传统角接触球轴承支撑电主轴主要通过提高预紧力来获得高刚度,但提高预紧力的同时,限制了球轴承转速的同时加大了球轴承与主轴之间的磨损;为了解决这一问题,磁悬浮电主轴应运而生,但磁悬浮轴承自身刚度低,刚度完全由电流提供,如果出现断电或者失控的情况,会导致转子脱落,损坏主轴部件,为了提高电主轴刚度同时减小主轴与球轴承间的磨损,本文设计了一种新型的磁轴承-球轴承双支撑式电主轴,具体内容如下:首先,介绍了磁轴承-球轴承双支撑电主轴整体结构,自主设计并搭建了磁轴承-球轴承双支撑电主轴实验平台。使用有限元仿真软件Ansoft对电磁轴承进行仿真分析,验证理论计算的最大电磁力。建立了角接触球轴承轴向预紧力与内外圈位移数学模型、磁轴承-球轴承双支撑电主轴五自由度动力学模型。其次,使用有限元分析软件分别对磁轴承-球轴承双支撑电主轴的静刚度、模态和谐响应特性展开研究,获得电主轴的静刚度、电主轴前二阶固有频率及振型和在激振力影响下电主轴的固有频率和振动情况;为了进一步验证磁轴承-球轴承双支撑电主轴静动态特性,对主轴系统进行静刚度实验和约束模态实验,得到电主轴的静刚度和前二阶固有频率,与仿真结果做对比,分析了产生误差的原因。将磁轴承-球轴承双支撑电主轴与无磁轴承电主轴固有频率做对比,结果表明,新型双支撑电主轴可有效提高电主轴的固有频率。为了提高电主轴的动态特性,对电主轴进行优化设计,结果电主轴的固有频率得到大幅度的提升。最后,研究新型双支撑电主轴的控制特性,采用PID控制,利用matlab对磁轴承-球轴承五自由度数学模型进行仿真分析,并搭建实验样机进行实验验证。在转速分别为1000r/min、2000r/min、3000r/min下对比磁轴承-球轴承双支撑电主轴和传统球轴承的转子位移情况,通过对磁轴承的控制,在不同转速下新型双支撑结构振幅均降低了30%左右,有效的提高了电主轴系统的刚度,并减小了主轴与球轴承的磨损和主轴的回转中心,延长了球轴承的使用寿命。在实验中所设计电磁轴承气隙达到0.15mm,使电磁轴承的电磁力得到有效的利用。通过仿真与实验验证,该磁轴承-球轴承双支撑电主轴的设计具有合理性。