目前我国电力工业已经进入大机组、大电网的发展阶段。发电机单机容量的增加,势必增加了大型发电机结构的复杂性以及电机内电磁负荷的强度,发电机内部的各种物理现象也变得越来越复杂。对电机内物理场的准确计算具有一定的理论难度和工程实际意义。本文以一台150MW异结构空冷汽轮发电机为例,从大型发电机内的电磁场以及温度场基本原理出发,给出相应的求解域和数学模型,同时结合发电机的结构特点,分别采用解析法、有限元法等数学方法,对大型发电机定子结构内的铁心损耗及传热特性进行研究,着重分析大型发电机定子复杂结构内铁心损耗与传热特性及异结构对电机参数的影响。首先,基于电磁场理论及有限元方法对空冷汽轮发电机的二维电磁场进行了计算与分析,进而得到了空冷汽轮发电机的定子铁耗的准确值及相应的分布特性。其次,根据对定子铁耗及其它损耗的计算,进一步对电机的定子温度场进行计算,得到了铁耗分布对定子温度场的影响。最后,利用有限元法计算并分析了汽轮发电机在额定状态下,定子绕组上、下层线棒不等股数不等截面和等股数等截面两种结构下的负载场,得到了两种结构下的稳态参数,并分析了穿越气隙进入定子齿、槽的磁通大小及沿定子内圆周向的变化情况。