超高速磨削是先进制造领域极具挑战性的一项高效精密加工技术。超高速磨削数控磨床是实现超高速磨削加工的装备基础。液体悬浮电主轴是超高速数控磨床的核心功能部件。采用电机内置式液体悬浮电主轴结构可克服电机后置式液体悬浮电主轴结构不紧凑，转子惯量大，动态响应慢，难以适应超高速磨削需要的弱点，但会带来密封难度大，温升高等问题；同时，高速化和结构集成化带来的油膜温升高、粘度下降问题，易导致“抱轴”或刮瓦事故。因此，迫切需要研究超高速磨削电机内置式液体悬浮电主轴结构及性能优化。参与开发了超高速磨削电机内置式液体悬浮电主轴，并实现了工程应用，克服了电机后置式液体悬浮电主轴结构不紧凑、转子惯量大、动态响应慢且难以满足超高速磨削需要的弱点；采用多级间隙密封的方式，解决了液体悬浮电主轴易漏油的问题，实现了电机的循环冷却方案；并从转子动力学和动平衡方面对主轴系统进行了分析计算，确保设计的主轴系统能达到预期的工作要求。建立了基于CFD的小孔节流径向轴承和止推轴承油膜流场数值计算模型；探讨了符合径向轴承和止推轴承油膜几何尺度特征的离散网格划分与边界条件及计算参数选择的方法，油膜三维离散网格模型划分拟采用结构网格，并利用强制网格尺寸函数来保证网格的协调性，以实现计算效率和计算精度的综合最优。利用所建立的模型和CFD计算方法分别研究了径向轴承和止推轴承流场特性，分析了工作参数和结构参数对有周向回油槽径向轴承和四独立深浅腔止推轴承承载能力、刚度、流量和温升的影响规律。利用所开发的电主轴样机进行了实验研究，对电主轴油膜刚度、温升、振动和噪声等物理参量进行了检测。实验表明，该电主轴运行平稳，综合性能良好，在温升允许条件下油膜刚性高，油膜刚度理论计算值与实测值两者吻合较好。从而证实了所开发的电主轴整体结构设计、冷却密封设计和转子系统一阶临界转速设计以及转子动平衡是成功的；基于CFD的小孔节流径向轴承和止推轴承油膜流场数值计算方法是有效可行的。本文的研究工作对液体悬浮电主轴设计以及动静压轴承工作参数与结构参数优化具有工程参考价值。