近年来随着永磁材料强磁性能的不断提升和材料价格的不断降低,加上永磁发电机的诸多优点,越来越多的领域应用了永磁发电机。永磁发电机具有体积小,损耗低,效率高等优点,在节约能源和环境保护日益受到重视的今天,对其研究就显得非常必要。但是永磁发电机输出电压的不稳定性限制了其应用范围,为了解决永磁发电机输出电压的不稳定性,人们大多数从电机本体和外部电力电子电路两方面来研究。本研究对稀土永磁同步发电机的结构和特性进行了详细的分析,并结合实际情况选取了发电机的定转子结构。转子采用了径向励磁结构,使得发电机内部结构排列得更紧凑。永磁材料采用稀土钕铁硼,该材料具有高磁能积、高剩磁感应强度、高矫顽力、去磁曲线为直线等优点。本研究从永磁发电机的内部结构和工作原理出发,分析影响电机输出电压的内部因素,即电枢反应。为了减小电枢反应对发电机输出电压的影响,先优化电机定子齿部的磁密工作点和电机结构,再优化电机的气隙值,最终得到了合适的电机参数,稳定了永磁发电机的输出电压,提高了永磁发电机的性能,扩大了其应用范围,并为今后优化设计提供了方法参考。本研究以有限元分析软件Ansoft12.1为基础对永磁发电机构建了几何模型和二维模型,并在二维模型的基础上进行了瞬态场仿真计算,仿真结果和实际运行结果吻合,表明可以借助有限元仿真的方法对电机进行优化设计。通过瞬态场计算结果能直观地看到磁力线和磁感应强度的分布情况,和电枢反应对感应电动势的影响,并以次为依据确定了发电机优化后的结构参数及所用材料,即定子材料为D23,定子齿部的硅钢片的最佳工作点为1.8T,定子轭部的宽度为5mm；转子磁铁的极弧系数0.6,气隙取值1.5mm；永磁体选取钕铁硼N48(Br=1.38T,Hc=870kA/m),其厚度为2.5mm。