中文摘要：

Halbach型永磁体阵列有许多优良特性。将其应用于电机领域，可提高力能密度、效率、动静态性能，减少齿槽效应力矩，降低力矩脉动。这些特点尤其适合于高速电机、伺服电机、直线电机等领域。这是一个有诱人前景的研究方向，是目前国际同行的研究热点。本课题组拟研究基于2D Halbach阵列的新的有良好应用前景的两自由度伺服电机及控制系统。研究内容包括对两自由度Halbach阵列磁场进行研究，确定2D阵列的磁密方向、大小与阵列宽度、分布等之间的关系。在此基础上，给出空间磁密分布的解析表达式，以利分析、设计。研制高性能两自由度Halbach阵列、参数可调的伺服模型样机，确定伺服电机的关键性能与结构和材料等因素间的关系，研究新型电机的设计方法和数学模型。并进一步研制一套高性能两自由度伺服电机及控制系统。通过研究，可丰富国内对于Halbach阵列在电机领域的应用研究，有助于抓住学科研究前沿。

结论摘要：

本项目研究两自由度Halbach阵列的磁场特性，推导两自由度Halbach阵列的空间磁场解析式，并研制一套基于Halbach永磁阵列的高精度磁悬浮平面电机及其控制系统，该电机能够提供光刻作业中的所有运动自由度，其中包括定位晶圆的大行程平面运动和极微的调准调焦运动。项目的主要内容包括（1）推导两自由度Halbach阵列的空间磁场解析式，对Halbach阵列拓扑结构进行数值优化，制造Halbach阵列若干。（2）在分析国内外光刻机的机电结构的基础之上，设计出一套完整的磁悬浮平面样机的结构方案。（3）建立平面电机动子的六自由度动力学模型，深入分析各自由度电、磁、力之间的耦合，研究解耦控制策略。（4）研制永磁Halbach型直线电机（平面电机执行器）和控制器一套，研究Halbach永磁阵列相关参数对执行器性能的影响。（5）研制平面电机样机及基于DSP的控制器一套。（6）整理阵列加工，电机加工的重要工艺。