作为新型轨道交通技术的典型代表，磁悬浮交通具有无机械接触磨损、运行速度高、安全可靠、环境友好等优点，经过60年的发展，正逐渐走向成熟. 本文首先对国内外磁悬浮列车的发展历史作了简要回顾；然后，从结构原理、核心技术和应用场景等方面对永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮和超导钉扎悬浮4大类磁悬浮交通系统进行了详细介绍，对其悬浮特点、悬浮间隙、磁力计算、驱动技术与技术成熟度等进行了阐述，并指出发展时速600公里级高速磁浮列车亟须解决的试验平台搭建、电机控制策略、紧急制动、线路维护、无线传能、无线通信、气动噪声、磁浮道岔等8个关键问题；最后，对超高速真空管道磁悬浮交通系统的研究进展以及需要研究的课题进行了探讨与展望.

为研究高速磁浮悬浮架小曲线通过动力学性能，考虑高速磁浮悬浮架柔性振动，建立悬浮架有限元模型，并计算其弹性模态，建立高速磁浮整车车辆动力学模型；应用同济大学磁浮试验线线路条件、试验速度曲线及拟合的轨道不平顺，分析了悬浮架柔性振动对悬浮、导向电磁铁间隙、电磁力的影响；同时，建立了刚性悬浮架动力学模型与之对比. 研究结果表明：R400小曲线通过时，电磁铁动力学性能受悬浮架柔性振动的影响较大，两种模型的导向力相差约12.5 kN，悬浮力相差约6.0 kN；通过试验仿真比较，考虑悬浮架柔性的计算结果更接近于实测结果；悬浮架垂向和横向振动的主频分别为10.4 Hz和13.2 Hz，分别与前后悬浮框相对点头、反相摇头模态频率相近；在研究控制参数优化、悬挂参数优化、运行稳定性等高速磁浮关键问题时应考虑悬浮架的柔性振动.

为研究中低速磁浮道岔主动梁关键参数对车岔耦合振动的影响，进行了各工况下磁浮道岔主动梁的模态测试，并建立了考虑道岔主动梁弹性振动的车岔耦合动力学模型，对悬浮稳定性进行了分析. 通过仿真与试验对比，对道岔主动梁的模态特征进行了修正，并基于修正后的车岔耦合动力学模型，研究了磁浮道岔主动梁不同设计参数对悬浮稳定性的影响规律. 研究结果表明：中间台车采用50 MN/m的弹性约束进行等效，能够达到比较理想的误差要求；二台车支撑方案相比三台车支撑方案，更容易避开磁浮车岔耦合的共振频率；随着主动梁一阶垂向弯曲频率的不断增大，悬浮控制参数的稳定区间越小，当道岔主动梁垂向弯曲频率大于12 Hz时，更容易出现车岔耦合振动现象；随着道岔主动梁刚度的增加，悬浮控制参数的稳定范围越小；增加道岔主动梁结构阻尼比不能解决车岔耦合共振问题，只能降低振动幅值大小；随着道岔主动梁线密度的增大，越不容易出现车岔共振现象，当线密度低于1 500 kg/m时，悬浮稳定区间将急剧下降；中间台车的等效支撑刚度越大，控制参数的稳定区间越小，但影响幅度不大.

为研究桥梁柔性对中低速磁浮车辆在曲线半径为70.0 m的平曲线上运行时的动态响应影响，对通过柔性桥梁和刚性轨道时的车辆动态响应开展了对比分析. 首先，建立了122个自由度的车辆空间动力学模型，模型中考虑了具有主动悬浮与被动导向特性的二维磁轨关系；其次，利用三维铁木辛柯梁参数化建模方法，建立了由柔性桥梁组成的平曲线有限元模型；最后，通过悬浮力的联系形成了车辆-曲线桥梁系统刚柔耦合动力学模型. 研究结果表明：17.0 m跨径的圆曲线桥梁的自振特性和动位移响应满足相关标准要求；与车辆通过刚性轨道相比，柔性桥梁作用下的车辆系统动态响应更为剧烈，这种差异在车辆系统的横向动态响应上体现明显，而悬浮间隙和车体垂向加速度的响应差异较小，考虑刚性轨道时将高估车辆的曲线通过能力；柔性桥梁和刚性轨道两种模型计算得到的电磁铁最大横向位移不超过6.0 mm，悬浮间隙可在额定值的 ± 4.0 mm内波动，表明在开展对比计算的工况下车辆具有良好的曲线通过性能.

