半直驱式风电机组

采用一级或两级增速齿轮箱，多极同步发电机，全容量变流。此外，为了减轻机舱的重量，半直驱风力发电机组多为紧凑型机型，也就是取消低速轴或将低速轴的长度减小，增速箱输出轴与发电机主轴直联。

桨叶的桨距调节通过电动或液压推动进行。风力机主轴上安装着轮毂，在轮毂圆周分布着3个变桨距齿轮，齿轮内侧有轴承，桨叶根部安装在轴承内，桨叶在轴承内旋转就改变了桨距角。在桨叶根部安装有变桨距驱动电动机，其减速器输出接有小齿轮与变桨距齿轮啮合，当电动机转动时即可改变桨距角。3个桨叶各有一套变桨距驱动电动机与相关部件，也称为独立电动变桨系统，尽管3个变桨装置独立，但他们的桨距角变化是按规律同步，也有采用一台变桨距驱动电动机通过齿轮或连杆同时带动3个桨叶同时变距的。 2100433B

半直驱概念是在直驱与双馈风电机组在向大型化发展过程中遇到的问题而产生的，兼顾有二者的特点。从结构上说半直驱可与双馈是类似的，具有布局形式多样的特点，同时目前研究中的无主轴结构还具有与直驱相似的外型。区别在于一是与双馈机型比，半直驱的齿轮箱的传动比低；二是与直驱机型比，半直驱的发电机转速高。这个特点决定了半直驱一方面能够提高齿轮箱的可靠性与使用寿命，同时相对直驱发电机而言，能够兼顾对应的发电机设计，改善大功率直驱发电机设计与制造条件。

目前，采用三叶片的半直驱风力发电机组是主流，典型的机组为芬兰Winwind 公司的WWD-3MW 和德国Multibrid公司M5000，而这两种机组的技术来源均来自德国Aerodyn公司。国内的哈尔滨哈飞工业有限责任公司参照芬兰Winwind 公司的1.0MW机组，在2009年5月自行研制成功了1.5MW半直驱式风力发电机组，2009年12月金风科技股份有限公司的3MW半直驱机组也在新疆达坂城吊装成功，根据重庆齿轮箱公司提供的信息，该机型的风轮直径为93m，额定转速为14.5 rpm，增速比为1：25，齿轮箱重28吨，内齿圆直径为2160mm。沈阳工业大学也正在研制2MW半直驱式机组，广东明阳风电技术有限公司与德国Aerodyn设计公司合作研制的3MW紧凑型半直驱风力发电机组正在德国进行测试。

由于3MW半直驱机组没有任何一家企业形成了大批量生产能力，芬兰Winwind 公司的WWD-3MW首台机组是在2006年下线，2008年才有5台机组在芬兰Kemi港的Ajos并网发电，此后分别在爱沙尼亚的Aulepa，捷克的Pchery,瑞典的Uljabuouda和芬兰的Pori安装了同型号的机组，但全部装机数量还不到30台。国内的企业更是处于样机试制或验证阶段，因此，关于这种机型的详细技术资料，在公开的场合很少披露。现在，只能根据所能获取到的很不完整和不很可靠的资料，对半直驱机组在不同安全等级下结构变化的情况进行推测。

直驱式机构应用在许多的产品中：

直驱式机构高速

• 风扇：不需精准，转速依风扇而定，约在1000至12000 rpm之间。

• 硬盘：需非常精准，转速有5400、7200、10000、15000 rpm等。

• 录影机：需非常精准，转速1800 rpm（NTSC）或1500 rpm（PAL）。

• 缝纫机：依机种，转速可能是3000 rpm到5000 rpm。

• 数控机床：数控机床的转盘需要快而且精准。

• 洗衣机：最高到1600rpm。

直驱式机构中速及可变速

• 软盘。

• 光盘驱动器：CD会直接耦合在转子上，播放音乐的转速是250至500rpm，若是配合电脑使用，转速会更高。

直驱式机构非常低的转速

• 唱片留声机：速度需非常精准，速度会是78, 33 1/3或45 rpm。

• 望远镜架台：速度需非常精准，24小时会转一圈。

直驱式机构其他应用

• 洗衣机：像Fisher & Paykel、LG集团、三星集团、惠而浦及东芝等厂商有生产直驱式的洗衣机，洗衣滚筒直接装在马达上，取代较低效率的皮带驱动或是配合减速机的机种。

• 火车：1919年的Milwaukee Road class EP-2电车是直接用马达驱动火车的轮轴。东日本旅客铁道（JR East）在2002年1月架设了实验性的JR东日本E993系电力动车组电联车（EMU），称为AC Train，测试在电联车使用直驱马达的可行性。此技术后来应用在JR东日本E331系电联车，在2007年开始在京叶线上行驶。

• 车辆：自19世纪后期开始就有车毂马达，在21世纪开始用电动车的概念上。

• 风力发动机（参考无齿轮风力发动机）：许多公司都有开发风力发电的直驱式发电机，目的是在提升效率，也降低维护成本。

• 车辆：例如单轮车、高轮单车及儿童的自行三轮车。

直驱式机构的主要缺点就是需要特制的电动机。一般电动机会设计在较高转速（例如1500或是3000rpm时才会有最大转矩。这様的特性适用于许多应用场合（例如风扇），但其他的机构需要在非常低的转速下有较大的转矩，例如留声机转盘，需要固定在33 1/3 rpm或45 rpm（而且要很精确）。

较慢的马达其体积也会比（应用在较高转速下的）标准马达要大。例如皮带驱动的留声机转盘，其马达直径为2.5cm，若是直驱式留声机转盘，直径为10cm。因为非直驱式的机构可以用减速机构使实际负载的转速下降，而提高负载上的转矩，相对而言，直驱式机构的马达就要产生够大的转矩。

直驱式机构需要比较精准的控制机械。有减速机的马达其惯量较大，会让输出的运动变的较平缓。大部分马达会有位置的转矩涟波，称为磁卡力矩。在高速马达上，磁卡力矩的频率较高，不致影响系统特性。而直驱式机构下，马达的转矩涟波比较容易影响系统，需要加惯量（例如飞轮）或是系统加入回授才能改善。

• 提升效率：功率不会消耗在减速机构中，皮带、链条或变速箱中元件的摩擦上。

• 降低噪音：因为设备较简单，零件较少，直驱式机构也比较不会产生振动，产生的噪音也比较小。

• 延长寿命：可动件较少也表示容易损坏的零件变少了。一般系统的损坏多半来自零件的老化（例如皮带的拉伸）或是应力。

• 低转速下的高转矩。

• 反应快且精准的定位：减少传动机构也可以避免传动机构对定位的影响，若是马达改用低惯量的永久磁铁马达，低惯量也会让定位反应加快。

• 驱动的刚性：没有变速箱或滑珠螺杆等机构，也避免了机械上的背隙、磁滞及弹性等相关问题。