無刷發電機通常由以下關鍵部件組成：
主發電機：
定子：固定不動，包含三相電樞繞組（輸出電能的繞組）。
轉子：旋轉部件，裝有勵磁繞組（用于產生磁場），由原動機（如柴油機、汽輪機）驅動旋轉。
勵磁系統：
副勵磁機：通常為永磁發電機，定子固定（永磁體），轉子與主發電機同軸旋轉。
勵磁定子：包含勵磁繞組，用于產生勵磁磁場（見前面對勵磁定子作用的詳細說明）。
旋轉整流器：安裝在轉子軸上，與主發電機轉子同軸旋轉，用于將交流電轉換為直流電。
自動電壓調節器（AVR）：監測輸出電壓并自動調節勵磁電流。
二、工作原理分步解析
1. 勵磁能量的產生與傳遞（無刷勵磁過程）
副勵磁機發電：
副勵磁機的定子為永磁體，產生固定磁場。當原動機驅動主發電機轉子旋轉時，副勵磁機的轉子（電樞繞組）隨之切割永磁體磁場，產生三相交流電（頻率與轉速相關）。
整流與勵磁供電：
副勵磁機輸出的交流電通過導線傳輸至旋轉整流器（與轉子同軸旋轉），整流器將交流電轉換為直流電，直接供給主發電機轉子的勵磁繞組，使其產生旋轉磁場（磁場隨轉子同步旋轉）。
無刷化關鍵：
勵磁電流無需通過電刷和滑環傳輸，而是通過 “副勵磁機定子（永磁體）→副勵磁機轉子（發電）→旋轉整流器（整流）→主轉子勵磁繞組” 的路徑實現無接觸供電，徹底消除電刷磨損問題。
2. 主發電機的電磁感應發電
旋轉磁場切割定子繞組：
主發電機轉子的勵磁繞組通直流電后，形成旋轉磁場（磁極隨轉子旋轉）。該磁場與定子電樞繞組（靜止）產生相對運動，切割定子繞組的導體。
感應電動勢產生：
電能輸出：
定子電樞繞組的三相交流電經出線端引出，通過電纜輸送至負載或電網。3. 電壓調節與穩定機制
自動電壓調節器（AVR）的作用：
AVR 實時監測主發電機的輸出電壓，當電壓偏離設定值時，通過以下路徑調節：
電壓偏高→AVR減小勵磁定子電流→副勵磁機磁場減弱→旋轉整流器輸出直流電流減小→主轉子磁場減弱→感應電動勢降低→電壓下降至設定值
反之，電壓偏低時 AVR 增大勵磁電流，提升感應電動勢，使電壓回升。
無功功率調節：
通過改變勵磁電流，可調整主發電機輸出的無功功率（用于維持電網電壓），配合有功功率（原動機輸入功率決定），實現對電網功率平衡的控制。
三、無刷發電機與傳統有刷發電機的對比
特性 無刷發電機 傳統有刷發電機
勵磁供電方式 副勵磁機 + 旋轉整流器（無接觸） 電刷 + 滑環（機械接觸）
可靠性 高（無磨損、無火花） 較低（電刷需定期更換）
維護需求 低（免維護） 高（需定期檢查電刷磨損）
適用場景 惡劣環境（如粉塵、潮濕場合） 常規環境
四、典型應用場景
無刷發電機因其免維護、高可靠的特性，廣泛應用于：
工業領域：工廠備用電源、柴油發電機組。
交通領域：船舶電力系統、鐵路機車輔助發電。
航空航天：飛機機載發電系統（需高可靠性）。
可再生能源：風力發電機（適應長期無人值守）。