磁悬浮列车高速运行时受到较大气动升力作用，尤其是尾车向上的气动升力较大，易使悬浮性能恶化，甚至导致悬浮控制系统失效，影响列车的乘坐舒适性及运行安全性，因此亟待开展高速磁悬浮列车的尾车升力特性研究及改善工作. 对开展过风洞试验的高速磁悬浮列车进行数值模拟计算，得到的列车表面压力系数与风洞实验数据吻合较好，并加装气动翼改善高速磁悬浮尾车气动升力，研究了气动翼角度、数量对尾车气动性能的影响. 研究结果表明：仅安装一个气动翼时，其自身的气动升力随角度的增加而减小，但尾车气动升力则呈现先减小后增大的规律，气动翼角度为12.5° 时尾车升力最小，与原始磁悬浮列车相比气动升力系数减小3.9%，气动翼及尾车气动阻力略有增加；以气动翼与车体切线角度保持不变为基准在尾车安装多个12.5° 气动翼，不同位置气动翼的气动阻力基本相同，气动翼数量增加后尾车气动阻力随之增大；不同位置气动翼的气动升力存在差异，向鼻尖方向气动翼的气动升力递减，尾车气动升力随气动翼数量增加先减小后趋于稳定；各方案中安装2个气动翼的磁悬浮列车气动性能相对更优，与原始磁悬浮列车相比尾车气动升力减小4.6%，整车阻力仅增加1.4%.

为了解决由于磁浮列车悬浮系统模型存在复杂非线性所带来的控制器参数整定难题，考虑仅依靠悬浮系统单次悬浮调试的输入输出数据来实现控制器参数整定，研究了基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统快速参数整定方法. 首先，通过磁浮列车悬浮系统的建模分析了悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性；其次，针对虚拟参考反馈参数整定方法存在的参考模型确定问题，利用估计闭环响应方法来实现数据驱动的控制器参数整定；并且考虑到数据中存在的干扰噪声会影响控制器参数整定，提出了基于信号投影的磁悬浮系统数据噪声抑制方法；最后，以单铁磁悬浮系统为研究对象，通过单铁悬浮实验验证了本文提出的基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定方法的有效性. 研究结果表明：悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性会给参数的快速整定带来较大困难；基于信号投影的噪声抑制方法能够将带噪声数据的方差降低54.1%；基于数据驱动的参数整定方法能够快速地整定好悬浮系统控制器参数，经参数整定后的系统相较于初始条件下只粗调好的PID反馈控制系统的阶跃响应超调量下降72.0%，平方误差积分 （ISE）下降79.8%，绝对误差积分 （IAE）下降54.5%.

为科学准确地分析和评估常导电磁型高速磁浮列车通过平面曲线线路的能力，利用高速磁浮列车运行中的导向间隙、电流以及加速度等状态信息，基于模糊综合评价法提出了可量化的评价指标；在不同的曲线半径、运行速度和有效载荷下，利用本文提出的评价指标对列车的主动导向能力进行了分析和评估；最后，通过实际线路测试验证了评估结果的有效性. 研究结果表明：常导电磁型高速磁浮列车的主动导向能力不仅与导向系统本身的能力有关，还与线路半径、列车运行速度等因素密切相关；提出的方法可以对常导电磁型高速磁浮列车的主动导向能力进行评估，为检验导向系统的实际效用和应用边界提供参考依据.

针对高速磁浮列车在狭窄空间内高经济性、高可靠性车载供电需求，在耦合磁路、电气性能仿真、设计优化基础上，提出一种发射端多匝线圈且无磁芯、拾取端类似双U型耦合磁路结构的非接触供电系统（inductive power supply，IPS），该系统采用了理论设计、仿真分析以及试验验证相结合的研究方法. 首先，根据高速磁浮列车供电需求，通过理论计算确定各设备主要参数，完成IPS系统设计方案；然后，进行耦合磁路设计及仿真分析：利用Maxwell软件对多种耦合磁路进行3D仿真分析，确定耦合磁路最优设计方案，开展三维电磁仿真得到拾取装置与地面发射线圈间互感；紧接着，进行电气性能仿真分析：利用Matlab软件建立IPS系统电气仿真模型，仿真IPS系统传输功率及效率，根据供电需求确定补偿装置、地面逆变电源及DC/DC参数；最后，研制完成供电功率150 kW磁场耦合非接触供电系统，并部署于磁浮样车试验线，完成了现场EMC （electromagnetic magnetic compatibility）性能、电气性能测试验证. 验证结果表明：传输功率超过150 kW，效率92%，达到项目预期目标.

