磁轴承具有无磨损、无需润滑和密封、高速度、寿命长等优良品质，从根本上革新了传统的支承方式。针对主动磁轴承的不足：体积大、直流功放功率损耗大、气隙偏小及成本高等，论文研究一种交流二自由度混合磁轴承，作为五自由度电主轴一端的两自由度悬浮支承。交流混合磁轴承结构新颖、紧凑，易于采用高性能数字信号处理器DSP控制的三相逆变器来驱动。本文从磁轴承的结构和磁路出发，针对交流二自由度同极型混合磁轴承，开展了基础理论与试验研究，具体内容：首先，采用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了推算，分析其工作原理，推导数学模型；根据数学模型提出控制策略，运用Matlab／Simulink构建出仿真系统，对磁轴承的启浮和悬浮特性进行分析，再对转子质量不平衡引起的振动进行研究，并建立四自由度刚性转子和柔性转子的模型。其次，设计了样机参数，运用Ansoft公司的Maxwell3D有限元分析软件分别对交流二自由度混合磁轴承和交直流三自由度混合磁轴承的磁路、转子受力特性进行分析，验证了样机结构参数的合理性。最后，设计了交流混合磁轴承以IPM为核心的三相逆变电路，并以减小交流磁轴承控制线圈中的电流纹波为出发点，提出了另一种驱动电路三电平功率逆变电路；基于TMS320F2812的交流磁轴承数字控制器的硬件结构，设计了交流磁轴承数字控制器的软件，并对交流二自由度混合磁轴承系统进行调试。理论研究与实验结果表明：交流混合磁轴承结构合理紧凑、效率高、成本低，具有广泛潜在应用前景。