随着机器人等高新技术的快速发展，单轴可以实现三自由度运动的永磁球形电动机成为国内外研究的热点。目前，永磁球形电动机还处于理论研究阶段，研究内容尚集中在电机电磁场、力学解耦控制及轨迹跟踪等方面。关于磁场方面的研究主要局限于永磁球形电动机静态特性方面的研究，无法全面展现永磁球形电动机的性能，这也大大制约了球形电动机控制方面的研究进展。永磁球形电动机的启动性能及负载突变情况下，电机的性能变化都是重要的研究内容，这些内容属于永磁球形电动机的暂态特性分析范畴。关于永磁球形电动机的暂态特性在可查的文献中，描述甚少，本文对永磁球形电动机的暂态性能进行了初探研究。论文以永磁球形电动机的等效二维模型为研究对象，基于二维有限元法分析了永磁球形电动机的暂态特性。建立了二维有限元等效模型，对定子线圈分相控制，分析得到了永磁球形电动机的自转磁阻转矩、空载反电势以及空载磁链的二维暂态特性曲线。对定、转子不同参数对自转磁阻转矩、空载绕组反电势以及空载绕组磁链暂态特性的影响进行了讨论。为了更加全面的展示永磁球形电动机的动态性能，将二维空间扩展到三维，建立了永磁球形电动机的三维有限元模型，并采用相应的通电策略对定子线圈进行分相控制。首先，对永磁球形电动机的空载暂态特性进行了研究，得到了自转磁阻转矩、反电势及磁链的三维暂态特性曲线。接着，对永磁球形电动机带载情况下的暂态特性进行了分析。在有限元里，搭建了三相桥式外电路对定子线圈进行换相通电仿真得到了永磁球形电动机的自转转速及自转转矩的启动性能。本文还讨论了永磁球形电动机参数对反电势及绕组磁链的三维暂态特性曲线的影响，为进一步优化电机结构奠定了一定的理论基础。永磁球形电动机的效率同样是电机优化设计的一个重要约束条件，本章作为对永磁球形电动机效率的初探，采用有限元法对永磁球形电动机空载情况下，永磁体的涡流损耗进行了研究分析。对永磁体不同充磁方式、电机不同结构参数以及不同转速下的永磁体涡流损耗进行了分析研究。