磁悬浮技术应用于超洁净传送，可有效减少粉尘污染. 可变磁路式永磁悬浮平台具有低功耗、抗吸附的特性，可避免电磁悬浮传送平台温升大和混合磁悬浮平台安全性差的弊端. 为解决永磁悬浮平台起浮过程易发散的问题，提出并验证分散控制、集中控制和积分分离法3种起浮控制方法. 首先，分析可变磁路式永磁悬浮平台的磁力控制原理，建立系统动力学模型，并采用分散控制实现悬浮平台起浮；然后，针对起浮后平台倾斜的问题，提出了三自由度集中控制方法，其中平台的垂向控制为PD （proportional differential），侧倾与俯仰方向为PID（proportional integral differential ）；最后，应用积分分离法进行分段控制，以实现垂向的精确定位. 研究结果表明：集中控制方法实现了平台倾斜角的自纠偏，可有效解决分散控制下各磁极磁力特性差异引起的平台倾斜问题，调节时间为0.5 s；垂向采用积分分离方法后，平台垂向的稳态误差由0.23 mm可减小为0，调节时间为3.0 s.

为了研究磁悬浮平台系统中存在的多自由度耦合问题，提出一种利用永磁体之间的被动受力来减少竖直方向上主动控制的设计思路，给出一种混合斥力式磁浮平台的结构设计，该磁悬浮结构的定子由永磁体和电磁线圈共同组成，由永磁体提供主要的悬浮力，电磁线圈提供水平方向的驱动力，以此减少负责主动悬浮的线圈数量，减小线圈功耗及产热. 基于磁荷模型推导出磁标量势满足的拉普拉斯方程，利用分离变量法求出磁标量势的解析表达式，并对浮子在整个磁场中的受力进行精确的计算；充分研究探讨了定子与动子永磁体之间被动悬浮力的稳定区域，简化忽略了竖直方向上力的解耦，建立被控对象的数学模型，并研制了以微控制单元为中心的数字集成控制器，通过试验研究了平台的悬浮性能. 研究结果表明：本文所提出的混合斥力式磁浮平台在悬浮高度23 mm水平范围 ± 4 mm内，能够实现稳定的水平运动，并且浮子在垂直方向的位移变化不超过0.2 mm.

针对单自由度磁悬浮系统的非线性及难以建立精确数学模型的问题，将全格式无模型自适应控制（FFDL-MFAC）方法应用于单自由度磁悬浮系统，首先，采用无模型自适应控制算法、伪梯度估计算法、伪梯度重置算法和单自由度磁悬浮系统的动态化数据模型，设计单自由度磁悬浮系统的控制器；然后，仿真分析MFAC控制参数对单自由度磁悬浮系统控制效果的影响及对阶跃响应信号、干扰信号和噪声信号的响应特性；最后，在磁悬浮球实验装置上进行实验验证. 研究结果表明：全格式无模型自适应控制方法只需采集单自由度磁悬浮系统在工作状态下的I/O数据，无需建立单自由度磁悬浮系统精确数学模型，通过设定全格式无模型自适应控制器参数即可使控制器具备良好的自适应性和鲁棒性，实现高精度稳定悬浮控制；与PID相比，FFDL-MFAC将系统的超调量降低了0.005，稳定悬浮位移的误差均方根减小了0.2607.

针对磁浮列车传统的单点悬浮控制方法没有考虑多电磁铁间的协调同步问题，将多电磁铁的跟踪误差交叉耦合来设计高精度的协同控制方法，在减少了多点悬浮系统的跟踪误差和同步误差的同时，提高了系统抗干扰能力. 首先，通过动力学分析了考虑未知扰动的4个电磁铁（2个控制模块）悬浮系统的动力学特征；其次，针对系统中的未知扰动，引入干扰观测器来估计扰动并进行扰动补偿；然后，考虑到相邻电磁铁控制模块之间存在耦合动力学特性，设计一种误差交叉耦合的滑模协同控制器；最后，在不作任何线性化处理的前提下，证明了闭环系统的渐近稳定性. 研究结果表明：通过多电磁铁的悬浮架实验证明所提方法可以考虑补偿电磁铁模块之间的协调关系，抑制扰动的影响，减小间隙跟踪误差达40%，显著减少了电磁铁之间的耦合扰动作用.

