无刷交流发电机和整流滤波电路的组合构成无刷直流发电机，其主电路如图所示。
无刷直流发电机设计的自由度与交流发电机不同。表现在:(1)恒频交流发电机和变频交流发电机的极对数和电机转速受输出频率的制约，无刷直流发电机没有这个约束;(2)无刷交流发电机输出相电压和线电压必须为正弦波，因而相绕组不是用120°相带短距绕组，就是用60°相带2/3短距绕组，绕组系数较低;(3)交流发电机的额定功率因数一般为0.75，以适应异步电动机等低功率因数负载的需求。
无刷直流发电机可以采用更高的转速，如转速范围为15 000~30 000 r/min。无刷直流发电机的主发电机可采用更多的极对数，以优化电机结构，减小电机重量。无刷直流发电机的电枢绕组绕组系数一般在0.94以上，以充分利用绕组。无刷直流发电机的功率因数较高，取决于电机参数、输出整流器和滤波的参数。由此可见，同样功率的电机，无刷直流发电机可比交流发电机的功率密度更高。
由于电机转速高，转子表面必须光滑，以减小旋转时的空气阻力。为了减小旋转整流器的机械应力，整流器常装在电机的空心轴内。采用喷油冷却改善电机散热，充分带走高速轴承的热量。
由于电机转速高，极数多，工作频率高，因此有利于减小输出滤波电容。但频率对铁心损耗不利。因此必须用薄的铁钻钒钢片，并通过热处理提高磁性能,减小铁心损耗。在绕组设计时，必须考虑电枢绕组的交流电阻，用直径较小的铜线，减小电机绕组的交流电阻和铜耗。
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