本文提出了一种新型结构的两自由度永磁电机,并从电机结构、动力学模型、仿真分析和试验等方面进行了研究。首先,提出了一种两自由度永磁电机新模型。电机结构上采用了双万向节结构,两万向节具有相同的旋转轴,通过连接杆实现同步运动。内部万向节支撑径向磁化永磁体,外部万向节输出两自由度运动。原理上应用了径向磁化永磁体对空间万向旋转磁场的随动效应,即径向磁化永磁体轴线会转动直到与空间万向旋转磁场轴线重合这一现象,通过空间万向旋转磁场控制电机输出端到达空间指定位置,实现对空间两自由度运动的控制。然后,建立了电机的动力学模型,得到了动力学方程。引入了固定坐标系和赖柴坐标系对电机的空间姿态进行描述。对电机进行了力学分析,并依据拉格朗日方程建立了电机的动力学模型,得到了动力学方程,并进行了仿真分析。由于两自由度永磁电机系统是高度非线性的,动力学求解复杂,本文通过Matlab/Simulink模块对电机的动力学方程进行仿真计算。结果表明空载模式下,在旋转磁场作用下,电机的输出轴线稳定时会与旋转磁场轴线重合,旋转磁矢量大小、旋转角速度、阻尼等参数会影响电机运动过程,对稳定位置没有影响。承载模式下,受旋转磁场作用,电机的输出轴线稳定时仍向旋转磁场轴线方向偏移。此时受负载影响,两者之间不再重合,会有一定的角度,旋转磁矢量的大小将对电机稳定位置产生影响,旋转磁矢量越大,偏移角度越小。旋转角速度与阻尼对电机稳定位置没有影响。最后,通过试验对电机原理进行验证。设计了相应的试验装置验证径向磁化永磁体在旋转磁场中的实际运动情况。通过进行定性试验,证明了永磁体轴线确实受旋转磁场作用而向旋转磁场轴线方向偏移,验证了两自由度永磁电机是可行的。