近年来,磁极线圈和阻尼绕组甩出引发扫膛的事故常有发生。由于转子磁极结构设计等问题存在,导致机组运行时磁极线圈从磁极中心偏向极靴外侧甩出。抽水蓄能发电机组运行的可靠性直接影响着发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行,而励磁系统作为电机的关键部分,其可靠性更为重要。高速水轮发电机励磁绕组和阻尼绕组在飞逸转速下会产生很大的离心效应,在电磁力和离心力共同作用下,如果受力超过强度要求,就会发生扫膛事故。扫膛事故造成的损失是巨大的,因此引起了人们的极大重视,应客观、细致的进行剖析。本文以一台额定转速为250r/min凸极同步电机作为研究对象,根据场路耦合时步有限元法,对转子磁极以及阻尼绕组进行了计算与研究。首先利用有限元软件搭建了发电机转子的二维瞬态磁场模型,给定边界条件,网格剖分及求解设定,并对其额定运行情况进行仿真计算,计算结果与其设计值进行比较,验证模型建立的正确性;在所建二维电磁模型的基础上,通过搭建外电路,进行电磁力仿真计算,分析研究发电机在额定工况和飞逸工况下发电机内部的磁场情况并得出磁极线圈和阻尼绕组的受力情况;然后对磁极的极身以及极靴结构进行优化,并进行仿真计算,对比几种优化结构对磁场以励磁线圈和阻尼绕组受力情况的影响,找到其中变化规律,为结构优化提供依据与帮助。其次利用Pro/E搭建的三维静力学模型,设定边界条件,网格剖分及求解设定。并对其额定转速以及飞逸转速下的转子离心力进行仿真计算,并且求解磁极线圈以及阻尼绕组的应力分布和形变;将转子磁极结构进行优化,将优化后的结构进行仿真计算,对比计算得出的应力大小和形变的程度,分析其中的关系特点,为结构的优化提供有力帮助。最后将电磁力与离心力结合起来联合仿真计算,分析改变结构对磁极线圈与阻尼绕组的影响。利用有限元模型,提取电磁力数据,输入到静力学三维模型中,综合起来分析问题。以达到优化结构,减少扫膛事故发生的目的。