现代装甲车辆上的电气电子设备愈来愈多，发电机要经常满载或超载运行，这就给车载发电机运行的安全可靠性提出了更高的要求。在没有足够安装空间情况下，为了保证用电设备正常工作，提高发电机发电质量，改善低压大电流车载发电机换向和火花等级，本文采用空间非均布主磁极结构、主磁极和换向极极靴非对称结构、与主磁极极数不等的换向极排列、有均压线功能的单波绕组和倾斜电刷结构，降低换向电势以改善换向。应用有限元分析软件对车载发电机进行内部空载磁场分析与计算，证明了这些非均布、非对称和不等距等结构不会对发电机的机电能量转换造成影响。本文利用有限元方法对发电机内负载磁场分布特别是作为机电能量转换媒介的气隙磁场波形和特性进行分析计算；针对降低换向电势和改善换向的效果，对换向区磁场和换向电流加以细化分析和展示，以获得改善换向的定量依据。根据火花等级评判标准相应做了火花实验也说明换向得到了改善，有利于提高车载电气系统运行稳定性、可靠性和安全性，研究结果可为低压大电流车载发电机研制提供关键技术支持。为了进一步提高低压大电流车载发电机供电可靠性，提出了复合励磁低压大电流车载发电机结构设计方案，在主磁极的极身与极靴之间加入永磁体。应用有限元方法对复合励磁车载发电机的空载和负载内部磁场分析与计算，研究发电机内磁力线的分布和气隙磁场波形；结果表明：各种励磁方式下所建立的气隙磁场仍然是对称和均布的，通过对比永磁体单独励磁和复合励磁电机内磁场分布和气隙磁场波形，永磁体励磁和电励磁实现了磁场的叠加，共同建立电机的主磁场，同时与励磁线圈单独励磁相比较也降低了励磁线圈中的电流密度，可改善电机的散热性能。通过对复合励磁的性能分析，输出电压波形非常稳定；仿真所得励磁电流随转速变化曲线可为励磁控制装置及控制算法的开发提供重要依据。