直驱式风力发电机原理及发电机组概述 二 极 三 相 交 流 发 电 机 转 速 约 每 分 钟 3000 转 ， 四 极 三 相 交 流 发 电 机 转 速 约 每 分 钟 1500 转，而风力机转速较低，小型风力机转速约每分钟最多几百转，大中型风力机 转速约每分钟几十转乃至十几转，一定要经过齿轮箱增速才干带动发电机以额外转速 旋转。下图是一台选用齿轮箱增速的水平轴风力发电机组的结构暗示图。

  外 转 子 永 磁 直 驱 式 风 力 发 电 机 的 发 电 绕 组 在 内 定 子 上 ，绕 组 与 普 通 三 相 交 流 发 电 机 相似；转子在定子外侧，由多个永久磁铁与外磁軛构成，外转子与风轮轮毂安装成 一体，一起旋转。本栏有对外转子直驱式风力发电机的专门介绍，下图是一个外转 子直驱式风力发电机组的结构暗示图。

  近 些 年 高 磁 能 永 磁 体 技 术 发 展 很 快 ，特 别 是 稀 土 永 磁 材 料 钕 铁 硼 在 直 驱 式 发 电 机 中 得到遍及使用。选用永磁体技能的直驱式发电机结构相对比较简单、效率高。永磁直驱式发 电机在结构上主要有轴向与盘式结构两种，轴向结构又分为内转子、外转子等；盘 式结构又分为中心转子、中心定子、多盘式等；还有开端盛行的双凸极发电机与开 关磁阻发电机。 下 图 是 一 个 内 转 子 直 驱 式 风 力 发 电 机 组 的 结 构 示 意 图 。其 定 子 与 普 通 三 相 交 流 发 电 机相似，转子由多个永久磁铁构成。

  使 用 齿 轮 箱 会 降 低 风 力 机 效 率 ，齿 轮 箱 是 易 损 件 ，特 别 大 功 率 高 速 齿 轮 箱 磨 损 厉 害 、 在风力机塔顶环境下保护保养都较困难。不必齿轮箱用风力机浆叶直接带动发电机 旋转发电是可行的，这一定要选用专用的低转速发电机，称之为直驱式风力发电机。 近些年直驱式风力发电机已从小型风力发电机向大型风力发电机使用开展，国内具 有自主知识产权的 2MW 永磁直驱风力发电机已研制成功，据报道现在国外最大的 风力发电机组已达 7MW，是直驱式发电机组。 低 转 速发 电 机 都 是 多极 结 构，水 轮 发 电 机就 是 低 速 多极 发 电 机 ，风 力 机 用 的直 驱 式 发电机也有相似原理结构，一种多极内转子结构，仅仅要求在结构上更轻盈一些。

  盘式永磁直驱式风力发电机的定子与转子都呈平面圆盘结构，定子与转子轴向排 列，有中心转子、中心定子、多盘式等结构，本栏有对中心转子与中心定子直驱式 风力发电机的专门介绍，下图是一个中心定子直驱盘式风力发电机组的结构暗示 图。

  还 有 一 种 半 直 驱 发 电 机 ，结 构 也 有 上 述 几 种 ，只 不 过 极 数 没 那 么 多 而 已 ，还 需 使 用 齿轮箱进行少数增速，因为极数较少的发电机与增速不大的低速齿轮箱制作保护都 较 方 便 ，成 本 相 对 低 廉 ，故 采 用 半 直 驱 发 电 机 加 低 速 齿 轮 箱 也 是 一 种 折 中 的 方 案 。

  在 永 磁 直 驱 式 风 力 发 电 机 的 结 构 上 还 有 一 个 重 要 的 特 点 ，那 就 是 绕 组 的 槽 数 与 磁 极 数不成整数联系，是因为当一切磁极与槽数规整对应时，磁力线有最短磁路，转 子与定子间的强壮吸引力会使发电机起动非常困难。所以起动阻力矩也就成了永磁 发电机的重要参数，选用分数槽规划就能够较好的减小起动阻力矩。别的分数槽设 计还能够在同数目磁极下削减线槽数，降造难度。怎么选好永磁发电机的极数 与槽数是现在正在研讨中的新技能，计划也许多，本栏目就不作介绍了，在以下几 种永磁直驱式发电机的结构示例中仍选用整数槽。