二極三相交流發(fā)電機轉速約每分鐘3000轉，四極三相交流發(fā)電機轉速約每分鐘1500轉，而風力機轉速較低，小型風力機轉速約每分鐘最多幾百轉，大中型風力機轉速約每分鐘幾十轉甚至十幾轉，必須通過齒輪箱增速才能帶動發(fā)電機以額定轉速旋轉。圖1是一臺采用齒輪箱增速的水平軸風力發(fā)電機組的結構示意圖。

使用齒輪箱會降低風力機效率，齒輪箱是易損件，特別大功率高速齒輪箱磨損厲害、在風力機塔頂環(huán)境下維護保養(yǎng)都較困難。不用齒輪箱用風力機漿葉直接帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電是可行的，這必須采用專用的低轉速發(fā)電機，稱之為直驅式風力發(fā)電機。近些年直驅式風力發(fā)電機已從小型風力發(fā)電機向大型風力發(fā)電機應用發(fā)展，國內具有自主知識產權的2MW永磁直驅風力發(fā)電機已研制成功，據報道目前國外最大的風力發(fā)電機組已達7MW，是直驅式發(fā)電機組。

低轉速發(fā)電機都是多極結構，水輪發(fā)電機就是低速多極發(fā)電機，目前風力機用的直驅式發(fā)電機主要采用多極構造，有多極內轉子結構與多極外轉子結構等，只是要求在結構上更輕巧一些。

近些年高磁能永磁體技術發(fā)展很快，特別是稀土永磁材料釹鐵硼在直驅式發(fā)電機中得到廣泛應用。采用永磁體技術的直驅式發(fā)電機結構簡單、效率高。永磁直驅式發(fā)電機在結構上主要有軸式結構與盤式結構兩種，軸式結構的磁場方向為徑向氣隙磁通，又分為內轉子、外轉子等；盤式結構的磁場方向為軸向氣隙磁通，又分為中間轉子、中間定子、多盤式等；近年來新型的雙凸極發(fā)電機與開關磁阻發(fā)電機也在永磁直驅式發(fā)電機得到應用，新型的橫向定子磁通永磁發(fā)電機正在研發(fā)推廣中。

圖2是一個內轉子直驅式風力發(fā)電機組的結構示意圖。其結構與水輪發(fā)電機相似，定子上有三相繞組，轉子則由多個永久磁鐵組成凸極結構，有關具體結構見“永磁內轉子直驅式風力發(fā)電機組”課件。

外轉子永磁直驅式風力發(fā)電機的發(fā)電繞組在內定子上，繞組與普通三相交流發(fā)電機類似；轉子在定子外側，由固定在外磁軛內圓面上的多個永久磁鐵組成內凸極結構，外轉子與風輪輪轂安裝成一體，一同旋轉。本欄有對外轉子直驅式風力發(fā)電機的專門介紹，圖3是一個外轉子直驅式風力發(fā)電機組的結構示意圖。

盤式永磁直驅式風力發(fā)電機的定子與轉子都呈平面圓盤結構，定子與轉子軸向排列，有中間轉子、中間定子、多盤式等結構，本欄有對中間轉子與中間定子直驅式風力發(fā)電機的專門介紹，圖4是一個中間定子直驅式風力發(fā)電機組的組結構示意圖。

下面請觀看盤式永磁直驅式風力發(fā)電機的旋轉動畫，動畫格式 .mp4，分辨率：800x600。

還有一種半直驅發(fā)電機，結構也有上述幾種，只不過極數(shù)沒那么多而已，還需使用齒輪箱進行少量增速，由于極數(shù)較少的發(fā)電機與增速不大的低速齒輪箱制造維護都較方便，成本相對低廉，故采用半直驅發(fā)電機加低速齒輪箱也是一種折中的方案。

在垂直軸風力機中也廣泛使用直驅與半直驅發(fā)電機，較多采用盤式永磁直驅式風力發(fā)電機，有關內容請到“直驅式垂直軸風力發(fā)電機”課件觀看。

在多極式永磁直驅式風力發(fā)電機的結構上還有一個重要的特點，那就是繞組的槽數(shù)與磁極數(shù)不成整數(shù)關系，這是因為當所有磁極與槽數(shù)整齊對應時，磁力線有最短磁路，轉子與定子間的強大吸引力會使發(fā)電機起動非常困難。所以起動阻力矩也就成了永磁發(fā)電機的重要參數(shù)，采用分數(shù)槽設計就可以較好的減小起動阻力矩。另外分數(shù)槽設計還可以在同數(shù)目磁極下減少線槽數(shù)，降低制造難度。如何選好永磁發(fā)電機的極數(shù)與槽數(shù)是目前正在研究中的新技術，方案也很多，本欄目就不作介紹了，在以下幾種永磁直驅式發(fā)電機的結構示例中仍采用整數(shù)槽。