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随着现代机器人技术、计算机技术、传感器检测技术等高新技术的飞速发展,在需要满足高速、高精确度、运动轨迹复杂等工作中,一般由多电机驱动的运动装置和精密机械手已经不能满足技术发展的要求,磁悬浮技术的产生及应用主要用来解决这些问题。现在磁悬浮技术在磁悬浮轴承方面得到了深入的研究和广泛的应用,而在磁悬浮电机方面,作为驱动装置,为了满足各种需要,单自由度、两自由度及多自由度磁悬浮电机也有了较成熟的技术支持,这些电机也已被应用于全景摄像机、磁悬浮球形关节、磁悬浮电动泵等中。多自由度磁悬浮球形感应电动机与其他磁悬浮电机一样,具有无接触、无磨损、无润滑等特点,提高了工作效率、精度和动态性能,但是它结构简单,加工制造方便,稳态性能高,效率高,可实现连续运转,在多自由度电机驱动系统中具有广泛的应用价值。本文通过对鼠笼式异步电动机技术和磁悬浮球形电动机技术的研究,结合空间磁场动力学分析和电磁能量转换原理,创新出一种新型磁悬浮球形感应电机。这种磁悬浮球形感应电动机是机电一体化复杂的综合系统,它的结构简单、体积小、重量轻,可用于各种小空间的工作环境,另外,它具有良好的力学性能和较高的稳定性,控制精度高,可实现各种精密运动轨迹的动作。本文具体工作包括以下几个部分：1.介绍了球形电机的发展、研究现状、应用及发展趋势,提出了磁悬浮球形感应电动机的研究方向及意义；2.建立了磁悬浮球形感应电动机的磁场力学模型,利用旋转磁场空间能量转换原理推导了电感矩阵和磁链方程,并得出了磁悬浮球形感应电动机的电磁转矩和电磁悬浮力模型,；3.设计了磁悬浮球形感应电动机的整体和定、转子结构,给出一定电机结构参数并进行了性能核算；4.设计了磁悬浮球形感应电动机的定子和转子结构,利用ANSYS软件通过建立球形感应电机对定子、转子模型,对感应磁场进行了有限元分析,得出并验证了悬浮力和电磁转矩、定子和转子间的磁通密度与空间位移变换参数和控制参数等之间的关系；5.设计了磁悬浮球形感应电动机的实验平台和位移、转速检测传感装置,采用先进的陀螺仪位置检测传感器为控制系统提供精确的转子位移量。