摘要
直驱式海上风力涡轮机所需的发电技术需同时具备高扭矩密度、高效率、高可靠性和良好的可控性，同时降低发电机质量、减少对关键稀土材料的依赖以及相应的全生命周期成本。尽管永磁同步发电机仍然是大型直驱风电领域的性能标杆，但其对稀土永磁体的依赖、热敏感性及固定激磁等问题促使人们持续探索电励磁和有励磁绕组等替代方案。本综述针对大型直驱风电（LSDDWPG）的有励磁绕组发电机技术进行了聚焦综合，重点阐述了定子安装式有励磁绕组发电机和磁通调制发电机（SMWFGs或WFFMGs）以及先进导体材料的集成应用。综述对各主要常规及新兴发电机拓扑结构在扭矩密度、效率、热性能、可靠性、控制需求和可扩展性等方面进行了对比评估。此外，综述还考察了碳纳米管、石墨烯和高温超导导体技术，并区分了其在材料层面的潜力与已实际应用于电机中的表现。研究表明，WFFMGs通过可控激磁和磁齿轮效应，提供了一条有前景的无稀土、无电刷技术路径，但励磁绕组损耗、热负荷、功率因数限制、扭矩脉动和结构复杂性仍是重要制约因素。高温超导（HTS）绕组已发展至兆瓦级概念设计和全尺寸风力涡轮机示范阶段，而碳纳米管（CNT）绕组仍处于早期可行性验证阶段，石墨烯基导体尚未在相关功率规模的发电机绕组中得到验证。通过整合发电机拓扑结构、先进导体开发和系统级性能评估，本综述识别了为LSDDWPG开发可扩展、高性能、材料韧性发电机所涉及的主要技术权衡、研究空白和未来方向。