针对采用传统线性滑模控制的电磁悬浮系统存在响应速度慢以及抗干扰能力差的问题，提出了一种基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制方法，该方法将自适应控制引入到终端滑模控制，结合滑模控制对扰动不敏感的优点，利用自适应控制对滑模趋近律系数进行在线自适应调节，改善悬浮系统的动态性能. 首先，建立了电磁悬浮系统数学模型；然后，利用李雅普诺夫稳定理论证明了所设计控制器的稳定性；最后，进行了仿真和实验验证. 实验结果表明：自适应非奇异终端滑模对信号跟踪具有更快的响应速度和更小的稳态误差，对峰峰值为2 N的正弦或锯齿干扰力气隙波动可限定在0.2 mm以内，进行0.1 kg加减载实验时气隙波动为0.6 mm，各项性能均优于终端滑模和线性滑模.

为了研究不同控制方法下永磁电磁混合Halbach阵列的电动悬浮稳定性，首先，利用电磁场理论对系统悬浮力2D解析式进行了推导，并搭建有限元模型对其进行了验证；其次，建立了系统垂向动力学模型，设计了基于气隙反馈的定气隙PID控制器和变气隙PID控制器；最后，仿真分析了系统受到外界扰动时的悬浮气隙及线圈电流波形. 研究结果表明：当系统受到1 mm轨道沉降扰动时，两种控制器均能使系统稳定运行于额定状态，且动态过程一致；当系统受到 ±1000 N扰动力作用时，定气隙PID控制器可使系统稳定悬浮于额定气隙30 mm位置，且稳态线圈电流分别为2.12 A/mm²和 −2.17 A/mm²，变气隙PID控制器则使系统分别稳定悬浮于28.5 mm及31.6 mm位置，且稳态线圈电流均为0.

为了研究宽频带的隔振问题，以使系统具有较好的隔振效果，提出将电磁悬浮隔振与机械隔振相结合的复合隔振系统. 首先，对所设计的隔振系统进行动力学建模，分析线性化后的模型控制特性；其次，针对系统振动控制问题，提出基于自抗扰技术的控制器设计方案，并通过仿真实现了复合隔振系统的自抗扰控制；最后，在复合隔振平台上验证了该控制方案的可行性. 研究结果表明：在0~10 Hz频段控制系统能实现较好的低频跟随效果，在10~100 Hz频段幅值衰减逐渐增大，在100~300 Hz频段的隔振效果超过−14.9 dB. 本文所提出的控制方案为复合隔振系统控制提供了一种新思路.

电磁悬浮型（electromagnetic suspension，EMS）磁浮列车通过悬浮斩波器调节悬浮电磁铁电流，进而控制悬浮力，使车体稳定悬浮. 悬浮斩波器驱动悬浮电磁铁过程中所产生的电流振铃会增加开关损耗，造成电磁干扰（electromagnetic interference，EMI），甚至影响悬浮控制效果. 研究悬浮电磁铁电流振铃的产生机理，能为其抑制措施的设计予以指导. 为此，提出了一种考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型. 首先，用策动点函数法推导了悬浮电磁铁导抗函数的一般形式，并结合悬浮电磁铁电流的单位阶跃响应特性确定了其导抗函数的最简表达式以及对应的等效电路模型；接着，用判别式法和仿真法分析了不同电路参数对电流振铃特性的影响；最后，比较了同一悬浮电磁铁电流振铃的仿真和实验波形. 结果表明：在所给参数条件下，实验所得悬浮电磁铁电流纹波幅值、振铃峰峰值和振铃频率分别比仿真结果小9.7%、20%和11%；此外，仿真的电流振铃衰减时间约为1 μs，与实验结果接近；仿真和实验所得悬浮电磁铁电流振铃的幅值、频率和衰减特性均能较好吻合，证明了所提电路模型的正确性.

为减少涡旋压缩机运行时的机械接触，针对无油涡旋压缩机的结构特点提出一种永磁随变机构，并分析其力学特性. 首先，分析永磁随变机构的工作原理，采用虚位移法建立磁力模型，运用理论公式、有限元仿真和实验分析永磁随变机构工作气隙处的磁感应强度；其次，通过理论公式和有限元仿真，分析永磁随变机构结构参数与力学特性的关系；最后，通过磁力涡旋压缩机的性能参数和磁力测试实验对永磁随变机构的力学性能进行验证. 结果表明：永磁随变机构的径向磁力在一定范围内随着径向位移的增加而增加，随着轴向位移的增大而减小；在永磁随变机构工作中，径向位移与永磁随变机构刚度系数近似呈线性关系；在工作距离内永磁随变机构单组磁环的最小轴向磁力为8.73 N，在工作轨迹上的径向力为4.8 N，满足磁力涡旋压缩机的工作需求.

