汽车发电机的工作原理主要基于电磁感应原理。发电机通过发动机的皮带驱动转子旋转，转子上的励磁绕组通电产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极，形成旋转磁场。当转子旋转时，磁场在定子绕组中交替变化，根据电磁感应原理，定子的三相绕组中产生交变的感应电动势，即交流电。
具体来说，定子由定子铁心和定子绕组组成，定子绕组有三组线圈，对称地嵌放在定子铁芯的槽中，通常采用星形连接。当转子旋转时，其极件上的爪臂位置使得在N极与S极之间变化的磁场做穿过定子导体的运动，从而在定子线圈中产生交流电。
发电机产生的交流电经过整流器整流后，变成直流电，为汽车的电气系统供电，并为电瓶充电。调节器则负责监控发电机的输出电压，确保电压保持在合理范围内，防止电池过充或损坏。
此外，现代汽车发电机通常还配备有智能控制系统，能够根据车辆的用电需求自动调节发电量，确保电气系统的稳定运行。例如，在电瓶电量不足时，发电机可以自动增加发电量以快速充电；在车辆高速行驶时，发电机可以通过不同的绕组组合和接线方式，以适应更高的用电需求。