能源,是人类不可缺少的生活要素,也是国民经济发展的重要保障,能源安全与国家经济稳定息息相关。可再生的清洁能源风能已成为我国电力能源可持续发展的重要能源形式。风力发电机的发展趋势是无刷化和采用不带增速齿轮箱的直驱式低速风力发电机,永磁直驱同步风力发电机是典型代表机型。外转子永磁直驱同步风力发电机的永磁体、外转子和原动机械耦合为一体,叶片直接安装在电机机座上,提高风能利用率。与内转子结构相比,外转子更容易实现多磁极安装,定子体积缩小,可实现高效低成本运行。针对外转子结构自身特点并根据大功率永磁同步风力发电机的设计要求,对电机定转子尺寸选择、永磁材料形状、电磁负荷、极槽配比、电枢绕组等的选用依据进行了研究分析；采用基于等效磁路法的RMxprt电机设计软件完成了2MW外转子永磁风力同步发电机的初始计算,对永磁体充磁方向长度和定子轴向长度进行参数化分析设计,确定了一个较优的设计方案。在电磁场有限元分析软件Maxwell2D中,建立2MW外转子永磁风力发电机的2D模型并对电机内的电磁场进行了详细分析,分别在静态磁场中求出各相绕组电感和在瞬态场中求出发电机空载和额定负载时的运行状态。利用场路结合法分析了不同极槽配比对永磁风力发电机磁场分布和输出特性的影响。最后,永磁同步发电机制造中,永磁材料的成本是发电机的主要支出,控制永磁体材料的消耗可有效控制发电机的制造成本。以定子槽形、永磁体形状为变量,采用遗传算法对2MW外转子永磁风力发电机的有效材料成本进行了优化设计,仿真结果显示永磁体耗量下降了5.8%,发电机有效材料的总制造成本下降了3.3%。