定子励磁型电机因电枢绕组、励磁绕组和永磁体均置于定子侧,而转子仅由导磁铁芯组成,结构简单,可靠性高,受到了广泛的关注,并越来越多地应用于风力发电系统。其中,电励磁磁通切换(Electrically Excited Flux-Switching,EEFS)电机和混合励磁磁通切换(Hybrid Excited Flux-Switching,HEFS)电机因具备反电势正弦、磁场可调节等优势,在风力发电系统中具有较好的应用前景。本文针对MW级半直驱风力发电系统对发电机的要求,首先设计了一台48/28极EEFS电机,分析了它的气隙磁场特征,并通过有限元分析法,研究了该电机的电磁特性和输出特性。结果表明,该电机作为风力发电机应用于风力发电系统时,通过改变电机的电枢绕组串并联方式和励磁电流的大小能够保持恒压输出,并拥有较高的输出效率,但该电机存在过载能力不足的问题。其次,基于MW级EEFS电机的尺寸和结构,设计了一台传统HEFS电机,研究了永磁体长度和导磁桥厚度对HEFS电机的电磁特性和效率的影响规律,并基于风力发电系统的要求,比较了EEFS电机与HEFS电机的性能。结果表明,HEFS电机的过载能力高于EEFS电机,但由于该电机永磁磁场和电励磁磁场在磁路上存在矛盾,调磁效率低,因此其电机效率无法全面优于EEFS电机。为解决这一问题,本文在传统HEFS电机的基础上提出了一种新型HEFS电机,并对上述三种电机的电磁特性和输出特性进行比较。结果表明,新型HEFS电机不仅拥有比EEFS电机更高的过载能力和效率,而且其调磁能力和效率高于同永磁体用量下的传统HEFS电机。最后,制作了一台EEFS电机的大功率样机和一台新型HEFS电机的小功率样机,完成了样机的空载和加载实验,验证了仿真结果的正确性。