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空间上进行多自由度运动通常是由几个单自由度电机组合实现,而球形电机可以独立进行三自由度运动。在分析了不同结构的永磁球形电机磁场分布的基础上,提出了一种新型双定子永磁球形电动机及其套层转子结构空间磁场谐波含量分布。首先阐述了其结构及运行原理,采用有限元法分析了电机内外气隙磁通密度径向的谐波含量的分布,然后通过离散傅里叶级数进行转子结构参数的谐波分析。最后搭建实验样机平台,验证了电机及其转子结构参数谐波分析有限元模型的有效性,参数谐波含量变化规律的正确性。