无轴承开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)将开关磁阻电机与磁轴承的功能相结合,集旋转与悬浮功能于一体,具有功耗低、结构简单、使用寿命长、临界转速高等优点,在工业生产、航空航天和医疗卫生等领域得到了广泛应用,具有广阔的发展前景。但由于BSRM出现时间较短,还存在如控制耦合等较多问题没有解决。首先,针对传统BSRM转矩与悬浮力的控制耦合问题,分析BSRM转矩与悬浮力控制耦合产生的根本原因,从短路励磁和独立控制转矩与悬浮力两个方面出发,对BSRM进行结构改进,提出了一种能够从结构上实现转矩与悬浮力解耦控制的新型16相BSRM,对其机械结构、旋转原理与悬浮原理进行了阐述;根据BSRM设计原理与工作环境,给出了电机具体结构参数。其次,在有限元仿真软件Ansys Maxwell中建立2D模型,对新型16相BSRM的电感、转矩与悬浮力等基本性能进行了仿真分析;得出了绕组间的磁链耦合程度以及悬浮力绕组电流对输出转矩的影响程度,结果表明,该结构具有良好的解耦效果;与现有结构解耦的12/14极BSRM、12/4极BSRM进行性能对比,得出了新型16相BSRM的优势与不足:新型16相BSRM的转矩脉动与悬浮力波动更小、运行平稳性更好,解耦效果也明显好于另外两者,但是转矩调节能力与悬浮力调节能力弱于另外两者。然后,采用直线与椭圆磁路分割法对定、转子齿间气隙进行分割,求解了定、转子齿间气隙厚度,并通过坐标变换的方法简化了气隙磁导的表达式;建立等效磁路模型,求取了绕组电感关于绕组储能的表达式,利用虚位移定理得到新型16相BSRM的转矩与悬浮力数学模型,并通过有限元仿真结果验证了所求数学模型的正确性。最后,根据新型16相BSRM的结构特点和应用场合,选取平均转矩与瞬时悬浮力控制策略,求解了理想状态下转矩绕组与悬浮力绕组的控制电流表达式,经Ansys Maxwell 2D验证表明,转矩绕组电流分别为0.5A和1A时,平均转矩相对误差分别为2.5%和1%,悬浮力在±0.75N范围内波动;利用Ansys Maxwell Circuit Editor搭建旋转系统外电路,模拟旋转系统的实际运行状况,根据仿真结果对转矩绕组控制电流表达式进行了改进;对新型16相BSRM在无负载转矩时的启动与调速性能、不同负载转矩时的启动性能以及恒定负载转矩时的调速性能进行仿真分析,结果表明,在考虑外电路的影响时,改进后的转矩绕组控制电流表达式能够较为准确地控制新型16相BSRM的启动与调速。