高扭矩密度轴向磁通双PCB定子电机设计

来源：机械工程学报杂志2025年第19期北京时间：

作者：李臻, 黄浩程, 李思语, 任慧敏, 何志祝, 盛磊

单位：1. 中国农业大学工学院 北京 100083;2. 中国农业大学农业柔性传感技术研究中心 北京 100083;3. 宜春市公路事业发展中心 宜春 336099;4. 中绿空间液态金属科技(江苏)有限公司 苏州 215300

摘要：针对新型电机的轻量化、紧凑型、高扭矩密度设计目标，将印制电路板(Printed circuit board，PCB)技术引入定子绕组制造工艺，设计了轴向磁通双PCB定子电机。以单根有效导条为研究对象，建立了电机感应电动势、电磁扭矩及输出功率的解析模型。构建了PCB电机的有限元仿真模型，开展了关键参数优化研究，对串、并联构型双PCB定子电机进行电磁场与温度场仿真分析。基于搭建的试验平台，研究了不同构型下PCB电机的输出性能与温升特性。在额定工况1 500 r/min、3 A条件下，串联双PCB定子电机输出扭矩为130 mN·m，扭矩密度可达2 000 N·m/m3，实测最高温度为180.6 ℃；并联构型下电机输出扭矩为103 mN·m，扭矩密度可达1 584.62 N·m/m3，实测最高温度为110.5 ℃，与同工况下串联构型相比温升更小，可有效改善PCB电机发热问题。

关键词：印制绕组,轴向磁通,双定子电机,电磁场仿真,温度场分析；

基金资助：国家自然科学基金(52175259)和中国农业大学2115人才工程资助项目。