磁通切换永磁电机作为一种性能优良的定子永磁型电机解决了普通转子永磁型电机机械一体性差、散热冷却能力低、永磁体易退磁等问题。同时,它的永磁体位于定子上,转子为一个简单的凸极结构,这对调节永磁气隙磁场提供了极大便利,在强大的聚磁效应的作用下,可以使相同体积大小的电机具有更高的转矩输出能力。另一方面,无轴承电机具有无磨损、免维护、免润滑、寿命长等特点,在一些特殊的超洁净医疗卫生、高精度、密封泵等领域具有广阔的应用前景,得到了国内外学者的广泛重视。本文将无轴承电机技术与磁通切换永磁电机基本理论融为一体,提出一种无轴承磁通切换永磁电机(Bearingless Flux-Switching Permanent Magnet Motor,简称BFSPMM),并围绕其结构设计、运行机理、电磁性能分析、数学模型、控制方法、数字控制系统等方面进行研究,设计了新型BFSPMM基本结构,研究了径向悬浮力的产生原理,分析了转矩与径向悬浮力相关性能,建立转矩与径向悬浮力的数学模型,提出了自适应非奇异终端滑模控制方法,设计并构建了BFSPMM数字控制系统,进行了实验研究。论文主要工作及取得成果如下:(1)由于BFSPMM磁场分布较为复杂,针对容易出现的转矩与径向悬浮力之间的耦合、径向悬浮力方向难以精准控制、单位体积永磁体功率表现低等问题提出一种新型的BFSPMM。在介绍了电机基本结构的基础上,对电机功率尺寸方程、定转子极对数配比、永磁体结构、基本结构参数、绕组结构及参数进行了设计。其中,对于永磁体结构的选取采用有限元法进行分析,通过对比两种永磁体结构下电机主要电磁性能差异以及单位体积下的永磁体功率表现差异而最终确定了电机的结构。最后,对BFSPMM的转矩与径向悬浮力的产生原理进行了详细分析。(2)采用有限元分析法对BFSPMM的磁场分布、空载永磁磁链、空载反电动势、定位力矩、电感、转矩和径向悬浮力等基本电磁性能进行研究与分析,证明了提出的电机基本结构的合理性,验证了转矩与径向悬浮力的产生原理的正确性与有效性。(3)针对BFSPMM易出现的径向悬浮力方向难以控制以及转矩与径向悬浮力耦合严重等问题,对其径向悬浮力的可控性和转矩与悬浮力之间解耦性进行了深入分析。由于该电机悬浮力绕组的特殊设计,可实现任意方向和大小的径向悬浮力控制,具有可靠的径向悬浮力可控性。通过有限元分析,详细分析了转矩与径向悬浮力的耦合情况,证明该电机具有良好的解耦性能。(4)对于BFSPMM转矩子系统数学模型而言,建立了电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程。而径向悬浮力数学模型则通过结合麦克斯韦张量法实现,建立了电机转矩绕组磁动势模型、悬浮力绕组磁动势模型、永磁体的气隙磁动势模型和气隙磁导模型,推导了径向悬浮力数学模型,最终通过有限元计算结果与模型计算结果对比分析证明了数学模型的正确性与有效性。(5)基于普通的定子磁场定向控制,提出了一种对数学模型依赖性低、抗干扰能力更强且系统动态响应速度更快的自适应非奇异终端滑模控制,它可使整个系统具有较小的超调和稳态静差、更强的鲁棒性,并可使系统在预定时间内收敛,并通过仿真计算结果验证滑模控制方法的可行性。(6)完成了BFSPMM实验样机的加工,构建了基于TMS320F28335的电机数字控制系统。为了验证该控制系统的有效性与正确性,采用SVPWM技术实现电机定子磁场定向控制,对BFSPMM进行了起动、悬浮、调速和干扰实验,实验结果证明BFSPMM数字控制系统能够实现电机的稳定悬浮运行,具有良好的动、静态特性,为其在超洁净医疗卫生、密封泵等相关领域的应用提供了实验基础。