我国泵站中立式轴流泵及导叶式混流泵占很大比例,而导轴承是大型水泵最为关键的易磨、易损部件。要实现旋转机械的可靠运转,必须解决高速转子的支承问题。机械轴承有接触、需润滑和要维护,限制了它的最高转速和使用寿命,已成为传统驱动高速化的瓶颈。磁悬浮支承具有无摩擦、无磨损、不需润滑和密封、无功耗、无污染、高精度、寿命长、工作可靠等一系列优良品质。因此对其磁场及磁力的研究就显得越来越重要。目前,永磁悬浮支承的分析和设计理论还远不成熟。已有的研究主要针对双环永磁轴承的研究,且多为复杂的数值计算模型,缺乏对永磁轴承新结构的研究及其永磁轴承磁力显式解析模型的研究,难以进行指导永磁轴承的结构设计和优化。因此本文研究的嵌套多环Halbach阵列永磁轴承磁力显式解析模型具有重要的现实意义。本文所做的主要工作如下：1)分析轴流泵导轴承载荷的分布情况可得出各种径向分载荷中的大部分分载荷的大小或方向是随机的。考虑到分载荷方向的随机性对总载荷的影响大于大小的随机性对总载荷的影响,因此,近似认为各个分载荷大小等于其最大值,并假定方向随机变化的各分载荷出现在各个方向的概率密度均匀分布,且相互独立,研究方向随机变化的各分载荷对导轴承的总作用效果。2)Halbach阵列的永磁轴承在形式上是一种嵌套旋转磁化永磁环堆叠的结构。首先基于等效磁荷法对单对嵌套永磁环结构的数学建模方法分析,根据线性叠加原理建立单个波长的嵌套永磁环堆叠结构的数学模型；接着用分子电流法建立单个波长Halbach阵列磁体承载力的数学显式解析模型,并推导出刚度表达式。通过编程及数值计算结合有限元软件分析比较,发现用基于等效磁荷法对单对嵌套永磁环结构的数学建模分析方法相对于用分子电流法建立单个波长的Halbach阵列磁体承载力的数学显式解析模型误差大,而且计算繁杂,而采用单个波长的Halbach阵列磁体承载力的数学显式解析模型表明各个参数之间函数关系具有比较直观的特点,便于优化设计,且相对有限元软件分析结果的误差约为5%。3)推导及验证多个波长的Halbach阵列磁体承载力显式表达式及刚度表达式,结合Halbach磁体最优结构参数关系式,设计合适的磁体结构以满足所需的磁力、刚度等指标,相对有限元软件分析结果的误差约为6%。