寇宝泉 张 鲁 李立毅

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院 哈尔滨 150001）

1 引言

现代精密、超精密加工装备对高响应、高速度、高精度的平面驱动装置有着迫切的需求，平面电机可以实现二维直接驱动，相对于传统的二维平面定位装置，不存在摩擦、侧隙、变形等问题，可以和控制对象做成一体化结构，具有反应快、灵敏度高、随动性好及结构简单等优点[1]。目前，已经开发出多种形式的平面电机，根据电磁推力的产生原理，可以将其分为变磁阻型[2]、感应型[3]、永磁同步型[4,5]和直流型[6]等。每类平面电机电磁推力的产生原理分别与同类型旋转电机电磁转矩的产生原理类似。在各类平面电机中，永磁同步型平面电机具有结构简单、推力大、效率高和响应速度快等良好的综合性能，在二维平面驱动装置、特别是精密二维平面驱动装置中有广阔的应用前景[7]。

目前很多学者，如 MIT的 Kim和日本的 Gao提出的平面电机大都可以看作由多套直线单元组合而成，这类平面电机通常包含多套电枢绕组和与之对应的永磁阵列，其与x、y方向对应的永磁阵列和线圈分别产生x、y方向的力，通过组合直线运动实现平面运动[8-10]。由于线圈阵列或永磁阵列自身结构尺寸的限制，这一类平面电机的运动范围通常比较小。此外，当该类电机作单方向运动时，只有对应该方向的绕组工作，而其他绕组则处于闲置状态，这样不但降低了绕组的利用率，而且对于线圈部分作为动子的情况，闲置绕组还增加了运动部分的质量，不利于平面电机动态性能的提高。……