采用磁轴承支承高速电机形成的磁悬浮动力系统具有无摩擦、无磨损、寿命长的优点，易于获得更高转速和更大功率运行，在飞轮储能、电主轴、密封泵、离心机等领域极具应用价值，国内外均竞相开展磁悬浮动力系统产业化工作，典型代表主要有丹麦的Danfoss和瑞典的SKF公司，其产品在航空航天、石油化工、离心泵等领域已经得到应用。但是，目前的实现方案均是采用多个独立的磁轴承支承高速电机转子，导致系统体积庞大，轴向长度长、临界转速低，严重限制悬浮力密度和功率密度的提升。此外，还存在知识产权壁垒，不仅规模发展受到限制，还造成大量国家外汇流失。因此，针对国外磁悬浮动力系统存在的技术缺陷，研究具有自主知识产权的高集成低功耗磁悬浮动力系统对提高我国先进制造水平具有非常重要的战略意义和现实意义。
本项目提出的高集成低功耗磁悬浮动力系统是将具有旋转功能的电机与悬浮功能的磁轴承集成为一体，实现动力输出与悬浮功能一体化，缩短轴向长度，提高临界转速、悬浮力密度和功率密度，降低功耗。
主要技术发明成果：
1.新型磁悬浮动力系统：提出了多种永磁偏置多自由度悬浮支撑系统新型结构，降低功耗的同时提高了系统的集成度，发明了一种定子永磁式五自由度锥形无轴承电机，攻克了径向悬浮与轴向止推一体化控制难题，提出了混合励磁双定子开关磁阻电机加磁轴承的悬浮动力系统，提高了系统的功率密度。
2.磁悬浮动力系统数学建模与多物理场分析：构建了以气隙偏移量和控制电流为状态变量的系统状态方程，基于最优控制理论提升了转子轨迹的控制精度，构建了无轴承电机多物理场模型，并通过有限元方法校核受力、温度等物理特性，进一步完善了无轴承电机的设计理论体系，分析了无轴承电机的振动机理，提出了多频率自适应跟踪算法辨识振动信号。
3.磁悬浮能量转换系统控制关键技术：为了提升磁悬浮能量转换系统在参数时变、负载突变工况下的抗干扰性能，提出并实现了基于神经网络的自抗扰控制、基于改进交叉控制以及新型三相PWM整流器直接功率控制的磁悬浮动力系统控制方法，提高了系统的抗扰动能力、运行品质和控制效率。自主研发了基于TMS320F2812数字信号处理器为核心的数字驱动控制集成系统，实现磁悬浮能量转换系统的高效能控制。
研究成果：
项目研究的高集成低功耗磁悬浮动力系统与现有技术相比，在同样的输出功率前提下，重量可减小20%，轴向长度降低18%，功耗降低27%。项目授权发明专利25项；发表学术论文30余篇，其中SCI收录（含待收录）16篇。完成国家高技术研究发展计划（863计划）1项、国家自然科学基金项目1项、省部级项目10余项；培养研究生19余名。
经济社会效益：
基于上述技术发明及成果，研制的磁悬浮动力系统在飞轮储能、高速机床主轴电机和密封泵、离心机、压缩机等工程中得到应用。由于采用了磁悬浮动力系统，飞轮储能、各种高速机床主轴电机和密封泵类、离心机、压缩机等系统可以避免传统机械轴承的高速发热、机械磨损等问题，并且具有使用寿命长、储能密度高、质量小、结构紧凑、成本低、维护方便、对环境友好等突出优点。因此，随着磁悬浮动力系统在飞轮电池、直驱主轴、密封电机泵等应用领域应用的逐步推广，经济、社会效益将进一步扩大。

采用磁轴承支承高速电机形成的磁悬浮动力系统具有无摩擦、无磨损、寿命长的优点，易于获得更高转速和更大功率运行，在飞轮储能、电主轴、密封泵、离心机等领域极具应用价值，国内外均竞相开展磁悬浮动力系统产业化工作，典型代表主要有丹麦的Danfoss和瑞典的SKF公司，其产品在航空航天、石油化工、离心泵等领域已经得到应用。但是，目前的实现方案均是采用多个独立的磁轴承支承高速电机转子，导致系统体积庞大，轴向长度长、临界转速低，严重限制悬浮力密度和功率密度的提升。此外，还存在知识产权壁垒，不仅规模发展受到限制，还造成大量国家外汇流失。因此，针对国外磁悬浮动力系统存在的技术缺陷，研究具有自主知识产权的高集成低功耗磁悬浮动力系统对提高我国先进制造水平具有非常重要的战略意义和现实意义。
本项目提出的高集成低功耗磁悬浮动力系统是将具有旋转功能的电机与悬浮功能的磁轴承集成为一体，实现动力输出与悬浮功能一体化，缩短轴向长度，提高临界转速、悬浮力密度和功率密度，降低功耗。
主要技术发明成果：
1.新型磁悬浮动力系统：提出了多种永磁偏置多自由度悬浮支撑系统新型结构，降低功耗的同时提高了系统的集成度，发明了一种定子永磁式五自由度锥形无轴承电机，攻克了径向悬浮与轴向止推一体化控制难题，提出了混合励磁双定子开关磁阻电机加磁轴承的悬浮动力系统，提高了系统的功率密度。
2.磁悬浮动力系统数学建模与多物理场分析：构建了以气隙偏移量和控制电流为状态变量的系统状态方程，基于最优控制理论提升了转子轨迹的控制精度，构建了无轴承电机多物理场模型，并通过有限元方法校核受力、温度等物理特性，进一步完善了无轴承电机的设计理论体系，分析了无轴承电机的振动机理，提出了多频率自适应跟踪算法辨识振动信号。
3.磁悬浮能量转换系统控制关键技术：为了提升磁悬浮能量转换系统在参数时变、负载突变工况下的抗干扰性能，提出并实现了基于神经网络的自抗扰控制、基于改进交叉控制以及新型三相PWM整流器直接功率控制的磁悬浮动力系统控制方法，提高了系统的抗扰动能力、运行品质和控制效率。自主研发了基于TMS320F2812数字信号处理器为核心的数字驱动控制集成系统，实现磁悬浮能量转换系统的高效能控制。
研究成果：
项目研究的高集成低功耗磁悬浮动力系统与现有技术相比，在同样的输出功率前提下，重量可减小20%，轴向长度降低18%，功耗降低27%。项目授权发明专利25项；发表学术论文30余篇，其中SCI收录（含待收录）16篇。完成国家高技术研究发展计划（863计划）1项、国家自然科学基金项目1项、省部级项目10余项；培养研究生19余名。
经济社会效益：
基于上述技术发明及成果，研制的磁悬浮动力系统在飞轮储能、高速机床主轴电机和密封泵、离心机、压缩机等工程中得到应用。由于采用了磁悬浮动力系统，飞轮储能、各种高速机床主轴电机和密封泵类、离心机、压缩机等系统可以避免传统机械轴承的高速发热、机械磨损等问题，并且具有使用寿命长、储能密度高、质量小、结构紧凑、成本低、维护方便、对环境友好等突出优点。因此，随着磁悬浮动力系统在飞轮电池、直驱主轴、密封电机泵等应用领域应用的逐步推广，经济、社会效益将进一步扩大。