紀70年代，加拿大國家科學研究院對此進行了大量的研究，是水平軸風力發電機的主要競爭者。達里厄式風輪是一種升力裝置，彎曲葉片的剖面是翼型，它的啟動力矩低，但尖速比可以很高，對于給定的風輪重量和成本，有較高的功率輸出。世界上有多種達里厄式風力發電機，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。這些風輪可以設計成單葉片，雙葉片，三葉片或者多葉片。

　　從達里厄發明升力型垂直軸風力機至今已180多年了，但一直未能廣泛應用，主要是自身的一些缺點妨礙了應用。不能自起動是其重要的缺點，但主要的缺點還是對風力的變化范圍與負荷的變化范圍要求過窄，這也涉及它不能調速的缺點。

　　1、固定葉片升力型垂直軸風力發電機

圖1升力型垂直軸風力機風輪葉片布置圖

　　傳統達里厄風力機采用ф形葉片，目前較多采用直葉片（H型）結構，達里厄風力機的葉片相對于風輪是固定的，也就是葉片弦線角度是不可調的。圖1是風輪的葉片分布圖。

　　升力型風力機是利用葉片的升力推動風輪旋轉做功，對于多數普通翼型的葉片在理想狀態下，在攻角為0至15度能產生升力，而在8至13度能產生大的升力且阻力較小。圖2是風力機的葉片旋轉到風輪向風側（0度位置）時的氣流與受力圖。

圖2葉片在正常與失速時升力阻力對比圖

　　圖2左側圖中葉片受到相對風速W的作用產生升力L與阻力D，相對風速W與葉片弦線的夾角即葉片的攻角α約為14度，相對風速W由風速V與葉片運動速度u合成，此時的葉片運動的速度約風速的4倍，即葉尖速比為4。升力L與阻力D的合力為F，該力對風輪的力矩力為M，是推動風輪旋轉的力。在葉尖速比為4時，葉片運行在向風側或背風側均能產生推動風輪旋轉的力矩，僅在兩側（90度與180度）附近升力很小，會有不大的負向力矩。

　　在圖2右側圖中風速增加了一倍，葉片運動的速度未變，葉尖速比約為2，葉片的攻角α約為27度，葉片工作在失速狀態，此時葉片產生的升力L下降了，阻力D大大上升了，相對風輪產生的力矩力M為負向，是阻止風輪旋轉的，在這種風速與轉速下葉片產生負向力矩的可能性是很大的。

　　其實葉片在葉尖速比為4（α為14度）時已在失速的邊沿，低于4時升力L已不再增加，阻力D已明顯上升，風葉產生的力矩力M有可能為0或負向。好在葉片運行在0度至90度中間一段區域葉片攻角較小能產生正向力矩、在90度至180度、180度至270度、270度至360度的中間也有這樣一段區域。但在在葉尖速比小于3.5（α大于16度）時這樣的區域就越來越小了。

　　圖3中是升力型垂直軸風力機的功率系數Cp與葉尖速比tsr的關系曲線，可見葉尖速比在4至6之間才有較高的功率系數，而且氣流是在理想的狀態下。

圖3固定葉片垂直軸風力機功率系數與葉尖速比關系曲線圖

　　然而風力大小不可能穩定，風力機負荷也不會不變，當風速快速增加，風力機轉速不能立即同步跟上，葉尖速比可能降至3.5以下，風力機可能遭受反向力矩的沖擊而運行不穩；這種情況在風力機負荷增加轉速下降導至葉尖速比下降時同樣會出現；在風速下降時風力機因負荷轉速會下降更快，也可能出現這種情況。要求風力或負荷的變化范圍較窄就是固定葉片升力型垂直軸風力機的主要問題，不能自起動也是固定葉片升力型垂直軸風力機的重要缺點，這些都給應用帶來許多限制。