随着科学技术的迅速发展,社会经济水平不断提高,各个领域对电能的需求也越来越大。为了能源产业的可持续发展,风能作为绿色能源得到了大力开发利用。而风力发电机是风电转化的必要设备,在众多类型的风力发电机中,永磁风力发电机因具有电网兼容性更强,维护成本更低,能耗较少等优点,近几年在风电行业占据着重要的地位。但是随着电机功率愈来愈大,其内部温升也随之明显上升,严重影响电机的运行性,甚至威胁其安全。因此,设计永磁风力发电机时有必要对其冷却方式、冷却结构以及冷却效果进行综合研究,并且采用相应的手段对电机内的温升及其分布特征进行数值分析,找出影响电机效能的关键因素,进而对电机结构进行合理改进,有效提升电机热性能指标。本文以一台3MW永磁风力发电机为例,基于电机学和数值传热学理论,结合流热耦合机理,根据不同的边界条件设定原理,根据电机实际结构分别建立流热耦合数值求解物理模型,并对电机基本结构下的流体流动特征及传热性能进行分析研究。流体场方面详细分析了电机流体迹线分布,径向截面、定转子径向通风沟和气隙内的流速分布,温度场方面对定子绕组、定子铁心和永磁体温升进行了具体研究。通过对比分析得出不同场域设定下计算结果的差异性,为后续计算分析打下基础。由于电机内线棒尾部以及挡风板处流体流动产生涡流而导致散热性能不佳,为了削弱此现象,提出增设通风槽钢以及优化挡风板结构的方案,并采用数值研究方法对相应方案进行了佐证研究。本文的研究成果为大型电机流体场与温度场数值理论的确定以及电机热效应优化奠定了理论基础。