磁悬浮轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间,使电机定子和转子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承,具有允许转速高、摩擦功耗小、无需润滑和寿命长等传统轴承无法比拟的优点,是高速电机轴承的理想选择。本文以额定功率为24KW、额定转速为72000r/min的高速永磁同步电机为应用背景,根据样机性能技术指标,结合样机结构尺寸及转子支撑布局,开展了径向磁悬浮轴承结构设计。同时,为了提高磁轴承的承载力,同时考虑损耗、临界转速、控制刚度等问题,对径向磁悬浮轴承进行多目标优化。首先,基于等效磁路法建立了径向磁悬浮轴承电磁力数学模型,依据数学模型分析研究了结构参数和控制参数对电磁力产生的影响方式及规律。依据样机系统性能对支撑系统提出的运行参数指标和结构布置等约束条件,展开了径向磁悬浮轴承结构设计,确定了径向磁悬浮轴承的结构参数。其次,以有限元理论为基础,依据磁悬浮轴承结构参数和控制参数,建立了同极和异极径向磁悬浮轴承的有限元仿真模型。通过有限元仿真计算,分析了径向磁悬浮轴承的悬浮力随控制电流、涡流损耗随转速的变化规律,证明了同极径向磁悬浮轴承的极间磁场耦合和涡流损耗比异极径向磁悬浮轴承小。最后,文章介绍了果蝇优化算法、多目标处理技术和约束处理技术的基本原理。依据优化需求,给出了径向磁悬浮轴承的优化目标函数、约束条件和优化变量。将果蝇优化算法引进到高速电机用径向磁悬浮轴承的优化设计中,以尺寸参数为优化变量,以承载力、体积和轴向长度为优化目标,对径向磁悬浮轴承进行多目标优化。利用有限元仿真分析了优化结果,验证了所设计优化算法的有效性。