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球形电机由于其结构紧凑,多自由度运动方式灵活等特征,在机器人手臂、关节等领域具有广泛的应用前景。作为一种三维强耦合电磁机构,目前对于球形电机三维气隙磁场和转矩计算以有限元方法模拟为主。然而,尽管计算机性能在不断提升,有限元计算仍然是一种计算量大、计算时间长、计算结果一致性较低的分析手段。因此采用解析或数值算法替代有限元计算,建立准确快速的模型来分析电机的磁场和转矩,进而实现球形电机的优化控制,一直是球形电机基础研究的重要内容。本文针对球形电机的结构设计、磁场与转矩解析模型研究、优化控制等展开研究,主