永久磁石式反磁気浮上微小平面モーターの連続運動制限および駆動構造の複雑性という問題に対し、本論文では永久磁石アレイに向けた片面駆動3自由度微小平面モーターの統一設計を提案し、構造の簡素化と多自由度のデカップリング制御の統一を実現した。システムは超薄型プリント基板の蛇行コイルを採用し、4つの独立した電流によって調整可能な磁場を構築する。磁場解析および等価磁気双極子モデルに基づき、電流と電磁力の数学的関係を確立し、3自由度の開ループデカップリング制御手法を形成した。実験結果は、本アクチュエーターが安定した3自由度運動を実現可能であることを示している。4路の駆動電流位相を調整することでXY平面内で7 mm×7 mmの大きな範囲の運動を達成し、行程内で良好な線形性を維持した。位置決め精度は±8.232 μm、繰り返し位置決め精度は±5.690 μmである。駆動電流の振幅を調整することでZ軸分解能0.95 μmおよび約23 μmのZ軸変位調整範囲を得た。従来の能動磁気浮上プラットフォームと比較して、本構造体積は1桁以上縮小され、電流需要および製造コストが大幅に低減され、高精度微小位置決め応用に優れた可能性を示している。

反磁気浮上技術;微小平面モーター;超薄型プリント基板;高調波解析;開ループ制御