海洋能發電系統是將海洋能量轉為機械能，機械能再轉為電能，是一種極高度需要機電系統整合的發電方式，如圖1之波浪能發電系統組成架構，目前全世界對於海洋能發電系統的主要研究都著重在如何將海洋能量轉換為機械能的轉換器設計，忽略了海洋能量最終需要實現轉換為電能輸出與併網(電能輸出系統)，而各種電能輸出系統因為發電機與電能轉換系統特性不同，效率亦大不相同，同時發電機與電能轉換系統的選擇亦影響了動力擷取裝置與轉換器的設計，因此開發人員首先應了解各種海洋能量的特性，以及發電機及各種關鍵元件的性能與發展趨勢，並以整體系統思考方式進行設計，才能提高海洋能發電系統整體的轉換效率及降低系統成本，方能加速海洋能源的實現。

圖1 波浪能發電系統組成。

發電機的演進
發電機技術發展至今超過150年，進步相當緩慢，發電機的理論基礎發展可以說是從1800年伏特(Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta）發明了「伏特堆」之後才有了突破性的進步，因為「伏特堆」的發明，使往後的科學家獲得了穩定而持續的電流，才得以有效地進行研究，也因此促成了20年後，在1820年由奧斯特(Hans Christian Ørsted) 發現的「電能生磁」的電流磁效應理論，接著才有1831年麥可·法拉第（Michael Faraday）根據奧斯特的實驗發現的「電磁感應定律」，才為發電機的製造提供了理論基礎，並在幾個月後發明了全世界第一台永磁發電機雛型，並往後的50年經過其他科學家的實驗論證，才逐步完善了發電機的設計與理論研究，並且在1880年代，愛迪生（Thomas Alva Edison）與特斯拉（Nikola Tesla）分別發展出直流發電機與交流發電機，並且經過一番競爭後，才奠定了現今以交流電為主的電力系統基礎，發電機也因此逐步被大量的製造與應用，並且發展出不同的結構與型式，但其主要工作原理都離不開法拉第所發現的「電磁感應定律」。
目前已發展的發電機，如圖2所示，分成直線型發電機與旋轉式發電機兩大類，其中旋轉發電機是發展最早也最成熟的發電機類別，當中最適合應用於海洋能發電，也是最關鍵的技術之一，即是旋轉發電機類別中的永磁發電機。
旋轉式發電機按照轉子型式不同分成同步發電機與異步發電機，同步發電機又分為勵磁發電機與永磁發電機，永磁發電機由於可以在極大的轉速範圍內進行發電，因此在許多場合已漸漸取代勵磁同步發電機。

圖2 發電機種類。

永磁發電機簡介

永磁發電機與勵磁發電機的最大區別是它的勵磁磁場是由永磁體而產生，為了獲取較高之性能，採用磁性能較佳之稀土釹鐵硼磁鐵。永磁體在發電機中既是磁源，又是磁路的組成部分，因此不需外界能量即可維持其磁場，由於轉子免去了產生轉子磁場所需的勵磁功率，使得永磁發電機整機結構更為簡單，也避免了勵磁繞組的燒毀與斷線，以及碳刷、滑環之間磨擦的機械損耗與故障，使得永磁發電機效率與可靠性大為提高。
如前所述，發電機因為涉及了不同領域的技術與理論基礎，因此技術發展過程相當緩慢，其中永磁發電機更是一種結合了電學、磁學、熱學、材料、密封防水、機械加工、組裝技術為一身的高科技產品，如圖3所示。永磁發電機雖然是全世界第一種被發明的發電機，然因受限於高磁力的磁鐵材料開發緩慢，因此相較其他發電機技術發展更為緩慢，直到1948年製造出了鐵氧體(Ferrite)，1970年代製造出第一代稀土磁鐵--釤鈷(SmCo)， 1986年第三代釹鐵硼(NdFeB)誕生之後，物理磁學科技才得到了飛速的發展，強磁材料也使得元件更加小型化，所以永磁發電機才開始被重視與發展。

圖3 永磁發電機關鍵技術。

• 表貼式永磁發電機的磁鐵是膠合或固定在轉子表面，在高速運轉時有磁鐵脫落的問題。
• 內置式永磁發電機磁鐵埋在轉子中，受到轉子的保護，因此在高速運轉時不會有磁鐵脫落的問題，具有效率高、可靠性高、能量密度大等多種優點。相對於表貼式永磁電機，內置式永磁發電機的轉子設計成多極（如可以100極以上）時體積可以做得更小，因此最適合應用在海洋能裝置上。

圖4 新一代永磁發電機特性。

4. 搭配電能轉換系統，利用電力電子電路進行整流與逆變，可以適應波浪能不同週期與浪高變化，將發電機因為波浪變化而產生變動的電壓及頻率，轉換為固定電壓及頻率並聯於市電。