无齿轮风力发电机技术革新与发展前景

风能，作为一项绿色清洁的可再生能源，随着技术的不断进步，其运营成本预计将低于水电和火电，未来发展潜力巨大。当前，风力发电机的单机容量持续提升，变速恒频和变桨距型风力机逐渐成为主流。皖南电机齿轮箱作为风力发电机组中易过载和损坏的部件，国外已开始研发直接驱动型风力发电机组，即无齿轮风力发动机。安徽皖南电机该型机组通过多级异步电机直接驱动叶轮，省去了齿轮箱这一传统部件，具有低噪音、延长机组寿命、减小体积、降低运维成本、适应低风速高效运行等多重优势，未来发展空间广阔。

自1995年起，美国纽约州的研究机构设计出一种新型可变磁阻发电机，用磁性装置取代机械齿轮箱，其独特之处在于大量极的卷绕结构成本低于6个极，且可变磁阻电机的极结构能够适应万向操作而无需增加成本。

2000年，加拿大工程师M.Dubois博士提出，将齿轮箱置于电机和转子之间不利于部分工作负载的效率提升，且容易损坏。他认为，如果使用与风力机转速同步的电机，则可以省去齿轮箱。实际上，直驱式低速旋转电机在水力电站已有应用，但在风力发电机领域仍需进一步研究，如Durham大学、Chalmers科技大学和达姆施塔特工业大学等高校研究了风力机中电机的*佳重量、*适合的机型、电流和压力波动导致的*高扭矩密度、变流器的选择、噪音控制措施、设计无额外损耗的电机、永磁电机的高效和扭矩密度可能导致的铁损耗、磁性材料的选择、磁化材料的方法以及防止消磁措施等。

1997年，市场上出现了集无齿轮、变速变桨距于一体的风力机，如E-33、E-48、E-70等型号，这些高产能、低运维成本的先进机型由德国ENERCONGmbH公司制造，制造始于1992年。皖南电机价格表2000年，瑞典ABB公司成功研制了3MW的可变速风力发电机组，包括容量3MW、高约70m、风扇直径约90m的Windformer高压风力发电机。皖南电机2003年，日本三菱重工完全自主制造的2MW级MWT-S2000型风力机开始在Okinawa电力公司运行，该机组采用小尺寸的变速无齿轮永磁同步电机和新型轻质叶片。

部分风力机制造商申请的直驱式风力机专利显示，无齿轮风力发电机虽然早在20多年前就已出现，但近年来再次引起研究人员的广泛关注，并积极将其应用于产品，推向市场。德国、美国、丹麦等国家在该技术领域发展领先。其中，德国西门子公司开发的直驱式无齿轮同步发电机被安装在世界*大的挪威风力发电场安徽皖南电机，效率高达98%。