磁悬浮球形关节具有集成度高、体积小、灵活性好等优点,既能完成空间多自由度运动,又能避免由机械摩擦带来的损耗,因此受到了航空航天、智能制造等工业应用领域的广泛关注。在考虑感应式磁悬浮球形关节结构更加简单、运动更灵活性等特点,本文提出了一种新型感应式悬浮与驱动结构,采用四个圆弧定子组合布置,利用其空间电磁场耦合程度低的特点,通过合理的空间排列确保球形转子在空间中旋转的同时还能保持稳定悬浮,具体研究内容分为以下几个方面:（1）介绍了感应式磁悬浮球形关节的基本结构组成,对球形关节转子、定子的结构参数进行了设计和选取。针对球形关节的新结构,对球形关节的运行原理进行了分析。参考直线感应电机的工作机理构建了单个定子球形关节的气隙磁场分布模型以及电压和磁链方程,通过虚位移原理得到了单个定子球形关节的转矩和悬浮力方程。最后根据三维空间下定转子间的力作用关系构建了转子悬浮支承与旋转驱动的力矢量模型。（2）利用Maxwell软件分别对球形关节静态磁场、动态磁场以及涡流场进行仿真分析。静态磁场仿真结果显示,定子结构磁感应强度随电流增加而增强,根据磁感应强度的变化规律和设计要求,确定了结构的静态承载范围。涡流场仿真结果显示,转子上的感应涡流分布规律合理,可以为转子的电磁驱动提供稳定的作用电流。三维气隙磁密仿真分布结果显示,球形关节的四个定子在空间气隙中产生的感应电磁场之间耦合程度低,气隙磁密的周向分布规律与理论模型相契合,从而保证了各定子的电磁操控具备独立性,通过各定子与转子间的力耦合来控制转子的有效悬浮支承与旋转驱动。以静态分析结果为基础,在动态磁场中对球形关节的运行机理进行分析,给出了周期内磁极交替运行的变化过程,并对不同参数下球形关节的转矩和法向力进行研究。仿真结果显示,球形关节在0-3A的电流控制范围内,能获得较大的转矩和法向力,说明球形关节的动态可调性高,承载性能好。通过改变结构参数,确定了气隙大小、转子材料、导电层厚度与转矩和法向力的变化关系。最后,在动静态特性的基础上,通过Maxwell和Simplorer联合仿真对球形关节在突变负载下的响应进行研究,证明了球关节可以正常运行,并且有着较好的突变响应特性。（3）对球形关节的电磁振动进行耦合仿真,通过对比电磁力波频率和结构固有频率,分析定转子对的振动特点。对径向电磁力模型进行理论推导并对电磁力密度进行谐波分析,得到了径向电磁力的空间-时间、空间-频率特性,确定了容易引起电磁振动的主要力波频率。通过模态分析得到了各个结构的固有频率和振型,同时对转子的临界转速进行分析,避免了在临界转速附近发生共振。通过谐响应分析研究了结构的电磁耦合振动,得到了耦合振动幅频特性,与电磁力波和固有频率进行了对比分析,结果显示,主要力波频率不在整体结构固有频率附近,整体结构振动幅值很小。