复合实心转子异步电机具有制造简单,成本低,机械强度高,高速适应性好等诸多特点,在高速直驱领域具有广阔的应用前景。然而正是由于实心铁心的结构,转子上电场与磁场混为一体,给数学建模和优化设计带来了一定的困难。同时由于高速复合实心转子异步电机损耗密度高,散热面积小,转子发热相对严重,因此转子涡流损耗的分析是实心转子异步电机优化设计的重点。本文针对高转速复合实心转子异步电机进行数学建模与电磁场解析计算,并对转子涡流损耗进行重点分析,并基于所建数学模型进行电机优化设计工作。具体内容如下:首先,考虑到实心转子电场与磁场相互耦合,传统的磁路计算方法无法适用于复合实心转子异步电机的设计,因此建立了忽略齿槽效应的复合实心转子异步电机简化数学模型,并依据场路结合的方法,在转子阻抗平面内进行了具有多约束条件下的电机性能分析;其次,考虑到高速复合实心转子异步电机转子损耗中含有大量的高频涡流分量,而简化数学模型无法计算除基频损耗以外的转子涡流损耗,因此建立了考虑定子开槽的复合实心转子异步电机电磁解析模型。借助上述模型,分析了定子槽数、绕组跨距、气隙长度、复合层厚度等设计参数对转子涡流损耗的影响,并设计了转子涡流引起的温升测试实验,验证了数学模型的准确性,为高速复合实心转子异步电机优化设计提供了依据。最后,考虑到复合转子异步电机的电磁优化设计是一个多变量,多约束条件下的复杂寻优问题,采用单变量分析的方法无法进行全局优化设计,因此必须要选择合适高效的寻优算法。本文以上述所建立的复合实心转子异步电机数学模型为核心,结合遗传算法对一台9kW,50000rpm的目标样机进行了优化设计,并分析了优化样本群体的统计学规律。