在航空航天和超精密加工领域,空间望远镜、遥感卫星、半导体光刻系统等成像、定位装置通过指向平台实时调整自身的姿态和位置,实现高清成像和精确定位。传统的指向定位装置多采用机械轴承支承,运动过程中固有的机械摩擦和磨损、传动过程中存在的运动间隙与回程,限制了平台指向定位精度的进一步提升。基于洛伦兹力的磁悬浮技术具有无摩擦、定位精度高、响应速度快、惯量小等优势,是实现磁悬浮指向平台高精度、大行程、多自由度、快响应的理想执行机构。本文介绍了国内外洛伦兹指向平台方面的研究内容及现状,归纳了其发展趋势。提出了一种集成三自由度洛伦兹轴承和圆形Halbach阵列平面电机的新型洛伦兹指向平台方案,介绍了其结构和工作原理。该方案具有结构紧凑、推力密度高、隔振性能好、旋转行程大等特点。以三自由度洛伦兹轴承为研究对象,通过积分法建立了径向偏转力矩和轴向悬浮力数学模型,基于磁路法和磁阻分割法建立了气隙磁通密度模型。提出一种不同工况下洛伦兹轴承气隙磁通密度优化方法:（1）永磁体厚度固定时,导磁环的最优厚度;（2）轴承径向尺寸和气隙大小固定时,永磁体磁化长度与导磁环厚度最优配比;（3）轴承径向尺寸固定、气隙大小可变时,永磁体磁化长度、导磁环厚度、气隙大小、线圈绕组厚度最优值。提出一种新型具有双辅助磁路的三自由度洛伦兹轴承。提出了一种圆形Halbach阵列平面电机,建立了其径向平动推力和轴向旋转力矩数学模型,基于边界法建立了Halbach阵列永磁体气隙磁通密度模型。以气隙磁通密度大小和均匀性综合最优为目标,对永磁体厚度、导磁材料厚度、辅助磁钢磁化角度进行有限元分析,有效提升了圆形Halbach阵列平面电机永磁体阵列轴向下端气隙磁通密度特性。提出了一种新型Halbach阵列平面电机结构。最后,基于课题组研制的六自由度洛伦兹指向平台样机,对其进行磁通密度测量实验,并对提出的性能指标进行验证分析。结果表明,实验结果与数值分析、有限元仿真结果具有良好的一致性。洛伦兹指向平台可为航空航天和超精密加工领域高精度定位指向需求提供了一种新的技术方案。