磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空间,使转子与定子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承,现代工业界常利用其来实现高速电机转子的悬浮支撑。磁悬浮轴承以其无污染、无润滑、无摩擦、无磨损、高速度、高精度、低功耗等优点,从根本上改变了传统的轴承支撑形式,以及克服了需要独立液压、气压系统的液浮、气浮轴承的结构复杂、体积庞大、效率低下等缺点,特别适合高速、真空和超洁净等特殊的应用场合。它是一种典型的高技术含量、高附加值机电一体化产品,其性能的优劣是由它的控制系统决定。随着计算机技术、自动控制技术、微电子技术的发展,其应用也越发广泛。首先,论文介绍了磁悬浮轴承的基本原理及分类,论述了国内外研究现状,提出了特性优良的永磁偏置磁悬浮轴承(混合轴承)。然后对永磁偏置磁悬浮轴承进行分析研究,论述其工作原理及数学模型。通过磁路分析,以轴承承载力为基础对两自由度径向永磁偏置磁悬浮轴承的机械结构进行了参数设计,以及对保护轴承和本体损耗的计算进行了简单叙述。其次,将基于变分原理的有限元方法用于磁悬浮轴承的电磁场数值分析,利用Ansoft Mawell有限元软件对所设计的磁悬浮轴承的本体结构建立了实体模型,使用三维非线性有限元方法计算磁悬浮轴承电磁场的空间分布,对磁悬浮轴承平衡状态和偏移状态的电磁场进行了有限元仿真,求解了磁通密度、磁场强度等,验证了磁悬浮轴承结构设计的正确性。最后,对永磁偏置磁悬浮轴承系统中的另一个重要部分——控制系统进行阐述,包括位移传感器、功率放大器和控制器,并对控制系统中的核心部分——控制器进行了PID设置及MATLAB仿真,验证PID控制器能使受到外力扰动的转子重新恢复到平衡位置。