風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速都較低，小型風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速每分鐘最多幾百轉(zhuǎn)，大中型風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速約每分鐘幾十轉(zhuǎn)甚至十幾轉(zhuǎn)，在“機(jī)艙設(shè)備與塔架”一節(jié)中介紹用齒輪箱增速來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。但齒輪箱會降低風(fēng)力機(jī)效率，齒輪箱是易損件，特別大功率高速齒輪箱磨損厲害、在風(fēng)力機(jī)塔頂環(huán)境下維護(hù)保養(yǎng)都較困難。

一種專門為風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)制造的低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)可以用風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)，這種發(fā)電機(jī)是一種多極發(fā)電機(jī)，而且多用永久磁體勵(lì)磁。在“直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)”欄目里介紹了幾種常用的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，本節(jié)就一個(gè)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型介紹其機(jī)艙設(shè)備的布置。本模型參考一些典型的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)品圖片繪制，圖片僅是主要設(shè)備安裝布局示意圖。

直驅(qū)式風(fēng)力機(jī)沒有齒輪箱，故機(jī)艙內(nèi)主要設(shè)備就是發(fā)電機(jī)了，直驅(qū)式發(fā)電機(jī)由于極數(shù)很多，直徑較大。模型采用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，是內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是徑向氣隙磁通。在定子鐵芯上嵌有三相繞組，發(fā)電機(jī)是固定在機(jī)座的機(jī)架上。圖1展示了機(jī)艙內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施，用來安裝發(fā)電機(jī)的機(jī)座通過偏航軸承安裝在塔架上，機(jī)座通過偏航電機(jī)推動(dòng)旋轉(zhuǎn)。機(jī)座上有用來固定發(fā)電機(jī)定子的機(jī)架，有安裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪的轉(zhuǎn)軸。

圖1-- 機(jī)艙內(nèi)有偏航裝置、定子機(jī)架與轉(zhuǎn)子主軸

把繞好線圈的定子安裝在機(jī)座的機(jī)架上，為顯示轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)將定子剖去一部分，見圖2。

把裝有永久磁極的內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在機(jī)座的轉(zhuǎn)軸上，見圖3

把裝有葉片的輪轂也安裝在機(jī)座的轉(zhuǎn)軸上，并且與轉(zhuǎn)子固定連接，風(fēng)輪與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，再安裝好輪轂罩，見圖4

這就是一個(gè)直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，圖5是該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的另一個(gè)角度的視圖。

在目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)用的越來越多,在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（包括垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)）都有應(yīng)用，目前世界上最大的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)就是直驅(qū)式的。

下面請觀看直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的3D動(dòng)畫，動(dòng)畫格式.mp4；分辨率640×480。

為提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)都是應(yīng)用在變速方式，通過變槳調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù)。但發(fā)電機(jī)不斷變化的轉(zhuǎn)速使得發(fā)出的交流電頻率不斷變化，為了使發(fā)出的電能輸入電網(wǎng)，必須輸出穩(wěn)定的50Hz交流電，這就需要交-直-交變流器把發(fā)電機(jī)輸出的電能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的50Hz交流電。

由于變流器必須把發(fā)電機(jī)輸出的全部電能都進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以變流器的容量必須大于發(fā)電機(jī)的功率，稱之為全功率變流器。全功率變流器價(jià)格非常昂貴，這也是直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)之一，好在現(xiàn)在高壓大功率器件價(jià)格逐漸降低，有利于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的推廣應(yīng)用。