传统电机的定转子是由机械轴承直接相连,因此在工作过程中就会产生机械摩擦。机械摩擦会增加阻力,产生的损耗会降低工作效率、磨损零件,摩擦带来的大量热还会影响润滑剂的作用,同时还伴随噪声污染。磁悬浮轴承是与之不同的一种新型高性能轴承,它是利用磁场将转子悬浮起来所以不存在机械接触,因此,它没有机械损耗,性能优良、高效耐用。随着磁悬浮轴承各个相关领域的发展,对于磁悬浮的研究设计以及制造工艺也都有了可观的进展。本文依托重点类项目“大功率高速电机及磁悬浮轴承设计关键技术”,通过对主动磁悬浮轴承进行电磁力推导并确定尺寸参数,以及进行电磁场仿真和温度场仿真来对主动磁悬浮轴承进行设计,具体工作如下。论文介绍了磁悬浮轴承结构、工作原理和分类,指出了磁悬浮轴承的种种优势,讲述国内外的发展史、研究现状以及未来的发展趋势,选择以主动磁悬浮轴承为对象进行课题研究。在简介各重要部分和主动磁悬浮轴承的工作机理、磁悬浮轴承相关的基本理论后,主要对径向、轴向轴承进行设计。根据轴承的简化模型推导出电磁力公式,依据极数和承载力的关系以及考虑磁耦合的影响,确定极数为八极。综合约束条件确定径向轴承的尺寸参数。在径向轴承的基础上对轴向轴承的机械构造进行了推导及参数确定。对径向轴承进行了电磁场理论分析并用有限元分析软件ANSYS Electronics进行电磁场仿真对比,分析比照理论计算结果和仿真结果的各参数分布,验证了上述设计的可行性和正确性。最后对主动磁悬浮轴承进行了热力学分析。在热源分析的基础上确定热源数值待仿真时使用,并在SolidWorks中建立流体域模型,利用模拟复杂流动的CFD软件包Fluent,分别模拟两种不同大小的输入电流对主动磁悬浮轴承的影响得到温度场仿真结果并分析。通过仿真结果发现主动磁悬浮轴承的温度过高,对系统的稳定性以及实验人员的人身安全会造成不利的影响。以降低温升为目标进行了设计,提出安装不同翅数散热片的方法,分别进行温度场仿真,得到结果并分析确定最优参数,得到使主动磁悬浮轴承工作时温升最小的有效方法。本文通过理论分析主要对主动磁悬浮轴承的两大关键结构,径向轴承和轴向轴承进行了详细设计,对设计完成的主动磁悬浮轴承进行了电磁场的理论计算和仿真验证,在热力学分析之后发现了工作温升过高的问题并给予解决方案。国内对于磁悬浮轴承的温度场仿真研究并不多,本文在设计和仿真过程中得到了大量数据,结果验证了设计和解决方案的有效性和合理性,为后续实践应用提供了一些具有指导意义的结论。