近年来,随着PCB电路板工艺水平的提高衍生出了PCB电机,PCB平面绕组力矩电机利用盘式电机结构结合印制电路技术制成,与传统永磁电机相比具有轴向距离短、体积小、重量轻、可靠性高、在转矩小的情况下依然能保证电机低速平稳运行的优点,因此在生物测量仪、太赫兹光谱仪等时域干涉系统中广泛应用,本文即针对生物测量仪研制项目开展了PCB平面绕组力矩电机及其伺服控制的研究。首先,在对传统盘式永磁电机结构分析的基础上,结合项目需求选取单定子单转子盘式电机结构为研究对象,对电机永磁体转子的参数进行分析设计,选择钕铁硼为永磁体材料,Halbach阵列为永磁体排布方式,通过对磁路分析,确定转子内外径尺寸、永磁体厚度等其他参数;对定子绕组参数进行分析设计,对比传统绕组形状,针对PCB板的利用率及绕组端部损耗问题,提出采用扇形绕组形式,通过对绕组的磁势、磁场等分析计算,得到绕组的覆铜厚度、导条间距以及导体宽度等所需参数。其次,通过对电机的定转子磁密分布、气隙磁密、绕组涡流损耗、负载转矩、绕组电感值等方面进行仿真,验证了所设计电机参数的可行性。通过对绕组电感值的仿真分析可知绕组电感值较小,可能会引起电流断续及电机转动脉动大等问题,不利于电机控制,为了解决此问题,提出采用在三相绕组处串联电感的方法对电感进行补偿。论文采用了FOC控制算法,使用速度电流双闭环控制,将STM32作为主控芯片研究了PCB平面绕组力矩电机的伺服控制系统。最后,制作PCB平面绕组力矩电机样机,对样机的相电感值进行测试,实验结果与仿真结果具有良好的一致性。搭建PCB平面绕组力矩电机的伺服控制系统,对电机绕组串入电感前后的相电流波形进行对比,得出采用串接电感的方法大幅改善了相电流断续问题;对电机的速度及输出转矩进行了检测,实验证明该电机及其伺服控制系统能够满足生物测量仪项目的需求。