随着工业领域的不断发展,人们希望设备仪器的驱动装置可以尽可能减少占用体积、提高应用精度、使用更加便捷。三自由度永磁关节电机以一台电机代替传统的多台电机,可减少占用体积,并提高运动精度,因而得到了广泛地应用。在参阅大量三自由度电机文献的基础上,本文提出一种新型结构的三自由度永磁关节电机。首次提出倾斜线圈和旋转线圈的分类,并采用“蒙古包”形永磁体磁极,使电机磁场分布得到优化,输出转矩得到增强。首先提出一种新型结构的三自由度永磁关节电机,创新地将定子线圈分为倾斜线圈和旋转线圈并采用不同的控制策略予以控制,进而详细介绍该新结构电机的基本构造、部件尺寸和工作原理。随后利用解析法和三维有限元软件系统地探讨本电机的磁场特性,探究转子极对数对磁场的影响。基于洛伦兹力法和三维有限元法对该电机的转矩特性进行深入研究,探讨倾斜线圈位置对转矩的影响以及磁动势与电机转矩的关系曲线。在系统介绍粒子群优化算法的原理的基础上,应用粒子群算法对原结构下电机的参数进行优化分析,寻找使电机性能最佳的结构参数。最后在优化结构的基础上,提出了一种改进结构的关节电机,并对其基本结构和工作原理、及其磁场分布特性和转矩输出特性进行比对和分析,为该类电机将来的研究工作提供方向和参考。