无轴承永磁薄片电机是一种可以实现五自由度全悬浮的新型电机,其利用无轴承技术实现转子径向主动悬浮,同时依靠磁阻力实现其它自由度的被动悬浮。该电机具有定转子易隔离、无接触、结构简单、集成度高、可靠性高、成本较低等优点,在生、化、医、机电等超洁净驱动领域具有独特的应用优势。本文首先根据磁导分布原理、麦克斯韦吸力公式、虚功原理,采用分段积分的方法,推导了六齿三相一对极结构的无轴承永磁薄片电机的径向悬浮力模型和电磁转矩表达式。并在此基础上,简化了控制策略。其次,本文优化设计了无轴承薄片离心泵系统。电机本体采用转子一对极表贴式永磁体、定子六齿集中式绕组立体结构,既保持了电机结构简单、传感器安装方便等特点,又考虑了负载的卸载装配。针对无轴承永磁薄片电机与离心泵结合导致的负载力对悬浮性能的影响,提出了采用平衡孔结合背叶轮、降低叶轮宽度等方式减小轴向及径向受到的负载力。在信号检测方面,推导了转子径向偏移量和瞬时转角的计算方法。再次,本文给出了适于无轴承薄片离心泵系统的电机本体和离心泵的结构数据。研制了以TMS320F2812数字信号处理器(DSP)为核心的全数字控制系统的和功率系统。在控制系统软件上,完成了悬浮控制模块、驱动控制模块、转子转角和转速模块的程序设计,并实现了对传感器信号的软件校正。最后,本文完成了无轴承薄片离心泵系统的调试实验。电流闭环和转子转角计算达到系统性能要求。样机实现了稳定的静止悬浮。在1200r/min~2640r/min的转速范围内分析了无轴承薄片离心泵系统的性能。空载转速15000r/min时,转子单边位移波动仅64μm,为进一步提高转速奠定了基础。