随着现代高新科技的迅速发展,机器人、机械手臂等机械系统对运动维度的要求也越来越高。然而能够实现多自由度运动的永磁式球形电机存在调速范围较窄和运动控制复杂的问题。因此,本文结合异步电动机和直线感应电动机的原理提出了一种新型感应式球形电机,并对其结构进行了优化设计。该电机不仅结构简单,转矩输出能力强,还便于实现各种高精度闭环运动控制,具有广阔的应用前景。本文研究内容分为以下三个部分:（1）介绍了本文提出的感应式球形电机的基本结构和运行原理;并利用直线电机参数计算方法对球形电机的关键结构参数进行了初步计算。（2）通过建立感应式球形电动机的二维有限元模型,分析了电机的磁场特性以及转矩特性。然后使用有限元软件对电机的主要结构参数进行参数化分析,得到了电机分别在不同气隙宽度、定子齿距、定子槽深和转子铜层厚度下的转矩特性曲线。初步确定了电机结构参数的优化范围,为电机结构参数的优化设计提供了理论依据。（3）利用田口法对感应式球形电机主要结构参数进行灵敏度分析,筛选出对电机性能影响较大的结构参数;然后建立基于响应面模型设计的正交试验表,并根据仿真试验结果拟合出球形电机转矩性能与结构参数之间的响应面代理模型。再使用粒子群算法对响应面模型进行多目标优化,得到最优的结构参数。最后通过对优化前后的电机方案进行有限元分析,验证了优化结果的有效性。