PCB电机（Printed Circuit Board Motor）是对采用PCB技术制作定子的电机统称。PCB绕线定子已成为替代传统线圈绕组的可行性方案，适用于轴向磁通电机、直线电机和平面电机。

传统电机定子的绕线加工，流程分为四个关键环节：绕线、嵌线、线圈灌封、环氧固化。

与传统电机定子绕线不同，PCB定子在EDA软件里完成绕线与层间互联设计，就可以导出Gerber文件交付给PCB工厂进行加工。PCB定子加工时，首先在覆铜板上蚀刻出来每层的线路，之后再添加PP半固化片进行压合，压合完成之后再做外层钻孔，镀孔，表面处理和成型等工序。受益于PCB产线成熟的加工工艺和设备，生产出来的PCB定子在参数一致性，表面平整度，机械强度等各方面参数都优于传统电机定子。下游客户收到PCB定子之后可以直接进行总装，省去了大量的手工作业环节。

轴向磁通电机的PCB定子

直线电机的PCB定子

平面电机的PCB定子

通过PCB工艺制作的定子，能够实现更紧凑的结构设计，使整个电机更轻薄。PCB的精密制造工艺可显著提升电机绕线精度，实现更加灵活的绕线方式，进而提升效率，降低噪声。

传统绕线定子与明阳电路设计的PCB定子

在传统认知中，PCB 电机多应用于计算机硬盘驱动器（HDD）、小型风扇、精密仪器散热模块等低速、小功率场景。

但随着多层厚铜PCB、宽禁带半导体驱动技术、软磁复合材料（SMC）等技术的迭代发展，已经可以逐步解决曾经阻碍PCB电机发展的各种技术难题。PCB电机的应用已逐步向更高功率、工况更复杂的机器人、航空电机、泵以及电动汽车等领域拓展。

与传统电机相比PCB电机具有显著优势，主要体现在以下方面：

结构轻量化与紧凑性

• 重量减轻：PCB定子无铁芯时，重量比传统电机减轻 30%~50%。

• 轴向长度压缩：轴向磁通设计使电机轴向长度减少 40%以上，如下图应用于电动汽车水泵的PCB电机轴向长度从24.4mm降至14.4mm。

传统汽车水泵与PCB电机汽车水泵

图源：Design for Loss Reduction in a Compact AFPM Electric Water Pump with a PCB Motor. Energies 2025, 18,2538. 

• 空间利用率高：适合如无人机、机器人关节等对安装空间敏感的场景。

高效率与低噪音

• 无铁心损耗：定子无铁芯时，消除磁滞与涡流损耗，提升效率。

• 低铜损：PCB定子可以灵活实现各种绕组图案，如集中式绕组，分布式绕组或利兹线绕组，可以大大减少电机端部尺寸。同时通过灵活调整导体线宽和拓扑结构。

  如下图中，不同绕组拓扑的PCB定子示意图：

  a) 重叠式波绕组（并联支路）。
  b) 非重叠式同心波绕组（径向出线）。
  c) 重叠式同心波绕组（径向出线）。
  d) 重叠式同心波绕组单相绕组在PCB的顶层与底层分布。

  
  

不同拓扑结构的PCB定子

图源：A Comparative Analysis of Wave Winding Topologies and Performance Characteristics in Ultra-thin Printed Circuit Board Axial-Flux Permanent Magnet Machine. IET Electric Power Applications.

• 零齿槽转矩：无铁芯结构加上FR-4的磁导率与空气相近，因而几乎不会产生电磁齿槽转矩，消除齿槽效应，电机运行更平稳，噪声更低。适合半导体、医疗设备等对噪声敏感的场景。

功率密度高与高伺服性能

• 高功率密度：PCB电机定子的核心是 “多层PCB板”，通过光刻工艺将导电铜箔直接印制在PCB板上，形成 “平面绕组”，层间铜满率可达到 60-75%，可以实现更高的功率密度。

• 转矩波动小 ：PCB定子可显著降低电机反电动势中的谐波分量，可以显著减少转矩波动（Torque Ripple）。

• 动态响应快：PCB电机无铁心时没有齿槽效应，因此可以实现毫秒级动态响应，适合需要快速启停的工况。

可靠性与热管理

• 抗震性强：PCB定子的线圈被环氧树脂和玻纤布固化在PCB中，没有松散的圆线、槽楔、绑带。因此整体性更强，抗机械振动能力优于绕线电机。

• 寿命长：PCB定子由用铜、玻璃纤维布和环氧树脂等构成，材料的热膨胀系数经过匹配，在温度变化时，整个定子板能够像一块均质板材一样协同膨胀收缩，极大降低了热应力，显著提升了长期循环寿命下的可靠性。

• 直接冷却：PCB定子可以将防护面100%泡在油或水里，支持油冷或液冷，传统电机机壳加水套之后与液体的接触面积小。
  

制造与成本优势

• 设计灵活：PCB定子打样周期短，可根据研发需求快速修改绕组拓扑，无需开模，可以降低前期投入，缩短研发周期。

• 量产成本低：通过PCB工艺可以大规模自动化生产，对于电机厂来说，无需追加绕线机、嵌线台等专用设备，即可实现大规模自动化生产，突破批量瓶颈。同时PCB 定子“一体成型、即插即用”，大大减少了电机的组装工序和人工成本，综合成本更具优势。

针对PCB定子电机，明阳电路可提供从参数计算，绕组设计，损耗计算，有限元分析到生产制造的一站式服务。

明阳电路从2020年就开始进行PCB定子的生产研发工作，在5年的时间里完成了PCB定子从研发打样到大规模批量生产的挑战，积累了大量的生产经验。

明阳电路九江生产基地

为了进一步提高PCB定子的生产良率，压缩生产周期。明阳电路结合PCB定子的产品特点，从线路蚀刻、压合、钻孔、填孔、阻焊、检测和测试等各个环节，研发定制了各种专业生产设备并建立起来全流程的工艺和品质管控体系。

Burkle压合系统

可满足6-10oz厚铜压合填胶

为了进一步满足客户的需求，明阳电路组建了完整的PCB电机设计团队，可为客户提供PCB定子方案设计、电磁仿真、热仿真与测试和PCB设计服务。

PCB电机仿真

明阳电路“设计-制造-研发”三位一体的专业团队，可为全球客户提供从PCB定子方案设计到生产制造的全套服务。目前已经的PCB定子产品已经覆盖机器人关节、汽车水泵、风机、发电机等多个产品类型。

机器人肘关节PCB定子

直径68.6mm 功率200w 转速 7200rpm

机器人指关节PCB定子

直径19mm  转速 3600rpm

风能发电机PCB定子

功率500w 直径250mm  转速500rpm

如您有任何PCB电机需求，发送邮件到salesteam@sunshinepcbmall.com，我们会在收到邮件的第一时间与您联系。