无轴承电机是高速以及超高速电机领域的一项技术革新,其磁轴承结构与交流电机定子结构相类似,将悬浮绕组与转矩绕组共同绕制在定子上,从而产生能够使电机转子稳定悬浮和旋转的作用力。在此类电机中,无轴承永磁同步电机不仅具有无轴承的无摩擦磨损、寿命长、无需润滑、体积小、造价低以及高速超高速等特点外,还具有效率高、转矩密度高、结构简单以及功率因数高等优点。另外,无轴承永磁同步电机能在洁净、腐蚀、高速以及超高速等特殊环境下进行无轴承支撑运行的特点,使其在航空航天、生命科学、飞轮储能以及机械制造等领域得到飞速发展,成为电机领域最具发展前景的电机之一。无轴承永磁同步电机的控制系统是影响其实际应用的关键因素,因此实现良好的控制是必不可少的。与传统永磁同步电机沿用的转矩控制方法相比,无轴承永磁同步电机又是一个非线性强耦合的多变量系统,实现其悬浮力的解耦是控制的前提。因此本文针对无轴承永磁同步电机的悬浮力解耦以及转矩控制展开研究。本文首先研究了无轴承永磁同步电机的悬浮机理,在此基础上得到了其悬浮力部分数学模型。通过对旋转部分的研究得到了相应的数学模型,再对两个数学模型进行分析得出系统的状态方程。其次,针对无轴承永磁同步电机的悬浮绕组间的耦合问题,通过微分几何解耦控制原理设计了解耦控制系统,对悬浮部分数学模型进行坐标变换得到新的系统状态方程,再对新的状态方程进行坐标反馈得到解耦后的控制模型。接着,针对转矩绕组部分传统滑模控制的抖震问题,利用重复控制理论与传统滑模变结构控制相结合的原理,设计了一种新型重复滑模控制系统,将重复控制模块加入到传统滑模的等效控制模块中,实现了抑制抖震的效果。最后,利用MATLAB软件搭建解耦与控制两个模块的系统框图,使用Simulink仿真,得到相关仿真波形图;通过解耦控制的仿真波形图分析发现电机在X轴和Y轴上分别受到干扰时能互不影响,说明了微分几何控制模块实现了对电机的良好的解耦;通过重复控制的仿真波形图分析发现电机在空载和负载时均能按指定转速旋转,说明重复滑模控制系统对转矩绕组模块控制的有效性。