近年来，新型材料不断涌现，发电机装机容量不断增大，性能也不断提高，越来越多的新建电能项目开始青睐选择空冷汽轮发电机。然而，随着发电机的装机容量不断增大，电机内部结构变得复杂且电机的损耗显著增加，电机的发热问题日益严重，所以准确计算汽轮发电机的损耗和发热情况具有一定的工程意义。针对以上问题，本文以一台150MW空冷汽轮发电机为例，本文建立了空冷汽轮发电机的二维求解模型，采用有限元法对大型发电机定子结构内的铁心损耗进行仿真计算，得到了电机定子铁耗数值，分析了铁耗的分布规律。本文详细的给出了电机绕组电阻增加系数的推导过程，确定了每层绕组的电阻增加系数及相应绕组的涡流损耗，对汽轮发电机定子槽内导体的涡流分布特性进行了理论分析。本文从大型发电机内的电磁场以及温度场基本原理出发，在基本假设基础上，同时结合发电机的结构特点，并建立了包括压圈、磁屏蔽、压板、压指、定转子铁心端部（包括铁心通风沟）、定转子绕组端部等部件在内的150MW空冷汽轮发电机端部的三维物理模型，并讨论了相关的边值问题。最后，本文通过解析计算得到电机各部的散热系数，并运用稳态温度场有限元计算方法，以电磁场计算所得损耗作为热源，计算了电机定、转子各部温度场分布，并对其温升分布及传热规律进行了分析。