永磁阵列式磁悬浮重力补偿器（Magnetic Levitation Gravity Compensator,MLGC）利用阵列式永磁体之间的相互作用力,产生较大的悬浮力进行重力补偿,且具备较低刚度。由于永磁阵列式MLGC在具备无接触、无摩擦等优点的同时,还具备较好的真空兼容性,且其构成的磁悬浮隔振系统具有功耗低的特点,因此可被广泛的应用于高精密加工测量领域,并在微重力环境模拟领域具备较大应用潜力。本课题设计了一种永磁阵列式大载荷MLGC,提出一种基于传统表面磁荷模型的改进解析模型用于建模,并应用遗传算法得到其优化尺寸。本课题的研究内容如下:首先,提出一种双水平气隙型的三层永磁阵列式面对面拓扑结构MLGC,并阐述其基本原理。通过分析传统表面磁荷模型基于相对磁导率为常数1.0的假设存在的误差,提出一种基于永磁体工作点在不同位置迭代计算的改进磁荷模型,并对该模型进行精度分析,利用该模型对MLGC进行建模。其次,明确MLGC的性能指标,分析其各个尺寸包括气隙、极距、定子极弧系数、动子极弧系数、定子厚度以及动子厚度对MLGC的悬浮力及刚度性能的影响,总结其变化规律并给出了MLGC的尺寸优化范围以及优化对照尺寸方案。再次,结合前述分析,明确MLGC的设计原则。基于遗传算法对其主要尺寸进行了优化,得到理论性能较好的两种拓扑的优化尺寸参数,并进行两种拓扑结构的性能对比。设计MLGC的机械结构,并进行机械强度校核。最后,制造两种拓扑的永磁阵列式MLGC样机,搭建三轴悬浮力测试平台并进行悬浮力特性实验测量。实验得到的悬浮力及刚度结果验证了优化方案的有效性。从测量误差、加工误差以及装配误差三个方面分析了实验测量值与有限元模型之间的误差原因,为该类型MLGC的分析设计及研制提供参考。