Разработка встраиваемых электродвигателей на базе PCB-статоров
Индивидуальная разработка электродвигателя — вместо компромиссов с готовыми решениями.
Мы проектируем привод под ваши габариты и требования с нуля, избавляя от необходимости адаптировать конструкцию изделия под чужой двигатель
Мы проектируем привод под ваши габариты и требования с нуля, избавляя от необходимости адаптировать конструкцию изделия под чужой двигатель
Мы меняем подход к проектированию:
электрическая машина разрабатывается под задачи и габариты вашего устройства, а не наоборот.
Технология PCB-статоров (Printed Circuit Board Stator) представляет собой альтернативу классическим статорам электрических машин, где традиционная медная обмотка, уложенная в пазы сердечника из электротехнической стали, заменяется однослойной или многослойной печатной платой с вытравленными медными проводниками (дорожками).
Сочетание отсутствия сердечника и архитектуры ротора на постоянных магнитах с аксиальным магнитным потоком формирует класс электрических машин с высокой удельной мощностью.
Сочетание отсутствия сердечника и архитектуры ротора на постоянных магнитах с аксиальным магнитным потоком формирует класс электрических машин с высокой удельной мощностью.
Преимущества и особенности технологии
- Нулевой Cogging TorqueОбеспечивает прецизионное позиционирование на малых оборотах и сверхплавный ход без вибраций
- Массогабаритные показателиСнижение толщины статора до 0.8–2 мм и общего веса привода
- Повторяемость и надежностьПроизводственный допуск геометрии обмотки задаётся точностью фотошаблона, а не квалификацией оператора намотки
- ТехнологичностьРазработка сводится к проектированию PCB в CAD и выдаче стандартных Gerber / ODB++ файлов на любой завод по производству печатных плат
- МасштабированиеУвеличение мощности привода путем установки дополнительных статоров без критического увеличения габаритов конечного изделия, возожность реализации нескольких исполнений в одном корпусе
- Сроки разработкиВремя цикла разработки нового варианта обмотки ограничено сроком изготовления PCB (3–10 рабочих дней), а не переоснасткой намоточного оборудования
- Электрические параметрыОчень низкая индуктивность фаз статора (высокая полоса пропускания токового контура), симметрия фаз и стабильность электрических параметров
- Механические характеристикиОтсутствие каркаса, лаковой изоляции — снижение массы статорного узла на 20–40% относительно обмоточного аналога сопоставимого диаметра,
отсутствие деформации/просадки витков при вибрационных и ударных нагрузках - Тепловые характеристикиУдельная площадь рассеивания выше за счёт плоской геометрии, равномерность температурного поля по окружности статора
Ограничения
- Ограничение по плотности токаТехнология в текущем состоянии наиболее конкурентоспособна в диапазоне мощностей от единиц до сотен Ватт
- Требования к системе управленияНизкая индуктивность обмотки требует повышенной частоты ШИМ драйвера для поддержания приемлемой пульсации тока
- Магнитные цепиОтсутствие электротехнической стали в статоре требует применения магнитов с более высокой энергетической плотностью (NdFeB высоких марок, N45–N52)
Разработка
Проектируем электродвигатели на основе печатных плат под заданные габариты и требования вашего технического задания. Разработка ведётся индивидуально под конкретное изделие — от расчёта до передачи готовой конструкторской документации.
Как выполняется разработка
Формирование
требований
требований
Вы определяете параметры электрической машины, необходимые для вашего изделия: габаритные и посадочные размеры, требуемый момент и/или мощность, диапазон скоростей, напряжение питания, условия эксплуатации (температура, вибрация, ресурс) и другие ограничения, значимые для вашего проекта.
Расчёт и оценка
реализуемости
реализуемости
На основе полученных требований выполняем электромагнитный и тепловой расчёт. Определяем, достижимы ли заданные характеристики в указанных габаритах, и при необходимости предлагаем варианты компоновки. Также выбираем конфигурацию магнитной системы ротора с конкретными характеристиками постоянных магнитов. По итогам расчёта даём заключение о технической реализуемости проекта.
