李 争，马 骏，郭曼洁

(河北科技大学，石家庄050018)

0 引 言

随着现代科学技术和机械技术的迅速发展，三自由度的运动装置越来越普遍地应用于制造业、造船业、服务行业等多个领域，复杂的机械关节装置对电机的精密度和稳定性能的要求不断提高，而以前的这种装置需要由多个单自由度电机和复杂的机械结构组成，结构复杂，稳定性较差，由此推动了高精度、高效率、结构较为简单的多自由度电机的发展［1，2］。多自由度电机的研究最早始于上世纪50年代初期，英国F. C. WilIiams 及Laithwaite 等人研制出一种定、转子都可动的变速球形感应电动机，改进了电动机的调速性能。随后，美日英法德等国家的一些著名大学和研究所也相继参与了多自由度电机的研究。土耳其帕慕克卡莱大学的学者在2007年提出一种永磁转子球形多自由度电机，该电机不仅可完成连续的自转，还能实现绕倾斜轴±45°的偏转运动［3］。2008 年，新加坡南洋理工大学机械与航空工程学院合作研究设计出一种永磁球形直流电动机，此电机可以实现多个方向的复杂运动［4］。随着对多自由度电机研究的不断深入，三自由度运动装置的精度和稳定性也不断提高，体积也不断减小。

对多自由度电机转子的位置检测是实现电机运动控制必不可少的环节。1991 年Kok－Meng Lee等人设计了滑轨支架测量系统［5］;1999 年美国约翰霍普金斯大学设计了二值球形运动编码器，通过光电传感器来检测转子的位置［6］;2001 年Harry Garner 和Kok－M eng Lee 等人提出视觉传感……