无轴承永磁电机是集永磁电机、磁悬浮轴承功能于一体的新型电机,它既具备磁轴承无机械磨损、寿命长的特点,还具有永磁同步电机功率因数高、转矩脉动小等特点,在航空航天等领域应用前景广阔。目前,无轴承永磁电机大多采用双绕组结构,独立悬浮绕组的存在降低了电机功率密度;采用单绕组结构,是无轴承电机的发展趋势。本文以无轴承永磁薄片电机作为研究对象,针对中点注入式单绕组结构、磁悬浮控制原理以及相关控制策略开展了相关研究,主要内容如下:首先,介绍了无轴承永磁薄片电机的研究与发展现状,详细分析了无轴承永磁薄片电机的结构及其两自由度主动悬浮、三自由度被动悬浮原理,以及两个径向自由度主动悬浮控制原理。然后,针对传统“双绕组结构”无轴承永磁薄片电机所存在绕组间绝缘、槽满率以及漏磁等诸多问题,提出了通过在各相绕组的中点注入“双边悬浮电流”来产生径向悬浮力的单绕组结构及其控制方法,详细介绍了径向磁悬浮力的产生和控制原理;围绕“双边悬浮电流注入式”单绕组无轴承永磁薄片电机,依据麦克斯韦张量法,建立了其径向磁悬浮力数学模型,依据虚位移原理,建立了其电磁转矩的数学模型。其次,在ANSYS/Maxwell中设计了基于“双边悬浮电流”中点注入的单绕组无轴承永磁薄片电机的有限元分析模型;先后进行了静态电磁场、瞬态电磁场的有限元计算和仿真分析;有限元仿真计算结果验证了径向磁悬浮力模型和电磁转矩模型有效性和正确性。最后,把“双边悬浮电流”中点注入法与“单边悬浮电流”中点注入法进行了有限元分析和对比。分析结果表明:采用本文的“双边悬浮电流注入法”,不但可有效提高径向磁悬浮力的幅值,而且可有效降低悬浮电流对电磁转矩的脉动影响。有限元对比分析结果进一步验证“双边悬浮电流”中点注入法的正确性、可行性和性能优势。