随着现代工业的发展，电机的高速化应用也愈加普及，磁轴承作为一种新的支承方式，相比于传统机械轴承具有无机械接触、无磨损、低维护成本和长使用寿命等优势，因此更加适用于高速领域。作为磁轴承种类之一，径向永磁偏置磁轴承（Radial Permanent Magnet Biased Magnetic Bearing，简称RPMB）兼顾了被动磁轴承和主动磁轴承的优点，尤其是在近几十年来，随着高磁能积稀土永磁材料的涌现，RPMB的优势日益显著，现已成为该领域的研究热点。　　本文首先针对RPMB结构，介绍了其组成及工作原理，并对国内外研究现状进行了归纳分析。然后根据传统RPMB结构存在的不足，相继提出了两种新型的RPMB拓扑结构，旨在减小转子在高速运行下的铁耗，提升其悬浮性能。结合新型结构特点，本文给出了主要参数的设计方法，并结合等效磁路法和2D/3D有限元法对磁轴承关键性能指标进行了推导验证。为了说明新结构的优势，本文还通过有限元分析对比了相同尺寸约束下的传统结构和新型结构的位移/电流刚度、转子铁耗、磁路耦合程度等重要参数。　　为了进一步提升磁轴承的悬浮性能，本文以提出的四极型RPMB为例，重点研究了磁轴承的优化设计方法，其中包括电磁结构优化和数值模型优化两部分，电磁结构上通过加装辅助永磁体，改变内部磁路走向，从而降低磁轴承所需的控制电流，提升其电流刚度。数值模型上通过优化算法，对建立的优化模型进行迭代寻优计算，进一步降低所需的控制电流。　　除了磁轴承的电磁方案设计及优化工作，本文还通过Workbench有限元软件对磁轴承的温度场、应力场和转子模态等多物理场进行了分析，结果表明磁轴承在极限工况下仍能保持安全稳定运行，同时也说明了磁轴承电磁设计的合理性和可行性。