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一般にモータというと大多数は回転形のモーターであるが、必要とされる運動は回転ばかりではなく、直線的な運動であることもある。そこで、直接、直線的に動作するリニアモータが研究開発されている。しかし、一般的にリニアモータいずれも1つでは、1方向の運動しかできず、平面上のx方向およびy方向の2方向の運動を要求される場合は、2つ以上のモータが必要となる。そこで平面上の運動を1つのモータで実現するように考案されたものがサーフェイスモータである。このサーフェイスモータは、まだ、実現化された例が少なく、それはいずれもx-yの2方向のみの運動である。
そこで、我々は、平面を自由に運動する新型のサーフェイスモータを考案し、原型モデルを試作した。以前提案されたサーフェイスモータは、可動子を励磁コイルとしていたため、可動子に電線が接続され運動に制約があった。本研究で提案する方式は、可動子が永久磁石、固定子が励磁コイルである。この方式では可動子に電流を流す必要がないため電線が無く、可動子の運動の制約が無い。そのため、平面を自由に運動でき、x-yの2方向の運動のみならず回転運動も出来た。また、可動子が完全に分離出来るため、密閉された別空間内での運動も可能である。
また、電磁界解析によるモータの最適設計のため、シミュレーションによる解析、試作機の製作および駆動方式の検討と駆動回路の試作を行った。シミュレーショシによる解析、および試作機の実験的検討により、エアギャップの推力特性に与える影響を検討し、エアギャップと静推力特性の関係について検討を行った。その結果、最適な推力特性の得られるエアギャップ長が求められた。駆動方式の検討では、より高性能化、高機能化をめざし検討を行った。例えば本方式は、位置の移動ステップが大きく、位置精度があまりよくないが、これを改善し、ステップ分解能を高めるように、マイクロステップ駆動の検討も行い良好な基本特性が得られた。
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