多自由度平台在很多领域都有着广泛的应用,如雷达基座,AR设备以及数控铣床。传统多自由度平台一般由移动平台与旋转电机组成,为实现多自由度的转动一般需要将多个单自由度旋转电机串联,这样的结构体积庞大,结构复杂,因此使得多自由度平台十分笨重,除此之外,这样的多自由度平台运动范围内还存在奇异点问题。曲面共形打印过程中,打印基底需要固定在多自由度平台上进行一系列运动以完成电路喷印操作,喷印过程连续并对速度变化敏感,球形电机具有反应迅速,无奇异点的优点因此适合该应用场合。为了实现更好的打印性能,本文针对柔性电子曲面共形集成制造中的共形打印部分设计了一套球形电机以取代多轴联动系统中的旋转电机。球形电机具有3个旋转自由度,与共形打印设备中的位移平台一起组成六轴联动系统。本文详细说明了球形电机的设计过程,包括机械结构设计,动力学模型的建立,电磁力矩模型的建立,并对6轴打印平台运动学模型反解问题提出了两种解决方案。此外,本文设计了球形电机滑模控制器以解决电机控制中的建模误差及非线性问题。通过仿真,本文验证了球形电机应用在共形打印中的可行性。控制系统的可行性也通过仿真得到了验证。最终,本文建立了球形电机实验平台,通过实验测试了电机模型的准确性与电机的控制性能,实验平均误差0.056°。