永磁同步发电机具有体积小、功率密度高、运行效率高和环境适应性强等优点，业已成为电动车用发电机的首要选择。随着电动车用发电机功率的不断提高，针对车用大功率发电机的损耗、散热等情况需要深入研究，而目前这方面的研究较少。本文对大功率车用永磁同步发电机的性能优化设计进行了研究，首先分析了后接不同整流电路负载时的输出特性；然后通过电磁场的有限元计算分析了发电机电感参数、外特性和损耗；通过电磁场和温度场耦合的有限元计算方法分析了发电机的温度场分布情况。为发电机在复杂工况下的正常运行提供依据。结合大功率车用永磁同步发电机的系统结构特点和设计要求给出了一组电机本体的设计参数，并采用有限元对其进行了电磁计算。对比发电机外接负载类型对发电机输出功率及输出电压的影响，给出了外接三相桥式PWM整流负载的可行性及其最优控制参数。为了尽量减小发电机的固有电压调整率，通过矢量分析得出了减小电枢电阻和交直轴同步电抗同时增加反凸极比是减小电压调整率的关键。利用有限元软件，计算了发电机的交直轴电感，作为电机性能分析的重要参数。在此基础上分析了电机结构参数对电机电感和外特性的影响，这些结构参数包括极弧系数、永磁体磁化方向长度和气隙长度，然后通过方案对比给出了一组最优的电机结构参数。大功率发电机在运行时所产生的电枢铜耗、定子铁心损耗以及转子涡流损耗等较高，为了减小电机损耗，设计高效率的发电机，采用有限元法计算了不同运行状态下电机内的定子铁心损耗、电枢绕组铜耗以及永磁体涡流损耗，分析了负载类型以及电机转速对电机损耗的影响。为了确保发电机工作在安全的温度范围内，针对大功率车用永磁同步发电机内各部件的温度分布情况进行了三维温度场的有限元计算，并全面分析了负载类型、电机转速以及永磁体涡流损耗对电机温度场的影响。