平面电动机设计、控制与应用技术综述
曹家勇 朱 煜 汪劲松 尹文生 段广洪 张 鸣
（清华大学精密仪器与机械学系 北京 100084）

摘要 平面电动机具有二维直接驱动的特点，它在二维平面定位装置特别是精密二维平面定位装置中具有广阔的应用前景，受到学术界和工业界的广泛关注。本文分析了平面电动机设计理论、控制方法和应用技术的研究现状，考察了平面电动机产品的发展概况，针对目前平面电动机技术存在的不足，讨论了未来平面电动机技术发展的主要方向。
关键词：平面电动机 设计理论 控制方法 平面定位装置
中图分类号：TM35

Survey of the State of the Art in Planar Motor Technology
Cao Jiayong Zhu Yu Wang Jinsong Yin Wensheng Duan Guanghong Zhang Ming
（Tsinghua University Beijing 100084 China）
Abstract The planar motor has received wider and wider attention in the academic field and in the industrial field because of the broad prospect of its application in the planar 2-D positioning device, especially in the precision 2-D positioning device. This paper surveys the state-of-art of the design theory, the control method, and the application technology of the planar motor. The products of the planar motors are also investigated in this paper. In accordance with the current problems of the planar motor technology, some possible development trends of the planar motor technology are discussed at last.
Keywords：Planar motor, design theory, control method, planar positioning device

1 引言
与其他类型电动机一样，平面电动机（Planar Motor）由定子、动子和支承等部分组成。在支承的限制和电磁推力的作用下，平面电动机的动子能够带动负载产生两维的直线运动。若按照电动机动子输出运动的维数将电动机划分为一维电动机、二维电动机和三维电动机等，则平面电动机属于二维电动机的一种（另外一种二维电动机称为螺旋电动机[1]）。
由于平面电动机在二维平面定位装置（Positioning Device）特别是精密二维平面定位装置中具有广阔的应用前景，平面电动机受到了学术界和工业界的广泛关注。近十几年来，在权威期刊和国际会议上，不时有与平面电动机相关的文章出现[2]。有些知名大学（如麻省理工学院）在平面电动机技术方面已经进行了卓有成效的研究[9]。目前，国际上已经有许多涉及平面电动机及其应用的专利公布，其中日本NIKON公司的美国专利就有十几项[12]。此外，某些驱动系统公司还推出了相关的平面电动机产品。
本文讨论平面电动机的应用特点，分析平面电动机设计、控制、应用技术的研究现状，针对目前平面电动机技术存在的不足，探讨了平面电动机技术的发展趋势。