磁浮轴承技术是上世纪60年代中期开始研究的一项新的支承技术。它是利用电磁力使转轴稳定悬浮起来的一种新型轴承，是集转子动力学、机械学、力学、控制工程、电磁学、电子学和计算机科学于一体的最具代表性的机电一体化产品。它具有无接触、无摩擦磨损、转速高、无需润滑和寿命长等优点，受到了工业界、学术界的普遍关注和系统研究。论文首先介绍了磁浮轴承的特点、工作原理和国内外的发展状况、指出了磁浮轴承在工业应用中仍存在的一些难题和发展趋势，以和反应堆的氦气循环风机和电力飞轮储能为背景，对大功率电机磁浮轴承系统进行研究。其次，对立式磁浮轴承电机系统各个环节进行了简要设计，并对部分部件进行了结构改进，研制了15kW磁浮轴承电机的样机系统，并实现了系统参数的“遥测、遥调、遥控”功能。在实验样机中提出并采用了一种新型的径向轴承结构，利用非磁性材料消除轴向轴承磁铁和径向轴承磁铁之间、径向轴承各磁铁之间的磁场耦合，降低了轴承的磁阻和功耗，提高了效率，并详细地计算了气隙磁场及转子涡流对轴承性能的影响。同时提出采用轴向磁通结构的径向磁铁，减小实心转子的涡流效应。再次，对磁浮轴承系统具有的典型特点：差动控制方式、传感器的检测方式、传感器位置与电磁力不共点的处理、轴向推力盘倾斜对径向轴承的影响、功率放大器的控制策略、电机的不平衡磁拉力对轴承系统的影响以及陀螺效应的影响进行了详细分析。在建立轴向轴承系统和径向轴承系统的数学模型的基础上，比较了传统的PD和PID控制方式，针对电磁悬浮的非线性特性，采用了非线性PID控制方法实现稳定悬浮控制。并提出用陷波器和交叉反馈控制来消除转子不平衡和陀螺效应的影响，提高系统的控制精度。最后，针对实验样机系统，进行了起伏和降落、加载和减载、冲击干扰以及转子不平衡4种典型工况的仿真和实验结果分析，得出了一些对工程应用具有指导意义的结论。本文对主动型磁浮轴承系统进行详细的理论分析和试验，探索了采用磁浮轴承支承的大功率、高转速电机系统的性能特点和关键技术，为大功率电机磁浮轴承的工业应用奠定了理论和技术基础。样机实现了电机转子6个自由度的稳定控制，运行情况良好，验证了系统设计和解决方案的有效性与合理性。