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磁悬浮轴承基于反馈控制原理采用电磁力来支承转子，与传统轴承相比，磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、高速度、高精度、低功耗等一系列独特性能，可以在深冷、超低温及真空等恶劣环境下正常运转，且可靠性很高，因此磁悬浮轴承在低温工况下具有广阔的应用前景。由于起步较晚和国外技术封锁，国内到目前为止磁轴承还没有成熟的理论和设计方法。随着我国大科学工程不断发展，对大型低温系统的需求也越来越强烈，这也迫切要求我们需尽快开展适宜在低温系统中工作的磁轴承的研究工作。 本课题依托大型氦制冷系统项目，以低温系统中高速磁悬浮主轴系统的主动式磁轴承作为对象，以电磁学为理论基础，具体研究了磁悬浮轴承系统的组成及工作原理，详细研究了电磁铁的力学模型，着重分析了磁轴承的承载力和刚度、阻尼等特性参数。对高速磁悬浮系统性能测试平台做了相关探讨，对磁悬浮轴承系统的回转精度、刚度阻尼和磁场均匀性等特性进行了具体的实验设计。 独立提出了一套通用型、系统化的磁悬浮轴承定子、转子结构设计流程和电感、温升、刚度校核方法，对径向和轴向磁轴承的结构设计原理、材料选择、结构形式、详细的设计流程以及电感、温升、刚度校核等内容都做了具体推导和阐述。以提出的设计理论为基础，结合Ansys Maxwell软件，对磁轴承二维、三维下的磁场分布、电磁力、刚度等性能进行数值仿真，重点分析铁磁材料的非线性BH曲线、磁饱和、漏磁、磁耦合、转子偏心等非线性因素的影响，不断对磁轴承模型进行优化。详细研究了磁悬浮轴承控制系统，依托设计理论和仿真结果，系统地规划了磁悬浮轴承系统实验方案的设计。