永磁球形电机作为一种能在单台电机实现多自由度运动的特种装置,由于其体积相对较小、无传动机构等特点,可以代替传统的多自由度装置,在机器人、医疗和航空航天等领域有着广泛的应用前景。但是,由于其复杂的三维结构,在实际运行中存在诸多问题,尤其在转矩建模和通电策略方面。因此,本文针对一种永磁球形电机的转矩建模和通电策略展开研究。本文主要研究内容如下:1、首先,介绍了永磁球形电机的基本结构,在此基础上分别建立了基于旋量理论的数学模型和基于Solidworks和ADAMS的联合物理模型。2、然后,利用ANSYS软件建立了永磁球形电机的电磁模型,获得单位电流下不同定子线圈在固定位置上产生的转矩值。在此基础上,利用随机森林算法对上述训练数据进行分析,建立永磁球形电机位置-转矩的黑箱模型,进而获得单位电流下不同定子线圈在任意位置上的转矩值。仿真结果证实了该建模方法的有效性。3、同时,基于永磁球形电机的联合物理模型,利用ADAMS软件展开永磁球形电机转子运动轨迹的动力学仿真,实现了转子体的自旋和倾斜运动。针对电流求解问题,分别提出基于粒子群算法和布谷鸟算法的优化通电策略,并将其与基于伪逆矩阵的通电策略进行对比分析,仿真结果表明布谷鸟算法具有较好的优化率。4、最后,基于永磁球形电机的实验平台,实现了上述三种通电策略的自旋与倾斜实验。实验结果进一步证实了本文所提通电策略的正确性。