风力发电机的装机容量逐年增加,装机尺寸逐年增大,也随之带来了成本升高、故障频发等很多问题。风能产品的制造技术也面临着巨大的挑战,整机建模、零部件载荷分析显得尤为重要。本文以2MW风力发电机为例进行整机建模并对其主轴进行载荷特性及疲劳寿命方面的研究。本文介绍了风力发电机基本工作原理,论述风力发电机气动特性分析理论叶素动量理论,讨论了风轮的切向及轴向诱导因子,得出该因子对风力发电机的尺寸结构参数、空气动力特性与风轮载荷存在的一些影响。通过专业风力发电机分析软件S4WT建立大型风力发电机整机结构分析模型。根据IEC61400-1标准建立风力发电机主轴载荷分析工况,结合叶素动量理论计算主轴在不同风况及工况下力与力矩载荷,得出风力发电机关键零部件的载荷确定方法,即建立叶片、叶根、轮毂及塔架坐标系,并将各坐标系上载荷叠加可得,得到了风力发电机主轴载荷的动态响应曲线,直观的描述了主轴不同工况以及风况下的载荷特性。在pro/e中建立主轴三维模型,通过有限元分析软件ANSYS进行网格划分、有限元分析,得到了主轴在不同风速下的应力变化及极限值,得到的应力极限值产生处与现实中主轴疲劳破坏处相吻合。基于线性疲劳累计损伤理论中最典型的理论Palmgren-Miner理论结合风场、主轴材料性能数据进行主轴疲劳寿命估算,并通过实例验证估算方法安全可靠,满足风力发电机主轴20年的设计安全寿命要求。