内置式无轴承永磁同步电机是一种新型的无轴承电机，是通过将内置式永磁同步电机的机械轴承去掉，而在定子槽中再加入一套绕组（称为悬浮力绕组）来悬浮转子而形成的。不仅具有传统永磁电机的各项优良性能，而且有着磁悬浮轴承的一系列优点，如无摩擦、无磨损、不需润滑、免维护等，可实现高速或超高速运行，在化学化工、生命科学、新能源混合动力、航空航天及机器人等高科技领域具有潜在应用前景。　　 本论文对内置式无轴承永磁同步电机的数学模型、设计方法和控制策略以及数字控制系统进行了较为深入的研究。论文主要内容包括:　　 首先，阐述了无轴承电机的国内外研究概况，对无轴承永磁同步电机的研究发展趋势进行了概括。基于内置式永磁同步电机的基本理论和内置式无轴承永磁同步电机基本原理，从麦克斯韦力产生原理出发，推导了内置式无轴承永磁同步电动机悬浮力的精确解析模型，并利用虚位移原理和有限元分析方法证明了该悬浮力模型的正确性，获得了内置式无轴承永磁同步电机的完整数学模型。　　 其次，基于Ansoft V15中的RMxprt模块对内置式无轴承永磁同步电机进行样机设计，给出了转矩部分的设计步骤并对关键参数进行优化设计，在设计结果中的效率、转矩和槽满率等参数满足实验要求的情况下对悬浮绕组进行设计，最后获得样机的全面参数。　　 再次，构建了以TMS320F2812 DSP为核心的内置式无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制和直接位移控制系统，设计了控制系统的软件和硬件，提出了包括DSP开发板、传感器，功率驱动电路，位移接口电路等硬件在内的设计方法，给出了设计电路图、软件流程图和整个数字控制系统实物图。　　 最后，对无轴承永磁同步电机数字控制系统进行空载试验研究，给出了样机数字系统各部分的实测波形，并对样机在750r/min和1500r/min的实验波形进行测试分析，分析结果表明该控制系统具有良好的动静态性能，实现了额定转速下的稳定悬浮运行。