Разработка и изготовление прототипов
Проектирование печатных плат с учетом специфических требований к токовым нагрузкам и соблюдением технологических допусков PCB-производства. Заказываем изготовление партии прототипов для последующих испытаний.
Испытания
Проводим тестирование прототипов на соответствие параметрам технического задания: электромагнитные характеристики, тепловой режим, механические параметры. Результаты испытаний оформляются актом, который подписывается обеими сторонами.
Передача документации
После подтверждения соответствия характеристик передаём заказчику комплект конструкторской документации (КД), необходимый для производства мотора. Условия использования разработки оформляются лицензионным договором.
Что вы получаете
- Заключение о реализуемости встраиваемой электрической машины в заданных габаритах до начала инвестиций в производство01
- Проверенные испытаниями прототипы, подтверждающие заявленные характеристики02
- Полный комплект конструкторской документации для запуска серийного производства03
- Юридически оформленные права на использование разработки04
Производство
После получения комплекта конструкторской документации вы можете организовать производство PCB-моторов самостоятельно — без дальнейшего участия разработчика в процессе изготовления. Такой подход актуален компаниям, планирующим серийный выпуск изделия и заинтересованным в независимости от подрядчика на производственном этапе
Преимущества данного подхода
Комплект переданной КД содержит все данные, необходимые для запуска производства: Gerber-файлы статора, чертежи сборки, спецификацию компонентов (магниты, подшипниковый узел, датчики), требования к материалам и техпроцессу. Вы можете размещать заказ на изготовление плат-статоров на любом подходящем PCB-производстве и самостоятельно организовать финальную сборку мотора — либо на собственных мощностях, либо через контрактного производителя.
-
ЭкономическиеОтсутствие наценки подрядчика за организацию производства и логистику
Возможность выбрать наиболее выгодного поставщика из множества доступных на рынке
Прямой контроль над себестоимостью на каждом этапе цепочки поставок
Гибкость в переговорах об объёмах и сроках с фабрикой -
ОперационныеПолная независимость от графика и загруженности стороннего подрядчика
Возможность интегрировать производство мотора в общий производственный цикл своего изделия
Прямой контроль сроков поставки и возможность оперативно реагировать на изменения плана производства
Свобода в выборе и смене поставщика без согласования с разработчиком -
СтратегическиеСнижение зависимости от одного поставщика электродвигателей
Владение производственной компетенцией внутри компании в части электрических машин
Возможность самостоятельно вносить мелкие технологические корректировки в рамках переданной документации
Применение
Инновационные технологии для робототехники, беспилотников, медицины и прецизионного оборудования, где важен каждый грамм и миллиметр пространства.
Шарнирные приводы роботов: тонкий профиль позволяет встраивать двигатели непосредственно в суставы, уменьшая общие габариты манипуляторов.
Медицинские и промышленные экзоскелеты: низкий вес снижает нагрузку на пользователя, а высокая динамика обеспечивает мгновенную и плавную реакцию на движения оператора.
Коллаборативные роботы (коботы): беспазовая конструкция статора обеспечивает идеальную плавность хода на малых скоростях, что критично для безопасного взаимодействия человека и робота на конвейере.
Медицинские и промышленные экзоскелеты: низкий вес снижает нагрузку на пользователя, а высокая динамика обеспечивает мгновенную и плавную реакцию на движения оператора.
Коллаборативные роботы (коботы): беспазовая конструкция статора обеспечивает идеальную плавность хода на малых скоростях, что критично для безопасного взаимодействия человека и робота на конвейере.
Электроприводы для дронов: интеграция плоских статоров прямо в конструкцию рамы или пропеллера.
Системы стабилизации (подвесы камер и лидаров): мгновенный отклик на управляющие сигналы и отсутствие вибраций от зубцов позволяют получать идеально стабильное изображение даже при резких маневрах.
Бортовая механика: приводы закрылков, клапанов и насосов в условиях жестких ограничений по объему.
