風能作為一種潔凈的可再生能源，隨著技術逐步成熟，今后的運行成本會低于水電和火電，發(fā)展前景非常廣闊。目前的風力發(fā)電機單機容量的不斷增大，變速恒頻、變槳矩型風力機逐漸占據(jù)了主導地位。齒輪箱是在目前MW級風力發(fā)電機組中過載和過早損壞率較高的部件，國外開始研制一種直接驅(qū)動型的風力發(fā)電機組（亦稱：無齒輪風力發(fā)動機），這種機組采用多級異步電機與葉輪直接連接進行驅(qū)動的方式，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件（結(jié)構(gòu)特征見下圖），具備低噪聲、提高機組壽命、減小機組體積、降低運行維護成本、較低的噪音、低風速時高效率等多種優(yōu)點，在今后風力機發(fā)展中有很大的發(fā)展空間［1～4］。

1995年美國紐約州的一家研究機構(gòu)設計出一種新型可變磁阻發(fā)電機，即使風力發(fā)動機中的磁性裝置取代了機械的齒輪箱。該設計的特點在于大量的極有一個比6個極造價還便宜的卷繞結(jié)構(gòu)，可變磁阻電機的極結(jié)構(gòu)能夠承受萬向操作而不需要提高造價［1］。

2000年，加拿大M.eng.M.Dubois博士提出風力發(fā)電機中的齒輪箱置于電機和轉(zhuǎn)子之間對部分工作負載的效率提高不利，而且較易受損耗，若使用一個和風力機轉(zhuǎn)速相同的電機就可以免去齒輪箱。事實上在水力電站應用直驅(qū)式低速旋轉(zhuǎn)電機并不新鮮，然而應用于風力發(fā)電機則仍有一些問題需要研究，如UniversityofDurham，ChalmersUniversityoftechnologyinGoteborgandDarmstadtUniversityofTechnology等高校研究了風力機中電機的合適重量；最適合的機型（同步、永磁、可變磁阻等型式）選擇；電流和壓力的波動所導致的最高扭矩密度；聯(lián)網(wǎng)用的變流器的選擇；采取何種措施達到應有的噪音水平；在目前推薦使用由多個模塊組成，方便運輸，且某部件失效時仍可正常運行的電機的情況下，是否能設計不含額外損耗的電機；永磁電機由于高效高扭矩密度而越來越多地被采用，這是否會導致過量的鐵損耗，磁性材料的選擇，如何磁化這些材料，在運行或失效的情況下如何防止消磁狀況［4］。

1997年的風機力市場上出現(xiàn)了兼具無齒輪、變速變漿距等特征的風力機，這些高產(chǎn)能、運行維護成本低的先進機型有E-33、E-48、E-70等型號，容量從330kW至2MW，由德國ENERCONGmbH公司制造，它們的制造始于1992年［4］。2000年瑞典ABB公司研制成功了3MW的巨型可變速風力發(fā)電機組，其中包括永磁式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高壓風力發(fā)電機Windformer，容量3MW、高約70m、風扇直徑約90m［5，6］。2003年在Okinawa電力公司開始運行的MWT-S2000型風力機是日本三菱重工首度完全自行制造的2MW級風機，采用小尺寸的變速無齒輪永磁同步電機，新型輕質(zhì)葉片［12］。下表為部分風力機制造商所申請的直驅(qū)式風力機的相關專利：

可以發(fā)現(xiàn)，（直驅(qū)式）無齒輪風力發(fā)電機始于20多年前，卻在近幾年又重新引起研究人員的極大興趣，積極將該技術應用于產(chǎn)品推向風力發(fā)電市場，德國、美國、丹麥都是在該技術領域發(fā)展較為領先的國家。其中德國西門子公司開發(fā)的（直驅(qū)式）無齒輪同步發(fā)電機被安裝在世界最大的挪威風力發(fā)電場，據(jù)稱效率達98%［15］。