当今，全球能源消耗总量持续增涨，世界石油、天然气和煤炭储量逐年递减。为此，未来地球能源构成将发生重大变革，非可再生能源将逐步退出能源主力军队伍，21世纪必将是可再生能源世纪。风能作为可再生能源的一种，具有蕴藏量巨大、分布广泛、无污染、不破坏生态、可再生等诸多优点，世界各国政府不断出台政策鼓励风电产业的投资与开发。风力机是将风能转化成电能的主要设备，分为水平轴风力机和垂直轴风力机两种。传统的垂直轴风力发电机因风能利用率低、自启动性能差没有得到大规模的广泛应用，因此，如何解决垂直轴风力机的缺点，是风力机设计研发领域的重要课题。本文以直叶片H型垂直轴风力发电机为研究对象，针对垂直轴风力机自启动性能差和风能利用率低的问题，结合风力机叶片攻角变化情况及翼型气动力特性，制定了一种最优叶片桨距角变化模式。根据叶素理论，计算表明采用该变桨距模式可有效增大垂直轴风力机的启动力矩和提高其风能利用系数；同时，为了优化垂直轴风力机风轮设计参数，本文采用CFD滑移网格技术对垂直轴风力机进行了二维非定常数值模拟，得到了在不同运转工况条件下的风力机转矩系数和功率，并结合正交试验优化方法对风轮设计参数进行优化；最后，以水平轴变桨矩风力发电机设计技术为基础，制定了旋转叶片式垂直轴风力发电机的总体技术方案。在叶片与偏航控制电机之间设计一套机械控制传动系统，通过对风力机输出扭矩的实时监控，转化成对叶片迎风角度的连续控制，从而实现风能的最大利用和恒扭矩的输出。并结合旋转叶片式垂直轴风力发电机的结构特点，计算了其载荷情况，运用Solidworks分析软件对风力机主轴和塔架进行了强度、刚度校核，同时对主轴直径进行了结构优化，以及对塔架进行了模态分析。旋转叶片式垂直轴风力发电机关键部件设计与仿真研究，以提高垂直轴风力机风能利用率为目的，在垂直轴风力机变桨距技术、性能预测、结构分析方面，结合风力机空气动力学、CFD流体仿真模拟、SOLIDWORKS软件分析，做了一些理论创新和实践应用的研究，对新型垂直轴风力发电机的研发具有理论指导和实践应用的价值。