当今社会能源危机日益严重,环境污染、温室效应不断加剧,寻找清洁无污染的新能源替代传统化石能源发电是当今人类社会一项紧迫任务,风能分布广泛、蕴含总量巨大且利用风能发电可实现无污染,因此风力发电成为当前研究热点。风力发电的核心部件是风力发电机组,主要分为双馈异步型和永磁直驱型两大类,而永磁直驱风电机组因其省去了齿轮箱使得发电机的系统损耗降低、效率提高、维护保养工作量减少,提高了风电机组运行的稳定性,因此被认为是未来风电机组的发展趋势。然而传统的永磁直驱风力发电机定转子之间的电磁吸力会导致齿槽转矩很大,低风速启动困难,而且铁耗严重。本文研究的C型铁芯转子定子无铁芯永磁直驱风力发电机不仅保持了传统永磁直驱风力发电机的诸多优点,而且消除了电机的齿槽转矩及定子铁芯损耗,减轻了电机的结构重量,因此具有很好的低风速直接启动性能。随着具有高强度和固定性好的轻质复合材料的发展,无铁芯电机中绕组的固定技术也更加成熟,无铁芯电机必然会有更好的发展前景。本文第一部分介绍了风力发电的背景意义,现代风力发电机的分类,永磁直驱风力发电机研究现状,重点对无铁芯电机做了较为全面地综述。传统无铁芯电机多以轴向结构为主,然而在大功率场合不适合用轴向结构电机,因此研究径向结构无铁芯电机是大型永磁直驱风力发电机发展的必然趋势,本章对目前已经研制成功的大型径向结构无铁芯电机的一般设计方法做了介绍并对它们的参数范围进行了总结,最后描述了采用C型铁芯转子无铁芯永磁直驱风力发电机拓扑结构的特点。第二部分论述了永磁电机设计的一般方法流程,以及永磁电机电磁设计和结构设计过程中重要公式,最后以流程图的形式直观地归纳了永磁电机设计的步骤。第三部分介绍了C型铁芯转子永磁直驱风力发电机的结构特点,论述了其发展历程、工作原理。通过精确画图软件pro/e搭建电机的三维模型并导入Ansoft Maxwell 3D有限元仿真软件中完成电磁性能仿真,再通过后处理得出空载、负载工况下电机的性能参数,验证第二章设计参数选取的合理性。第四部分根据C型铁芯电机磁路特点,借助Ansoft Maxwell 3D有限元计算功能,优化C型转子模块的结构参数,得到C型转子模块结构最佳参数,为电机结构优化做了必要准备。最后一部分在磁链守恒的理论基础上结合有限元仿真的方法对C型铁芯转子永磁直驱风力发电机退磁特性进行了深入研究,有限元法相较于磁路法可以更精确的得到永磁体的局部退磁特性,能够从仿真结果得出退磁最严重时刻永磁失磁最严重位置处的磁密分布,即在短路后约半个周期时刻永磁体的外表面失磁最严重,这对于电机设计时的防失磁问题具有一定指导意义。