一、轴向磁通电机的特点与应用
电机按磁通路径方向可分为轴向磁通与径向磁通两类,前者磁通沿轴向流通,后者沿径向传递。轴向磁通电机(Axial Flux Motor, AFM)因磁通路径的轴向分布特性,在空间利用率与能量转换效率上优势显著:轴向叠合结构能更高效利用安装空间,同等功率下体积缩减 20%-30%;磁场路径短且均匀,能量损耗降低 5%-8%,能效普遍提升3~5个百分点,因此被视作电驱技术的未来方向。

2)应用
轴向磁通电机正逐步替代传统径向磁通方案,成为机器人、关节驱动电机及高端电动汽车等高附加值领域的优选驱动方案,广泛应用于无人机(无刷PCB电机用于云台稳定和舵机控制)、工业控制(工业机器人关节驱动、精密装配平台)、新能源与交通(电动汽车转向系统、泵类电机及电动自行车轮毂电机集成PCB控制电路)、具身机器人(机械手、灵巧手等小型驱动装置)、医疗设备(手术机器人微型马达、内窥镜操控)、消费电子(智能手机/相机OIS马达、自动对焦镜头驱动、清洗机)等领域。

二、轴向磁通电机PCB的生产工艺
特点:
轴向磁通电机PCB根据绕组加工方式而设计,绕组加工方式包括两种,线绕式绕组和采用了印刷电路板技术的PCB绕组。
线绕式绕组:线绕式绕组无需定子铁心、由环氧树脂浇注而成,能大幅降低无铁心轴向磁通电机的定子重量与涡流、磁滞损耗,但加工步骤繁琐,绕组形状、尺寸难精准控制,还可能导致绕组盘剧烈跳动,不便于大规模制作。
PCB绕组:PCB 绕组直接印刷在PCB板上,加工精确且适配无铁心轴向磁通电机的扁平需求,无需绕线与环氧固化,线圈形状、架构设计灵活,修改电机性能无需大改动,且绕组安装方便,可直接固定于电机机壳。PCB 绕组直接印刷在 PCB 板上,加工精确且适配无铁心轴向磁通电机的扁平需求,无需绕线与环氧固化,线圈形状、架构设计灵活,修改电机性能无需大改动,且绕组安装方便,可直接固定于电机机壳。
主流的轴向磁通电机由于绕组直接制作在PCB上,可实现更紧密的绕组排列,并能承载更大的电流。 基于此等特点,其PCB通常采用厚铜工艺,以此保障电机高效、可靠运转。

三、迅捷兴制程能力说明
厚铜PCB(≥3OZ)因铜层厚度较高,在加工过程中面临线路蚀刻精度控制、层间压合适配、钻孔质量保障等一系列技术难点。迅捷兴针对厚铜PCB的工艺特性与制造痛点,通过定制化工艺方案、精细化过程管控及核心技术突破,系统化解决厚铜PCB制造全流程中的各类难题,为客户提供稳定可靠的厚铜PCB产品。

1)AFM PCB线路制作
为了尽可能的减少因药水交换造成的侧蚀量偏大,需要用多次快速蚀刻的方式进行解决,随着侧蚀量的增加,迅捷兴采用增加蚀刻补偿系数的方式对侧蚀进行弥补。针对超厚铜(>6OZ),迅捷兴采用正反蚀刻工艺,可以制作出12OZ的超厚铜板。

2)AFM PCB的钻孔
轴向磁通电机PCB具有交叉盲埋孔的设计,采用分层次制作盲孔+多次压合+控深钻孔新工艺,三者相结合实现同层多阶交叉盲埋结构。

3)AFM PCB的层压
随着铜厚的增加,线路间隙较深,在残铜率相同的情况下,需要的树脂填充量需随之增加,迅捷兴使用多张高含胶半固化片来满足填胶的问题;在内层设计时在无铜区或者最终铣掉区域进行铺铜点和铜块增加残铜率减少填胶的压力。


该产品为典型的非重叠集中绕组类型的轴向磁通电机电路板,绕组形状为梯形,能交链磁极产生的大多数磁链,并且绕组系数大。该PCB板有以下几个工艺难点:
(1)该产品有4阶交叉盲埋孔,直接背钻会钻穿其他埋孔,造成短路。
(2)需4次层压,存在尺寸稳定性和变形风险。
(3)盲埋孔孔径为0.4mm,而激光盲孔深度加工能力为 0.2mm,厚径比≤1:1,此板已超能力,无法使用传统激光钻盲孔+电镀填实工艺。
针对此板工艺难点,采用以下方案可以解决:
(1)采用分层次制作盲孔(4盲5埋)+四次压合+选择性4次控深钻孔新工艺,三者相结合实现同层多阶交叉盲埋结构。
(2)多次层压,增大内层芯板曝光预放系数,使用LDI机曝光线路,其他层次曝光使用LDI机自动涨缩模式。
(3)内层埋孔使用压合自填法进行塞孔,减少了磨板对PCB涨缩的影响。