六自由度动磁式磁悬浮平面电机具有大行程、结构简单、精度高等特点,其动子由永磁体阵列组成,可实现六自由度无接触式运动,其定子由多层印制电路板制作而成,相对于传统绕组线圈减小了加工误差,因此在精密制造等领域具有良好的工业应用前景。针对六自由度动磁式磁悬浮平面电机的电磁力耦合、系统多输入多输出的控制难题,论文深入研究其电磁力模型、电磁力解耦控制方法和六自由度运动控制方法。论文主要研究工作概略如下:首先,推导六自由度动磁式磁悬浮平面的电磁力模型。从理论上完整地推导出考虑端部效应和不考虑端部效应的磁场模型的傅里叶级数表达式,并给出其简化三角级数表达式;根据磁场模型,基于洛伦兹力公式法推导四相电流驱动方式的永磁体阵列电磁力模型;根据永磁体阵列电磁力模型和电机动定子结构特点,推导出电机动子的电磁力模型。其次,设计六自由度动磁式磁悬浮平面的六自由度运动控制系统。根据位姿传感器方案设计位置解算方法及坐标变换方法,为控制系统提供所需要的反馈信息;基于论文所推导的电磁力模型,并以功耗消耗最小为约束条件,设计电磁力解耦控制方法;在位置解算方法和电磁力解耦控制方法的基础上,根据时域和频域的控制指标,为六个自由度分别设计三闭环运动控制器。最后,搭建六自由度动磁式磁悬浮平面电机的样机平台,并进行六自由度运动控制实验。根据极距40mm、悬浮高度2.5mm、最大电流15A等指标设计电机的动子和定子;设计基于dSPACE的数字运动控制器;设计基于STM32F405的电流驱动器;设计基于六个激光测距传感器的六自由度传感系统;设计六自由度运动控制实验,在x、y、z、θx、θy和θz的传感噪声幅值分别为±3 0μm、±25μm、±1μm、±3.5μrad、±3.5μrad 和±0.5mrad的情况下分别实现了±0.161mm、±0.102mm、±19μm、±0.096 mrad、±0.113 mrad 和±3.667mrad的定位精度。综上,论文推导了电磁力模型,分析了电磁力解耦控制方法,设计了六自由度运动控制系统,实现了样机的六自由度运动控制。论文针对六自由度动磁式磁悬浮平面电机的控制系统研究方法为其工业应用提供了理论支撑和设计参考。