近年来,半导体封装、医疗、航空等设备制造行业对体积紧凑、重量轻、性能好的直线旋转二自由度运动模块需求日益增加。传统的直线旋转二自由度运动需要两套旋转电机带动机械传动机构来实现。受限于传动机构的机械误差,设备的运动精度和响应速度难以进一步提升,所以需要高精度、体积紧凑、直驱式的直线旋转电机(Linear-rotary Motor,LRM)来替代传统的运动模块。针对上述问题,本文对直线旋转二自由度电机的一体化设计、制作和运动控制进行了研究。　　首先,阐述了直线旋转电机的工作原理和结构特点,制定了电机一体化设计方案。第二,本文创新性地提出了磁学和热学的一体化电机设计方法,对直线音圈执行器(Voice Coil Actuator,简称VCA)进行热路和磁路分析,并详细地推导出直线音圈执行器的推力和温升公式,完成了数学建模。第三,根据LED固晶机摆臂系统的运动要求,提出了设计指标和约束条件,分析了直线旋转电机的优化设计问题,计算出最优解。第四,根据计算和仿真结果得到的电机基本尺寸,设计和制作样机,组建电机控制平台。第五,根据固晶摆臂系统的工艺要求,对摆臂在Z轴直线运动控制采用力/位混合控制策略,θ轴采用PID(Proportion Integration Differentiation)控制策略,通过合理的运动规划和时序处理,实现了两轴协调运动。　　本论文对一体化设计结果进行了大量的仿真计算,对样机进行了力性能和温度测试实验,验证了电机数学模型和一体化设计的合理性。从固晶摆臂系统应用实验可看到,本文采用一体化设计法研制的直线旋转电机性能优异。通过采用合适的控制策略,使该电机满足实际的应用要求。