磁悬浮轴承,简称磁轴承,是一种高性能非接触式轴承,通过磁场旋转产生一种使转子悬浮于空间的磁场力,从而使轴承的定子、转子之间没有机械接触。它具有使用周期长,磨损低以及不需润滑的高精尖优点,在一些未来发展的高科技领域如航空航天、风力发电、生命科学等领域,拥有广阔的应用前景。通用的四极或八极结构磁轴承被已经经过各方学者多年的研究,而且存在体积冗余、驱动器成本高、工作效率低等缺点。针对以上缺点,本文研究一种六极径向主动磁轴承(Active Magnetic Bearing,AMB)结构,这种磁轴承由三相逆变器进行驱动,具有体积小、空间利用率高、技术成熟等优点,本文对这种新型六极磁轴承的研究从以下三个方面开展理论和试验:结构参数的设计、数学模型的建立和控制方法的选择。论文主要内容及取得成果如下:1、对磁轴承的起源与国内外发展历史进行了综述,描述了磁轴承的结构及工作原理,对磁轴承进行了分类,展望了磁轴承未来的发展趋势及待解决的关键技术。介绍了控制方法对磁轴承系统的重要作用,并阐述了目前常用的一些控制方法及它们各自的优缺点。最后总结了课题研究的目的及意义,对本论文的内容进行了安排。2、提出了一种六极径向AMB,描述它的设计结构及工作原理,对六极径向磁轴承进行了参数设计,根据设计好的参数进行有限元分析,验证了设计的可行性。然后,由于六极径向AMB在结构与悬浮原理上与无轴承电机相类似,采用基于麦克斯韦张量法的建模方法对径向磁轴承计算数学模型,并分析了这种方法的通用性与精确性。3、分析了自抗扰控制与模糊控制的基本理论,结合自抗扰控制策略与模糊算法的优点提出了一种模糊自抗扰控制策略。然后,基于二自由度六极磁轴承设计了一种模糊自抗扰控制器,介绍了其结构与组成,并进行参数自整定。最后,通过MATLAB得到六极径向AMB的起浮、扰动以及解耦试验的仿真结果,并将该结果与采用PID控制的结果形成详细的对比分析。4、构建了六极径向AMB的数字试验系统,介绍了系统总体控制结构图,以TMS320F2812为数字控制核心设计了数字控制系统的硬件电路各模块并完成制作,主要包括DSP系统电路板、三相功率驱动电路板和调理电路板。然后展示了软件部分的设计流程,完成了主要模块的程序编写和人机交互界面的设计。最后在试验平台上进行了起浮和扰动试验,实现转子的稳定悬浮,验证了六极径向AMB结构的合理性和系统稳定性。