随着现代汽车中电器负载的日益增长，对汽车电气系统的要求也相应增长，汽车用爪极发电机的性能和效率越来越难以满足日益增长的汽车电源和效率的需求。因此本文以工程实际样机14V/1kW汽车用爪极发电机为研究对象，着手建立汽车发电机的数学模型。采用电机设计软件对电机计算模型进行各项电磁性能的仿真分析，修正并完善电机数学模型的相关部分。用Ansoft对电机模型主要结构参数进行参数分析和优化设计，使电机数学模型尽量完善并满足高性能汽车用爪极发电机设计的要求。本文引用基本的电磁场理论建立汽车发电机电磁场有限元模型，结合傅里叶谐波分解理论，推导汽车发电机中基于各次谐波分解的感应电动势的求解及其波形畸变规律，推导汽车发电机中气隙磁场波形畸变的重要影响及其规律。利用Maxwell3D软件建立三维有限元电磁场分析模型，得出汽车发电机复杂结构的基本电磁场分布场图，着重求导基于傅里叶分解的感应电动势谐波分析，求导气隙磁场及其谐波分析。建立汽车用爪极发电机爪极尺寸优化模型，在此基础上通过比较分析不同斜角结构时谐波成分的组成与大小，对汽车发电机爪极转子的斜角进行优化选择。优化结果表明发电机的效率等电磁输出性能得到提高。最后针对工程样机进行了各项性能的实验测试，并将优化模型的仿真电磁性能与之对比，验证了本文建模分析与优化选择结果的正确性。