电磁永磁混合磁铁的悬浮磁力具有强非线性特点，与磁铁结构密切相关，而现有混合磁铁磁力解析计算公式忽略了磁路漏磁等因素影响，在实际计算中存在较大误差. 针对这一问题，建立了两种常用混合磁铁结构的磁路模型，分析了边缘磁通分布、磁路漏磁对磁铁工作磁路的影响，推导了两种混合磁铁的磁路方程及相关磁阻，提出了一种新的混合磁铁磁力修正计算方法，最终通过有限元分析对两种结构的混合磁铁磁力进行了验证. 研究结果表明：由于悬浮气隙较大，电磁永磁混合磁铁在电磁力计算中漏磁影响不能忽略；采用本文磁力修正公式计算，两种混合结构电磁力误差分别降低为3.8%和8.3%.

针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题，提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器，采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构，并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数，优化磁力驱动器控制系统. 首先, 分析了磁力驱动器装置的动力学模型，获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系；其次, 根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器，并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化；最后, 通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果. 仿真和实验结果表明：该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程，完全满足电火花加工微调要求.

针对各悬浮单元磁力特性差异导致的倾斜问题，设计一种用于无接触传送的永磁悬浮平台，提出了具有气隙偏差积分反馈的分散式串级控制方法. 首先，分析了悬浮平台的动力学模型与平衡条件，获得各悬浮单元气隙与平台三自由度之间的变换关系；其次，根据悬浮单元系统特点设计了双闭环串级控制系统，外环是以气隙为被控对象的主调节回路，内环是以转角为被控对象的随动回路，并引入气隙偏差进行积分反馈；最后，通过悬浮实验进行验证. 结果表明：引入积分反馈后，起浮后各磁悬浮单元气隙一致，向不同位置施加0.1 kg重物，各悬浮单元气隙同步增大0.12 mm；悬浮平台能够通过调节内环转角弥补磁力特性差异并实现偏载下水平悬浮，但系统的调节时间比无积分反馈的分散串级控制系统增加约1.4倍.

作为飞轮电池（飞轮储能系统）中的核心部件，磁悬浮支承-飞轮系统能否稳定运行直接影响整个飞轮电池系统的运行品质. 为促进我国新能源技术发展，加快“双碳”目标实现，在大量前沿研究成果的基础上，系统分析并总结了影响系统运行品质的复杂振动行为，归纳出模态自激振动与强迫响应振动是导致飞轮转子系统失稳的主要因素；基于两类不稳定因素，介绍了拓扑结构、动力学建模、控制策略、辅助保护等与系统稳定运行相关的关键技术的研究现状；提出了拓扑轴系高集成化、系统材料合理配比、辅助控制容错能力及备用轴承高可靠性这几个方面是今后研究的重点领域，旨在为实现磁悬浮支承-飞轮系统的高稳定运行提供解决思路.

为了减小三自由度轴-径向混合磁轴承（ARHMB）的涡流损耗并增加轴向磁力，提出轴向采用软磁复合材料（SMCs）制备的推力轴承，在推力盘与转子的气隙处引入Halbach阵列以增强轴向气隙磁密，径向采用叠片结构. 首先，基于动态磁通分布及等效磁路法，建立综合考虑涡流、漏磁及交叉耦合效应的等效磁阻模型；其次，对比分析了材料类型及交叉耦合效应对等效磁阻频率响应、动态刚度的影响；最后，采用计及涡流、漏磁及交叉耦合效应不完全微分PID控制对ARHMB进行研究. 研究结果表明：SMCs制备的ARHMB相比碳钢材料可以提供更大、更稳定的磁力以及更大的工作带宽，在高频条件下具有更好的动态特性；考虑交叉耦合效应时，SMCs制备的ARHMB动态特性在高频时变化率较大，不可忽略；对于低带宽工作的碳钢轴承，交叉耦合效应不明显；电磁轴承系统响应速度很快、超调量小、稳态误差近似为0，具有良好的控制特性.

