直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)

直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)有以下幾個方面優(yōu)點(diǎn)：

1.發(fā)電效率高：直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒有齒輪箱，減少了傳動損耗，提高了發(fā)電效率，尤其是在低風(fēng)速環(huán)境下，效果更加顯著。

2.可靠性高：齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)故障頻率較高的部件，直驅(qū)技術(shù)省去了齒輪箱及其附件，簡化了傳動結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)組的可靠性。同時，機(jī)組在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)部件較少，可靠性更高。

3.運(yùn)行及維護(hù)成本低：采用無齒輪直驅(qū)技術(shù)可減少風(fēng)力發(fā)電機(jī)組零部件數(shù)量，避免齒輪箱油的定期更換，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。

4.電網(wǎng)接入性能優(yōu)異：直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越使得電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在一定電壓跌落的范圍內(nèi)不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒有齒輪箱，低速風(fēng)輪直接與發(fā)電機(jī)相連接，各種有害沖擊載荷也全部由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)承受，對發(fā)電機(jī)要求很高。同時，為了提高發(fā)電效率，發(fā)電機(jī)的極數(shù)非常大，通常在100極左右，發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，體積龐大，需要進(jìn)行整機(jī)吊裝維護(hù)。且永磁材料及稀土的使用增加了一些不確定因素。

直驅(qū)式（無齒輪）風(fēng)力發(fā)電機(jī)始于20多年前，由于電氣技術(shù)和成本等原因，發(fā)展較慢。隨著近幾年技術(shù)的發(fā)展，其優(yōu)勢才逐漸凸現(xiàn)。德國、美國、丹麥都是在該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展較為領(lǐng)先的國家，其中德國西門子公司開發(fā)的（直驅(qū)式）無齒輪同步發(fā)電機(jī)安裝在世界最大的挪威風(fēng)力發(fā)電場，最高效率達(dá)98%。

1997年的風(fēng)機(jī)市場上出現(xiàn)了兼具無齒輪、變速變槳距等特征的風(fēng)力發(fā)電機(jī),這些高產(chǎn)能、運(yùn)行維護(hù)成本低的先進(jìn)機(jī)型有E-33、E-48、E-70等型號，容量從330千瓦至2兆瓦，由德國ENERCONGmbH公司制造，它們的研制始于1992年。2000年，瑞典ABB公司成功研制了3兆瓦的巨型可變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其中包括永磁式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)Wind former，容量3兆瓦、高約70米、葉輪直徑約90米。2003年，在Okinawa電力公司開始運(yùn)行的MWT-S2000型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是日本三菱重工首度完全自行制造的2兆瓦級風(fēng)機(jī)，采用小尺寸的變速無齒輪永磁同步電機(jī)，新型輕質(zhì)葉片。

國內(nèi)多家企業(yè)也開始進(jìn)軍直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，湘潭電機(jī)集團(tuán)與日本原弘產(chǎn)株式會社合資組建的湖南湘電風(fēng)能有限公司，2兆瓦直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電整機(jī)機(jī)組已試車成功；廣西銀河艾萬迪斯風(fēng)力發(fā)電有限公司與德國AVAVTIS公司聯(lián)合推出的2.5兆瓦直驅(qū)變槳風(fēng)力發(fā)電也將于2008年二季度完成樣機(jī)；具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新疆金風(fēng)科技股份公司、哈爾濱九州電氣公司也分別研制出1.5兆瓦直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，去掉增速齒輪箱和采用直驅(qū)型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。參見“風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”（331頁）。

發(fā)展風(fēng)電是我國能源戰(zhàn)略的需要，無齒輪箱的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)成為風(fēng)電發(fā)展主要趨勢之一，但其主軸機(jī)械軸承的磨損會嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的可靠性和使用壽命。磁懸浮軸承具有無接觸、無摩擦、無磨損、無需潤滑、壽命長等特點(diǎn)，用混合磁懸浮軸承作為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸軸承可消除磨損，提高發(fā)電機(jī)的可靠性和使用壽命。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸大，擬采用的磁懸浮軸承氣隙大，導(dǎo)致常規(guī)磁懸浮軸承設(shè)計(jì)理論中磁場均勻、無漏磁等基本假設(shè)不成立，需要建立新的設(shè)計(jì)理論與方法。本項(xiàng)目擬通過理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究大氣隙混合磁懸浮軸承載荷特性、軸承磁場分布規(guī)律、大氣隙混合磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)電耦合動力學(xué)、磁懸浮軸承控制規(guī)律及算法，旨在建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大氣隙混合磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的機(jī)電耦合動力學(xué)模型，提出設(shè)計(jì)理論與方法，掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電軸承核心技術(shù)，為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)中混合磁懸浮軸承的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。