轮对跑合机构是测试轮对运行安全性问题的装置。传统跑合机构普遍采用电动机加齿轮箱、摩擦轮等传动机构的驱动方式,存在安装调试困难、噪音振动大、传动性能差等缺点。本文以轮对的跑合实验作为所设计电机的应用场合,基于直接驱动的思想,提出了一种实心转子弧形感应电机,并将其作为驱动装置的轮对跑合方法。对实心转子弧形感应电机的工作原理、设计方法、仿真建模以及特殊的端部效应进行了研究。首先,对实心转子弧形感应电机的工作原理进行了分析,研究了实心转子内电磁场特点,以及涡流效应和集肤效应导致的转子参数随转差变化这一特性;分析了电机在不同转差率情况下透入深度的变化;并分析了实心转子感应电机的等效电路的特点,并给出了转子电流的计算公式。其次,分析了实心转子弧形感应电机的的设计方法、设计流程。利用透入深度法计算转子参数,分析了转差率对参数的影响,以及不同转差率下电机性能的变化;分析了弧形定子的设计原则和相应绕组的设计方法;根据设计完成的弧形定子电机的尺寸参数,制作样机并且搭建了实验台架,进行了电机的空载、负载及变频加载实验,得到了实心转子弧形感应电机的一些运行规律。然后,对初步完成电磁设计的实心转子感应电机和实心转子弧形感应电机进行电磁场仿真,并且分析其输出性能,不同转差率下,电机的输出转矩、三相电流、磁密曲线等进行分析。对比分析了弧形定子电机的电磁场及性能与普通实心转子感应电机的不同之处最后,通过电磁场理论,构造实心转子弧形感应电机的分析模型,利用等效电流层分析气隙磁场表达式;利用磁动势理论,对电机的互感不对称现象进行了详细分析,进而得到三相电感的表达式;并利用对称分量法分析了三相不对称电流,提出增加弧形电机的极数来削弱磁场不对称程度的方法。