在资源短缺、环境污染、气候变化三大问题日益突出的大背景下,风力发电得到大力发展,尤其是永磁直驱、半直驱风电机组增长迅速。随着风力发电机组装机容量和并网容量的不断增加,在整个电网中占的比重越来越大。大型风力发电机在运行过程中一旦发生故障,不仅会对机身造成损伤,甚至还可能造成电网不可估计的损失,因此对风力发电机故障的研究也越来越重视。风力发电机朝着单机大容量的趋势发展,而在大容量的风力发电机中,每相绕组一般由多条并联分支绕组组成,在受到热、电、机械、环境应力等因素共同作用下,定子绕组可能发生分支开焊或单相断路故障,因此本文主要对定子绕组断路故障进行了研究。本文以1.5MW、并联支路数为4的半直驱永磁风力发电机为研究对象,首先建立了全域二维场路耦合模型,采用有限元法对发电机额定工况下的电磁场进行了求解计算,并将计算结果与设计值对比,验证了模型建立的正确性;在此基础上,建立了多种定子绕组断路故障场路耦合模型,对比分析了定子绕组单相断路故障和正常运行下齿部磁密和气隙磁密的变化规律;其次,对不同定子绕组支路断路故障下气隙磁密中各次谐波频谱进行了分析,并研究定子绕组支路断路故障对定子内表面电磁力分布和电磁转矩的影响;同时,分析了定子绕组支路断路故障下定子三相各支路电流的变化规律,并以单支路断路故障和同相相邻支路断路为例计算了非故障相各支路的环流幅值。然后,采用对称分量法计算了发电机多种定子绕组支路断路故障下的负序电流,并研究了定子绕组支路断路程度、断路位置及风速对负序电流的影响;同时,建立了发电机定子绕组单相不同程度断路故障下的负序瞬态电磁场模型,研究了定子绕组断路故障下负序电流对永磁体涡流损耗的影响。最后,建立了永磁风力发电机三维全域稳态温度场求解数学模型,采用有限元体积法求解计算了定子绕组单支路断路故障、同相相邻两支路断路故障、单相断路故障下定转子温度场。通过对温度场结果的分析,探究了定子绕组断路故障时铜耗、铁耗和永磁体涡流损耗对温度分布的影响。