新型多自由度球形感应电机作为一种特殊的感应电机,具有集成度高、机械结构简单和转子无固定磁极等优点,有望作为轮毂电机代替传统车轮和转向系统,直接驱动车辆前进、后退及转向,在实现整车优化布局的同时可为车辆全方位转向功能的实现提供一种参考方案,对未来城市智慧交通的发展具有重要意义。目前,针对新型多自由度球形感应电机的研究,其设计思路和方法已得到系统性论述,但关于电机驱动控制的研究涉及较少。为此本文从新型多自由度球形感应电机的设计原理和结构特征出发,对电机的控制策略进行探讨。首先,简要分析多自由度球形感应电机的设计方案。根据直线感应电机的设计理论,对等效直线感应电机进行参数拟定;经圆弧化和球面化处理,建立多自由度球形感应电机的有限元模型;利用ANSYS Maxwell进行电磁仿真分析,磁场的瞬态求解结果初步验证了结构参数的正确性。其次,分析由定子长度有限所引起的动态端部效应的作用机理,对其影响进行等效计算;利用矢量变换的方法,在同步旋转坐标系下建立考虑动态端部效应的单定子结构球形感应电机的瞬态等效电路及瞬态方程;运用Matlab/Simulink进行数学建模及仿真分析;对比分析数学模型求解的输出特性与电磁仿真得到的输出特性,以验证数学模型的准确性。针对电机的多自由度驱动,提出一种分段式控制策略:设定4个工作区段,依据球形转子的偏转角度来调整定子的工作状态,对定子在转子球体上的作用加以组合,以期达到转子的定向驱动控制。关于转子的驱动方案,分别设计了矢量控制系统和直接转矩控制系统,并将二者分别与分段式控制系统相结合,构建了基于矢量控制的多自由度驱动控制系统和基于直接转矩控制的多自由度驱动控制系统。数学建模的仿真结果表明两种驱动方案均能实现球形转子2个旋转自由度的驱动控制,且无转子偏转角度限制。最后,为系统性验证电机设计和控制策略的合理性,利用Simplorer场路耦合特性,将Maxwell 2D电机有限元模型与Simulink直接转矩控制系统相互耦合,建立多物理域联合仿真平台。同时,引入SVPWM技术,并设计基于滑模变结构的速度控制器,用于提高直接转矩控制系统的控制性能。