Системы стабилизации (подвесы камер и лидаров): мгновенный отклик на управляющие сигналы и отсутствие вибраций от зубцов позволяют получать идеально стабильное изображение даже при резких маневрах.
Бортовая механика: приводы закрылков, клапанов и насосов в условиях жестких ограничений по объему.
Хирургические роботы: высокая точность позиционирования скальпеля или инструментов позволяет проводить операции с высокой точностью.
Активируемые протезы конечностей: компактность и мощность моторов позволяют создавать легкие, незаметные и функциональные бионические протезы рук и ног.
Лабораторные анализаторы и центрифуги: высокая скорость разгона и торможения, а также стабильность вращения при малых массах ротора.
Активируемые протезы конечностей: компактность и мощность моторов позволяют создавать легкие, незаметные и функциональные бионические протезы рук и ног.
Лабораторные анализаторы и центрифуги: высокая скорость разгона и торможения, а также стабильность вращения при малых массах ротора.
Создание сверхтихих и энергоэффективных вентиляторов, эксгаустеров и насосов.
Соответствие строгим экологическим стандартам за счет снижения потерь электроэнергии и уменьшения габаритов компрессоров.
Соответствие строгим экологическим стандартам за счет снижения потерь электроэнергии и уменьшения габаритов компрессоров.
Интеграция компактных моторов в циркуляционные, дозирующие и химические насосы.
Использование взрывозащищенных конфигураций (например, для перекачки водорода или природного газа) благодаря отсутствию искрения и высокой симметрии обмоток.
Использование взрывозащищенных конфигураций (например, для перекачки водорода или природного газа) благодаря отсутствию искрения и высокой симметрии обмоток.
Высокопроизводительные пылесосы, посудомоечные машины, кухонные комбайны и малошумные бытовые вентиляторы, где важна долговечность и малый уровень вибраций.
Приводы для беспилотных подводных аппаратов (телеуправляемых подводных аппаратов и автономных необитаемых подводных аппаратов), где важна защита от коррозии, минимальный вес и герметичность компоновки.
Генераторы для ветрогенераторов малой мощности
Прототипы и испытания
Мы сознательно не производим серийную линейку моторов, потому что приняли модель, в которой каждый привод проектируется под конкретное изделие — его габариты, режимы нагрузки и условия эксплуатации.
Прототипы на этой странице — результат отработки методологии расчёта и производства на реальном железе. Каждый из них решал конкретную инженерную задачу: подтвердить электромагнитный расчёт, проверить тепловой режим, оценить механическую прочность конструкции.
Прототипы на этой странице — результат отработки методологии расчёта и производства на реальном железе. Каждый из них решал конкретную инженерную задачу: подтвердить электромагнитный расчёт, проверить тепловой режим, оценить механическую прочность конструкции.
О нас
PCBDRIVE — инженерный стартап, специализирующийся на проектировании электрических машин на базе PCB-статоров.
Мы работаем на стыке электромеханики и производства печатных плат — направлении, которое только формируется как самостоятельная технологическая ниша. Наша цель — развить рынок разработки компактных и надежных электроприводов нового поколения
Мы работаем на стыке электромеханики и производства печатных плат — направлении, которое только формируется как самостоятельная технологическая ниша. Наша цель — развить рынок разработки компактных и надежных электроприводов нового поколения
Обсудим ваш проект
Готовы обсудить ваш проект? Опишите требования — рассчитаем возможность реализации и предложим оптимальную конструкцию
calc4drive@yandex.ru
Санкт-Петербург, Россия
FAQs
Технология
В классическом статоре медный провод наматывается вручную или на станке вокруг сердечника из электротехнической стали. В PCB-статоре обмотка выполнена в виде печатных проводников на плате — как дорожки в обычной электронике. Это исключает человеческий фактор при намотке и позволяет делать статор значительно тоньше.
От 0.8 до 2 мм в зависимости от требуемой мощности, количества слоев печатной платы и толщины медного покрытия.
