该文对磁力轴承结构设计理论进行了研究,根据磁力轴承结构优化设计目标函数和约束条件,提出了轴向磁力轴承、径向磁力轴承结构设计单参数设计方法,并系统地给出了结构设计应尊的准则和具体的设计方法.对磁力轴承的支承特性进行了研究,定义了磁力轴承的时域刚度和阻尼,建立了磁力轴承时域刚度和阻尼的一般表达式.针对PD控制规律,推导了刚度和阻尼计算公式.提出了广义刚度的概念,建立了一般控制规律下广义刚度的计算公式,并采用支承等效的方式,建立了磁力轴承支承时域刚度、阻尼与广义刚度之间的关系.磁力轴承支承是弹性的,该文将主轴分别简化为单圆盘转子、多圆盘转子等进行研究,应用传递矩阵法计算出在支承刚度变化时的转子动态特性、固有频率和振动主模态等特性的变化.提出了磁力轴承控制系统为磁悬转子提供合适的支承刚度与阻尼,磁力轴承控制系统的参数设计不仅仅靠控制系统的分析确定,也应考虑磁悬浮转子结构动态特性.采用有限元法对磁力轴承的磁场分布进行了计算和分析,研究了磁力轴承的耦合问题,针对空间电磁力的分布,计算出衡量耦合强弱的交叉电磁力.在总结了全文研究结果的基础上,提出了磁悬浮主轴设计系统的组成体系和框架,开发了该设计系统的部分模块.