多自由度電機具有結構簡單，機械集成度高，驅動控制元件利用率高等特點，因此在工業領域里有廣泛的應用前景。本文所研究的雙三相直線旋轉步進電機在傳統的旋轉式步進電機和圓筒式直線步進電機的基礎上進行創新研究，使其既能旋轉運動又能直線運動，還能螺旋運動，滿足了對電機多自由度運動的要求。本文對這種電機的直線部分結構進行優化設計，并設計其驅動電路和控制策略。

（1） 電機結構的設計與研究。雙三相直線旋轉步進電機由2個定子和一個轉子組成。2個定子段分別與轉子作用產生旋轉力矩和直線推力。產生旋轉力矩部分的定子段和傳統的圓筒式旋轉步進電機結構一樣，而產生直線推力的定子段創新性強。本文設計了三種不同的電機直線段結構并進行分析，選取最佳的一種制作電機。（2） 雙三相直線旋轉步進電機的有限元分析。利用有限元分析軟件Ansoft Maxwell 對電機進行仿真，分析其磁路，轉矩，直線推力等特性曲線，為電機的控制奠定基礎。

（3） 設計三相反應式步進電機的驅動電路。此電機的驅動脈沖分配環節由軟件實現，設計一個只有功率放大功能的三相反應式驅動電路。

（4） 設計雙三相直線旋轉步進電機的控制策略，建立電機旋轉部分和直線部分的數學模型，并對所設計的控制策略進行仿真，驗證控制策略的可行性。

（5） 對電機的螺旋運動進行分析，研究出電機的最佳螺旋運動軌跡。

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