Расчетная максимальная мощность PCB мотора с естественным охлаждением лежит в пределах нескольких сотен Ватт, крутящий момент зависит от конфигурации магнитов и количества полюсов и определяется для конкретного применения
Это паразитный момент, возникающий из-за взаимодействия магнитов ротора с зубцами сердечника статора. В PCB-статоре сердечник отсутствует, поэтому этот эффект близок к нулю — двигатель работает плавнее, без рывков на низких оборотах.
Технология оптимальна для аксиальных синхронных двигателей с постоянными магнитами (PMSM) и бесколлекторных двигателей постоянного тока (BLDC), где магнитный поток направлен вдоль оси вращения. В настоящее время выполняется работы по реализации аксиального асинхронного двигателя
В зависимости от требований к температурному режиму и токовым нагрузкам — от стандартного FR4 до специализированных высокотемпературных и теплопроводных материалов. Выбор материала — часть технического расчета
Разработка и проектирование
С получения от вас исходных данных: габариты, требуемая мощность/момент, напряжение питания, условия эксплуатации (температура, вибрации, влажность), желаемый бюджет и сроки. На основе этого делаем предварительную оценку реализуемости.
Зависит от сложности: от предварительного расчета за несколько дней до полного цикла с производственной документацией за несколько недель. Точный срок называем после получения технического задания.
Можно прийти с общей идеей — поможем сформулировать техническое задание на основе вашей задачи и области применения.
Используем специализированное ПО для электромагнитного моделирования и проектирования печатных плат, соответствующее промышленным стандартам. Детали стека — по запросу под NDA.
Файлы для производства печатных плат (Gerber/ODB++), спецификация (BOM), сборочные чертежи.
Да, адаптация существующих решений под PCB-статор — один из вариантов работы, если у вас уже есть готовый продукт с ограничениями по классической конструкции
Обсуждаем корректировки на любом этапе — но чем раньше зафиксированы ключевые параметры (габариты, мощность), тем меньше стоимость и сроки доработок.
Производство
На любом предприятии, выпускающем печатные платы и работающем со стандартными форматами Gerber / ODB++. Вы не привязаны к нам как к единственному подрядчику.
Да, можем порекомендовать проверенные фабрики под конкретные требования (толщина меди, температурный класс, объем партии), но выбор всегда остается за вами.
Мы работаем как с единичными прототипами, так и с серийным производством. Минимальный тираж определяется требованиями конкретного производителя печатных плат, а не нашими ограничениями.
Стоимость зависит от количества слоев, толщины меди, материала платы и объема партии — рассчитывается индивидуально после утверждения конструкции. Для средней партии стоимость одного статора, как правило, не превышает нескольких сотен рублей
Да, это стандартный подход: прототип → тестовая партия → серийное производство, с возможностью распределять объемы между разными заводами.
Коммерческие условия
Стоимость зависит от сложности проекта и объема требуемых работ (только расчет, полный цикл разработки, адаптация существующей конструкции). Присылайте параметры проекта — дадим предварительную оценку.
Да, договор и, при необходимости, соглашение о неразглашении (NDA) — часть стандартного процесса перед началом работ.
Вся конструкторская документация передается заказчику в полном объеме. Вы можете использовать её без ограничений, включая передачу на производство любому подрядчику.
У нас есть патент на топологию проводников печатной платы, обеспечивающую формирование симметричной трехфазной обмотки. Если статор для вашего проекта выполняется по этой запатентованной топологии, заключается лицензионный договор на её использование — отдельно от договора на разработку. Условия лицензии обсуждаются индивидуально в рамках проекта.
Применение и совместимость
Список на сайте — не ограничение, а примеры отраслей. Пришлите параметры вашего устройства — оценим применимость индивидуально.
Да, при правильном выборе материала платы и конструктивных решений. Условия эксплуатации — один из ключевых параметров, которые мы учитываем при расчете.
Готовы разрабатывать решения под требования взрывозащищенного и медицинского оборудования и проходить необходимую сертификацию совместно с вами. Расскажите о применимых стандартах и требованиях к вашему изделию — обсудим, как встроить их в процесс разработки.
