随着我国工业化的飞速发展，由多个单自由度电机组成的多自由度运动系统的弊端日益显现。球形电机以其结构简单、体积较小且能够实现三自由度运动的特点受到了国内外研究学者们的广泛关注。但是，球形电机在位置辨识方面仍存在着技术难题，这对球形电机的闭环控制系统的研究是一大阻碍。因此，球形电机的位置辨识技术的研究是至关重要的。
　　首先，本文根据转子的磁场分布特性，利用球面上的经度线和纬度线对定子内表面进行了区间划分，一共划分了12个区间。然后本文结合传感器输出的编码信号、传感器输出的磁场值以及定子内表面上的区间对转子位置进行了判别。但是，由于定子内表面上的区间划分过大，使得辨识出来的转子位置过于粗糙，对于某些精度要求比较高的领域并不适用。因此，本文对该方法进行改进和优化。为了使得区间小形化，本文又提出了区间划分的新方法。首先根据转子的磁场特性等一些列因素设计了传感器阈值。然后根据传感器阈值在定子内表面上划分了单元区间。本文在定子内表面上进行了单元区间的布置，使得单元区间可以覆盖到转子能运动到的所有位置，并且单元区间相互重叠得到了128个范围更加小的位置区间。然后，根据传感器阈值和单元区间在定子内表面上一共分布了24个传感器。本文设计了传感器输出的24位编码和转子磁极极性编码。传感器输出的24位编码由24个传感器输出的编码信号组成。转子磁极极性编码是将24个传感器中输出编码为1的传感器进行二次编码得到一组新的编码用来判断磁极极性。利用传感器阵列输出的24位编码和转子磁极极性编码可以辨识球形电机转子所位于的位置区间，实现对转子的位置辨识。这种方法比原始方法更复杂，辨识精度也更高。
　　本文设计了一套转子位置辨识系统，其中包括三轴转台、传感器支架、控制信号发生模块、电机驱动模块以及数据读取模块。三轴转台利用控制信号发生模块和电机驱动模块来进行驱动。数据读取模块用来来读取数据。通过设计传感器支架中霍尔传感器的放置位置，保证霍尔传感器测量的磁场中只含径向分量。本文给出了转子的几种位置，并分别用理论分析和转子位置辨识系统验证了位置辨识方案的有效性。这为永磁球形电机的位置辨识系统提供了新的思路。