三自由度永磁球形电动机因优越的三维特性,较高的机械集成度,具有体积小,精度高等优点,具有广泛的应用前景。但永磁球形电动机运动控制复杂,其中定子线圈数量多,线圈电流难闭环控制,各个线圈电流控制难并行等问题较为突出。本论文首先针对所采用的三自由度永磁球形电动机模型的定子和转子结构以及其运行原理进行详细介绍。其次,利用球形电动机模型确定其磁场分布即确定的特性,利用麦克斯韦张量法可对球形电动机转矩进行求解进而得到球形电动机电磁转矩模型。由于电动机运行能量来源于定子线圈,定子电流决定电机转矩存在对应关系,利用转矩模型可反解除球形电机定子线圈电流,因此对球形电动机的控制及对各个定子线圈的电流控制。最后,分析了球形电动机的线圈的结构,突出球形电动机需同时对多个定子线圈电流实现并行闭环的精确控制的要求,提出球形电动机电流控制模型即定子线圈电流控制模型。针对所提出的定子线圈电流控制模型,本文根据电流控制实时性要求高的特点,确定对线圈电流采用PI控制算法对各线圈给定电流进行闭环控制。由于本论文中球形电动机模型采用桥式驱动电路,因此确定PI电流控制结果生成对应PWM波形控制桥式驱动电路开断的控制方案。结合球形电机电流控制方案,本文利用MATLAB中的simulink模块建立仿真模型,对方案进行检测。本文所采用球形电动机模型包含12组并行控制的定子线圈,因此首先针对对单个线圈的电流控制方案进行仿真,验证该方案能对单个线圈实时闭环控制性;其次建立包含12组定子线圈的球形电动机电流控制仿真模型,验证该方案能对各线圈进行并行控制,对每个线圈均能实现独立闭环控制。由定子线圈电流控制模型中多线圈电流并行控制方案,本文利用FPGA可并行控制等优点制定了制定了以FPGA为电流控制系统的核心处理器的设计方案。该FPGA系统中包含12个并行的线圈电流控制模块,其中每个线圈电流控制模块包含电流PI控制模块、换向控制模块、PWM生成模块。本文利用硬件编程语言Verilog语言作为设计输入方案,然后利用Quartus II软件对程序进行仿真,检验仿真结果。将仿真无误的文件转换成硬件逻辑文件下载到FPGA硬件中,完成球形电动机电流控制器设计,调试试验。最后,利用示波器、逻辑分析仪等工具对电流控制系统进行测试,证实该球形电动机电流控制器能够对多个并行定子线圈电流实现精确闭环控制。