磁悬浮轴承是一种利用磁场力将转子悬浮于空中,使定子与转子之间实现无机械接触的一种新型高性能轴承。高温超导块材最有希望应用的领域之一是超导磁悬浮轴承。这是因为高温超导块材在处于超导态时具有很强的抗磁性和磁通钉扎性,可使其与永磁体之间产生一个稳定的磁力,故无需施加任何控制就能使转子稳定地悬浮。本文首次在国内外提出了一种新型的立式永磁有源高温超导混合磁悬浮轴承研究方案。即采用高温超导块材提供稳定力,高温超导线圈制成的有源磁轴承提供控制力,永磁轴承提高径向刚度,从而保证主轴的稳定旋转。本项研究对发展磁悬浮轴承技术以及高温超导块材工程应用具有一定的理论研究意义和实践探索价值。本文分别介绍了超导磁悬浮轴承、有源磁悬浮轴承和永磁磁悬浮轴承的工作原理。在此基础上,首次研制了新型五自由度高温超导混合磁悬浮轴承的实验装置。基于Bean临界态磁化模型,使用有限元法分析计算了超导磁悬浮轴承的磁场分布及其悬浮力,并对新型高温超导混合磁悬浮轴承的模型验证装置进行了测试和分析。研究了单自由度有源混合磁悬浮轴承的数学模型及其控制方法;研究了基于PID算法的数字控制器,提出了对系统参数进行设计和整定的方法;设计了一套以TMS320LF2407A控制器为核心的有源磁悬浮轴承控制系统的硬件电路及其配套的软件程序。研究了采用径向磁化方向的永磁环所构成的永磁磁悬浮轴承悬浮特性,使用有限元法分析计算了其磁场分布以及悬浮力。实验测试表明:新型高温超导混合磁悬浮轴承可以使主轴实现稳定悬浮;使用超导线圈来控制工作气隙,有助于提高悬浮的稳定性,并且在减小能耗的同时也可增大系统的承载能力,为进一步实现高速旋转奠定了基础。