磁轴承是一种非接触轴承技术,其目的是消除滚动轴承和普通轴承的缺点。磁轴承也是一种轴承技术,用磁力支承转子,转子与静态支承结构之间没有任何物理接触。与传统轴承相比,磁轴承具有许多优点,如无接触、无润滑、无磨损、高转速和低振动等。在军工、化工、医疗器械、压缩机和石油等行业具有非常广泛的应用前景。由于逆变器价格便宜、技术成熟,逆变器驱动的三极磁轴承成为研究的热点,为进一步降低成本,提高承载力,本文提出了一种由逆变器驱动的六极径向-轴向主动磁轴承(Active Magnetic Bearing,AMB),并围绕其数学建模、结构参数设计、电磁特性分析、解耦控制和实验等方面进行研究。论文的主要研究内容如下:1、首先介绍了国内外磁轴承的发展历程,然后介绍了磁轴承的工作原理、不同磁极对磁轴承的影响、磁轴承的特点和分类、磁轴承的应用,并对目前主流的磁轴承控制技术进行了分析。2、分析了六极径向-轴向AMB的结构、工作原理,并推导出了其数学模型及悬浮力表达式;根据六极径向-轴向AMB的数学模型和设计目标,设计了其基本参数。六极径向-轴向AMB为对称结构,与三极径向-轴向AMB相比提高了承载力,减少了成本,改善了悬浮力电流特性。为验证六极径向-轴向AMB的性能和所设计参数的正确性,采用有限元仿真的方法对六极径向-轴向AMB和三极径向-轴向AMB进行了对比分析,主要从三个方面进行了分析:最大承载力、径向悬浮力与电流的关系、径向两自由度之间的电磁耦合。3、虽然六极径向-轴向AMB径向两自由度之间的耦合弱于三极径向-轴向AMB,但当转子偏移平衡位置较远时径向两自由度之间仍有较强的耦合。此外,在实际应用中磁轴承受到的扰动往往不固定,本文设计了基于BP神经网络的自抗扰控制器。利用BP神经网络无限逼近非线性函数的特点,根据磁轴承受到扰动的大小来自动调节自抗扰控制器中扩张状态观测器的参数,从而提高了扩张状态观测器对扰动的跟踪精度。并和常规的自抗扰控制器进行了比较,仿真结果表明基于BP神经网络自抗扰控制器的优越性。4、通过以上分析验证了六极径向-轴向AMB具有优越的性能,本章分别从硬件和软件两个方面介绍了六极径向-轴向AMB的数字控制系统,并搭建了实验平台;在实验平台上进行了非线性耦合、起浮、扰动等实验,验证了六极径向-轴向AMB的性能。