正交绕组平面感应电机是一种专门的多自由度感应电机，能够实现二维平面内移动负载的驱动与定位。这类电机具有高度集成、结构紧凑、运动性能灵活以及控制精度高等优点。正因如此，它在需要多维度驱动与控制的机床加工和机械臂等领域具有重要的研究价值和应用前景[1,2]。
正交绕组平面感应电机的结构配置和工作原理最初在参考文献[3]和[4]中有所阐述。如图1所示，该电机由定子和转子组成。定子由方向不同的铁磁叠片构成的初级铁芯以及两组绕组构成：x方向驱动绕组和z方向偏移绕组。具体而言，在y轴垂直方向上，x方向绕组位于初级铁芯的上部槽中，而z方向绕组则位于下部槽中。这两组绕组在空间上相互正交且磁上解耦，从而能够在x-z平面内产生独立的行波磁场，因此这种电机被称为正交绕组平面感应电机。转子则是由导电板和磁板堆叠而成的电磁板，沿y轴方向排列。
通过整合正交绕组平面感应电机的结构配置、工作原理以及多维度驱动应用场景，该设计的创新性和技术复杂性得到了显著提升。这些优势具体体现在以下几个方面：（1）与单自由度的单向或双向线性感应电机[[5], [6], [7], [8]]相比，正交绕组平面感应电机专为多维度驱动而设计。当两组绕组同时通电时，所产生的电磁耦合效应会影响电机性能，进而增加精确电磁场建模与分析的难度。（2）与在低负载和小范围运动条件下工作的多维度磁悬浮平面电机[[9], [10], [11], [12]]相比，正交绕组平面感应电机是为快速、重载和大范围运动应用而设计的。然而，在大幅度运动、高速切换和随机变化等动态条件下，它们在实现快速稳定控制方面面临巨大挑战。（3）与可解耦的多定子驱动平面感应电机[[13], [14], [15]]相比，正交绕组平面感应电机将两组绕组集成在同一个定子铁芯内。如何分析和建立适用于多维度解耦控制的等效电路模型，是这类电机研发过程中的关键技术难题。
综上所述，复杂的电磁耦合效应不仅增加了对正交绕组平面感应电机性能进行精确分析与控制的难度，也是其进一步发展的根本限制因素。参考文献[[16], [17], [18], [19], [20]]对正交绕组平面感应电机进行了磁路分析、优化设计及实验研究，为电磁方案的设计与优化积累了宝贵经验。不过，这些研究并未进一步探讨电磁耦合效应或其背后的机制。在涉及多自由度感应电机的其他研究领域，如双自由度直驱感应电机[[21], [22], [23]]、球形电机[24,25]、无刷双馈感应电机[26,27]以及无轴承异步电机[[28], [29], [30]]中，电磁耦合与解耦的概念已经有了明确的定义。尽管这些研究中使用的方法可能为分析正交绕组平面感应电机中的电磁耦合效应提供参考，但这些电机背后的电磁耦合机制与正交绕组平面感应电机存在本质差异，因此其研究成果无法直接用于正交绕组平面感应电机电磁耦合效应的定量研究。
因此，定量分析并减轻电磁耦合效应对正交绕组平面感应电机性能的影响，以及基于此分析建立用于二维控制的等效电路模型，是一项亟待解决的关键研究课题。目前，全球范围内在这一领域的研究还处于起步阶段。
在分析正交绕组平面感应电机合成磁场的基础上，本研究进一步探讨了次级导电板的横向端部效应。通过运用电磁场分析方法，推导出了在两组绕组同时通电时，次级导电板中的附加涡流所引发的电磁耦合效应的机制及其影响，并通过实验对理论结果进行了验证。最后，提出了有效减轻正交绕组平面感应电机中电磁耦合效应的策略。
