中文摘要：

实心转子电机是电机重要发展方向之一，为对其性能进行快速准确的分析，项目对实心转子的精确模型及其参数计算、简化等效电路和直接试验验证，以及非正弦供电时的性能进行深入研究。将实心转子中的涡流看成分布的复杂电网络，精确模型和参数将详细考虑涡流的透入深度、端部效应、定子谐波磁场的空间分布、定子激励频率、磁路饱和程度和转子开槽等因素的影响，与绕组构成的电路相比具有分布和杂散的特点，更为复杂。从外部等效的角度，研究实心转子的简化等效电路的结构形式、等效电路的准确度、简化的条件和依据。对实心铸铜转子异步电机的设计、稳态和动态性能进行研究。采用定子侧测量等效电路参数和转子侧直接测量涡流分布两种途径，在不同厚度、材料、端部材料的实心转子上进行详细的试验和验证。研究非正弦供电条件下实心转子电机的损耗和控制用模型。本研究是对实心转子电机理论的丰富和发展，具有学术价值，而且是工业界的实际需求，具有实用价值。

结论摘要：

实心转子电机是电机重要发展方向之一，本项目结合实际的多类实心转子电机，对实心转子电机的数学模型、等效电路、参数计算、性能分析和试验验证开展了研究。针对导电不导磁实心转子电机，对空心杯异步电机的参数计算方法进行了讨论，采用解析方法推导了转子阻抗的表达式。设计并制造了试验电机，将由计算参数和测量参数计算得到的定子端口等效阻抗和输出转矩与试验结果进行了对比。结果表明，所提出的参数计算方法是合理的，对空心杯异步电机的设计与优化具有指导意义。针对实心转子同步电机，通过电磁场理论分析和有限元涡流场仿真计算，分析了实心转子在不同转差率时涡流的分布、集肤效应和反向侵入等各项特点以及磁路饱和效应，提出了分析实心转子涡流层的等效绕组方法，计算了实心转子涡流层的等效阻抗参数。建立实心转子电磁涡流制动器的线性电路模型，利用解析公式计算参数，分析电机转矩特性。利用线性静态场计算转矩特性，并进行相互验证。对不同结构的转子结构型式进行了转矩特性的分析计算。推导了光滑实心转子异步电机的T型等效电路和普通异步电机的T型等效电路的关系，计算了光滑实心转子异步电机的电路参数。计算和分析结果表明，其T型等效电路参数并非唯一。所以对光滑实心转子异步电机进行参数计算结果的验证时，应当以端口量为对比对象。编写了光滑实心转子异步电机的透入深度法和分层法计算程序。对分层法进行了改进，使之能够考虑定子铁心磁路的影响，对三种不同的分层方法的精度进行了讨论。将计算的不同工况下的定子端口等效阻抗与负载转矩特性和试验值进行了对比。程序能够正确反映光滑实心转子异步电机在不同工况下的参数变化规律，正确计算稳态特性。针对离线辨识，依据异步电机等效电路与频率特性的特点，分析了测量频率影响辨识精度的原因。对基于阻抗测量的辨识方法进行了改进，依据阶跃响应来确定施加电压的频率范围，再测量两个频率下的阻抗虚部，进而反算出其他参数。结合异步电机的转速反馈进行了在线参数辨识，对信号处理系统进行了详细的设计，针对常规与递推最小二乘存在的在恶劣电磁环境中性能下降的问题，通过考虑模型中待辨识参数间的约束来减弱干扰的影响。提出了两种基于约束优化的在线辨识算法。仿真证实，虽然两种算法计算量增加，但计算结果在噪声大时仍有较高的精度。本研究是对实心转子电机理论的丰富和发展，具有学术价值，而且是工业界的实际需求，具有实用价值。