Savonius风力发电机是一种比较典型的垂直轴风力发电机。传统的风机的发电机结构，通常都是由一个转子和一个定子组成，发电机工作时，定子部分静止，只有转子机构运转。针对这一情形并结合Savonius风机的工作原理，提出了一种新型的发电机结构。将两台相同规格的Savonius风轮，按照一上一下的方式安装，使两风轮同轴带动一个发电机运转，以达到提高风机发电效率的目的。通过ANSYS的CFX模块，选用基于RANS的标准k ε湍流模型，对风机模型进行流体分析，并通过ANSYS的Static structure模块进行结构强度分析，计算小型Savonius风机的效率，验证本设计方法的正确性。将有限元仿真得到的结果进行处理和分析，得到叶片在旋转过程中产生扭矩的情况，根据风机功率的计算公式，得到小型Savonius风机的功率特性，并计算求得风机的力矩系数和叶片旋转角度之间的关系。然后通过分析，得到风机在一个旋转周期内，产生正扭矩和负扭矩所分别处于的区间位置，以及产生最大扭矩时所处的角度。利用得到的风机叶片转角与风机功率特性的关系情况，可以为今后对Savonius风机进行相关的研究提供借鉴，以及对Savonius风机进行结构优化和提高发电效率提供参考依据。最后，对风机进行适当的优化设计，通过提高两交错半筒形叶片的内表面的粗糙度，来增大Savonius风机内表面的迎风阻力,提高风机对扫略风能的利用率，从而提升风机的发电效率。通过实验验证测试，比较风机内表面粗糙度改变前后风机发电效率的差异，验证本优化方法的可行性。