磁悬浮转子需同时满足抗干扰与共振隔离需求，为了从磁悬浮轴承结构角度奠定设计基础，基于磁悬浮轴承结构参数对支承刚度的影响，对高刚度磁悬浮轴承设计方法展开研究. 首先，通过磁悬浮轴承刚度解析式推导，分析磁悬浮轴承结构参数对支承刚度的影响因素，确定支承刚度优化方向；其次，提出高刚度磁悬浮轴承设计方法，分析支承刚度的优化效果；最后，通过转子固有频率测试及压缩机升频实验，验证所提出方法的可行性. 结果表明：在压缩机样机中，磁悬浮轴承采用不等磁路面积结构，在齿轭宽度比为1.2时，可使轴承在最恶劣工况，即对应最大控制电流时，支承刚度较常规等磁路面积结构提高了25%，压缩机在工况运行区间有效避免共振，为工程应用中磁悬浮轴承刚度优化设计提供参考.

针对传统余热发电设备存在发电效率低、成本高、体积大等问题，设计了一款装备5自由度（5-DOF）主动磁悬浮轴承的余热发电机，用于余热发电有机朗肯循环系统. 首先，基于电机转子轴径限制和最大承载力要求，确定径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的结构形式，采用一维磁路模型和二维有限元分析，计算并校核磁悬浮轴承的尺寸和性能参数；其次，为保证磁悬浮轴承的稳定裕度，采用三电平PWM功率放大器降低输出电流纹波，利用不完全微分PID控制器和不平衡补偿算法实现5自由度稳定悬浮；最后，将该磁悬浮余热发电机应用到实际客户现场，从稳定裕度、承载力和轴振峰峰值3个维度验证磁悬浮余热发电机的可靠性. 现场试验结果表明：磁悬浮余热发电机系统运行稳定可靠，实现了满功率发电和长期运行考核；在全工况运行范围，磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB，余热发电机转子振动峰峰值小于53 μm，满足ISO14839-3规定的长期稳定运行要求；轴向承载力最大达到3 600 N，满足实际工况需求.

为解决磁悬浮多跨转子不对中振动检测问题，首先，建立磁悬浮转子系统动力学模型及联轴器不对中模型；其次，基于多跨转子力学模型模拟转子不对中振动状态，并采用二阶广义积分-锁频环（second order generalized integrator-frequency locked loop，SOGI-FLL）对振动信号进行转速辨识；然后，将转速辨识信息输入至SOGI进行转速同频陷波，进而利用带预滤波器的SOGI-FLL （SOGI-FLL with prefilter，SOGI-FLL-WPF）对陷波后的信号进行磁悬浮多跨转子不对中振动检测；最后，通过磁悬浮多跨转子定速和升速状态下的仿真计算，验证了本文提出多跨转子不对中振动检测方法的可行性. 实验结果表明：由转子不对中引起的转速二倍频振动信号可被快速辨识出幅值和频率，可为磁悬浮多跨设备的应用奠定基础.

为减少六极径向-轴向混合磁轴承（radial-axial hybrid magnetic bearing，RAHBM）高速下转子产生的损耗，提出了一种部分叠片的转子结构. 首先，用等效磁路法推导了六极RAHMB的悬浮力数学模型，依据该模型设计磁轴承结构参数，对不同转子叠片深度下的铁损和悬浮力进行仿真分析，选择叠片深度最优值；然后，在有限元仿真软件中设定转子转速为50000 r/min，向六极RAHMB分别施加径向和轴向最大控制电流，分析磁轴承产生最大承载力情况下实心转子与部分叠片转子的损耗；最后，对部分叠片转子在正弦扰动电流下的涡流损耗和磁滞损耗进行计算和仿真. 研究结果表明：在产生最大承载力条件下，部分叠片转子结构能够将损耗降低69.7%，虽然轴向承载力减小了14.7%，但仍能够满足设计要求；部分叠片转子可将正弦扰动电流下铁损降低55.4%.

主动磁悬浮轴承（active magnetic bearing，AMB）-转子系统中，转子质量分布上的不平衡引起不平衡振动，为提高系统的稳定性、减小转子在一阶弯曲临界转速处的不平衡振动，建立了考虑不平衡力和不平衡磁拉力的磁悬浮柔性转子机电一体化模型，并结合径向基（radial basis function，RBF）神经网络算法，得到转子振幅关于磁悬浮轴承结构参数的近似模型；以振幅最小为目标，通过参数灵敏度分析和多岛遗传算法（multi-island genetic algorithm，MIGA）对磁悬浮轴承进行结构优化设计. 数值仿真结果表明：在一定范围内增大磁悬浮轴承的偏置电流、磁极面积、线圈匝数，减少单边气隙能够增大系统阻尼，可以降低一阶弯曲临界转速处的不平衡振动幅值，优化后不平衡振幅较优化前减少近50%.