随着化石能源的逐步枯竭和人们对生活环境要求的不断提升,风能作为一种可再生的清洁能源得到了越来越广泛的应用。相比于双馈电机和电励磁电机,永磁直驱风力发电机具有发电效率高、可靠性高以及运维成本低等优点,得到越来越广泛的应用。相比于内转子电机,外转子电机具有结构简单、重量轻、成本低等优势,市场装机占比正在逐年扩大。相比于铸造件,定转子支架采用焊接件具有重量轻、一次性投入少、开发周期短、灵活性好以及成本低等优势,被绝大部分整机制造商所采纳。可见,采用焊接结构的外转子永磁直驱风力发电机是未来的发展趋势。本文以金风科技4MW永磁直驱风力发电机组开发任务为载体,开展定转子支架的结构设计的研究工作主要内容和贡献如下:(1)对永磁直驱发电机的结构组成及关键零部件的结构和功能进行阐述,对设计需求、设计输入和设计指标进行说明,根据要求开展定转子支架结构设计和气隙尺寸链计算;(2)对定转子支架在各种工况下所承受的载荷种类、载荷产生的原因、载荷的作用位置、载荷的大小以及各种载荷之间的相互影响进行分析,并基于有限元仿真方法对各工况下的定转子支架强度和模态进行仿真分析;(3)结合现有试验条件,开展了气隙测试和模态测试,并对仿真结果与测试结果进行对比分析,验证了有限元仿真计算结果的准确性。根据仿真计算结果获得本文主要结论:运行工况下,各载荷下的定转子支架最大应力值代数和大于各载荷耦合迭代计算的最大应力值;各载荷下的气隙变化量代数和绝对值小于各载荷耦合迭代计算的气隙变化量绝对值。仿真结果与测试结果一致性好、偏差小,采用仿真结果推导的相关结论正确。