针对高精度的微小转动惯量测量需求，提出基于非接触式电磁恒力的扭摆式转动惯量测量方法，并研制了相应的测量装置。首先，通过引入无摩擦弹性部件、设计涡流阻尼器以及高精度系统响应采集，研制了一种扭摆式转动惯量测量系统；其次，深入分析了测量装置在恒力作用下的系统响应极值特性，实现了扭转刚度系数和阻尼比的高精度识别，建立了转动惯量与恒力以及极值特性之间的数学模型，有效解决了阻尼对转动惯量测量的影响；然后，针对实际测量所需的高精度恒力，提出了一种线圈与永磁铁组合型电磁力源，并通过高精度电子天平和最小二乘法拟合获得了其电磁力驱动方程；最后，对所提出方法的有效性和高精度进行了实验验证。通过对测量装置在空载和搭载条件下分别多次施加相同恒力和不同恒力，结合转动惯量叠加原理获得了待测件的转动惯量，并将测量值与理论值进行比较，获得的相对误差分别为1.643%和1.529%。