本文分析了现代大型电机通风冷却及温度场计算的国内外研究状况，对相关的瞬态温度场、端部及涡流问题、多场耦合问题、优化问题进行了讨论，并对进行电机热问题研究时所需要的传热学和流体力学理论进行了阐述和分析。根据传热学理论给出了电机内稳态导热的傅立叶定律，以此为基础推导出了电机内的稳态导热微分方程的数学表达式，确定了相应的边值条件，建立了电机内的三维稳态热传导方程。分析了流体流动发生的原因和在电机内部主要的运动状态，阐述了电机内部的多元流动和边界层理论在电机冷却流体中的应用。引入了相似理论，推导了流动相似条件和热相似条件，得出电机分析中对应的相似准则。针对冷却介质在电机内部通风沟槽中流动时的阻力损失，讨论了沿程阻力损失和局部阻力损失两种情况。 　　在传热学和流体力学理论分析和推导的基础上，本文进行了大型电机内部流场和温度场的耦合分析。电机的通风沟内流速的变化是决定电机散热系数的最重要的因素之一，而确定通风沟内风速分布及沿程阻力的大小十分困难。本文利用牛顿散热定律和相似理论，建立了径向通风沟壁面温度、流体流速和表面散热系数的非线性方程，计算了径向通风沟内齿部和轭部流速分布，进而准确计算了径向通风沟内沿程阻力及系数的变化。 　　由于电机内各物理场间相互耦合，单个场的计算不能准确反应真实的物理现象。本文首先采用泛函分析方法对热传导方程进行等价变分，同时利用三棱柱单元对三维热传导方程的等价变分方程进行了有限元离散化处理，推导了单元刚度矩阵系数的计算表达式，并进行了总体合成。随后引入了瞬态电磁场计算，采用弱耦合方式，计算了凸极同步电动机起动时的电磁场瞬态变化情况，求得起动过程中各部分的热源产生和分布的空间及时间规律。在此基础上，计算了凸极同步电动机起动时的三维瞬态温度场，得出了电机起动时温度场的分布规律。 　　本文以温度场分布计算为核心，从多场耦合的角度，计算了发电机局部流场、电磁场和三维温度场，并进行了凸极同步电动机起动时的瞬态场分析。计算结果与实测值进行了比较，计算精度满足工程要求，从而验证了计算方法的正确性。计算的软件采用自编软件与商业专用软件相结合的方式，所编制的计算程序软件包具有一定的通用性，适用于工程上大型发电机温度场的计算，为发电机的优化设计、运行过程中的维护、运行寿命的估计以及故障的预报和监测提供了理论依据。