针对现有无刷励磁装置的不足，提出了一种新型的交流变频感应无刷励磁系统，交流感应励磁机是提高无刷励磁系统强励能力的关键部件，其性能计算与设计方法是该励磁系统设计和优化的基础。本文围绕交流感应励磁机，对其进行了深入的理论分析，并对其设计方法进行了详细的论述。　　本文介绍了交流感应励磁机的基本方程和坐标变换的原理，根据交流感应励磁机的数学模型以及旋转整流器的运行特点，建立交流感应励磁机在不同坐标系下的数学模型，得到了适用于分析励磁机控制和输出特性的数学模型。采用交流感应励磁机在转子坐标的数学模型，分析了旋转整流器运行的三种换相状态，推导交流感应励磁机的外特性和传递函数，分析了稳态特性与频率的关系。介绍了两种常见的硅钢片材料的建模方法，分析了常系数三项式铁耗模型中不同分量随磁密和频率的变化规律，给出了 Maxwell软件的铁耗系数提取方法和步骤，分析了励磁机工作频率与励磁机的铁心损耗和效率的关系。编写了计算交流感应励磁机的尺寸、绕组、磁路、参数、损耗、效率的计算程序，形成一套交流感应励磁机计算机分析和设计方法，介绍了 ANSYS Maxwell及其与外电路联合仿真的计算方法，并给出了详细的操作步骤。设计了交流感应励磁机的冲片尺寸和绕组排布，计算了额定运行状况时交流感应励磁机的参数，分析了不同励磁绕组电阻对换相重叠角的影响，研究励磁绕组与交流感应励磁机的功率匹配，计算原交流同步励磁机的空载特性，并对不同的设计方案进行了比较。搭建了交流感应励磁机的实验平台，完成了励磁机静止空载实验和旋转运行的励磁实验，记录了励磁机定子侧电压、电流、转子侧电压以及直流励磁电压，并对理论计算结果与实验结果进行了验证分析。