电磁轴承利用可控电磁力将转子悬浮于空间中,实现转子与轴承的无接触状态,是一种新型的高性能机电一体化产品。电磁轴承的支承特性是电磁轴承系统中的关键研究之一,尤其是支承刚度和阻尼,刚度阻尼特性对电磁轴承转子系统的稳定性、动态特性、旋转精度等有很大的影响。为了能有效提高系统的稳定性,对电磁轴承支承刚度和阻尼进行更细致的研究是十分重要的。本文以10kWh储能飞轮电磁轴承试验样机为研究对象,从理论分析、仿真分析、实验分析等方面着重研究与分析电磁轴承的支承刚度和阻尼。首先阐述电磁轴承转子系统的基本结构及工作原理,建立了径向单自由度转子系统数学模型。根据建立的模型,利用电磁理论推导出电磁力与线圈中电流和间隙的关系,并在平衡位置附近处对电磁力进行线性化处理。基于PID控制策略建立单自由度电磁轴承闭环控制系统模型,得出控制系统的传递函数,利用劳斯判据确定控制参数的稳定域。然后对电磁轴承支承刚度和阻尼进行理论分析。通过分段积分的方法推导出电磁轴承转子在偏心时的电磁力,结合刚度阻尼的概念得出刚度阻尼的计算公式,并分析了电磁轴承刚度阻尼的影响因素。基于PID控制策略,分别对控制系统的控制效果和抗干扰能力进行仿真分析。通过对刚度阻尼的非线性研究,分析了系统在控制参数的稳定域内电磁轴承的支承刚度和阻尼与控制参数间的非线性关系,仿真分析了控制系统各参数对刚度阻尼特性的影响。最后通过静态测量以及动态悬浮试验对轴承的静、动刚度进行分析。静态悬浮的实验测量主要对径向电磁轴承进行静态性能的测试,动态悬浮的测量主要是通过施加载荷对稳定悬浮后的转子进行测试。采集和分析两种试验状态下输出的数据,进而对刚度特性进行分析。将数据分析与理论分析进行对比,最终确定刚度特性基本满足整个电磁轴承转子系统的设计要求,也为电磁轴承的结构设计和控制系统的研究提供参考依据。