微特电机在各种工业设备中扮演着重要的角色,起着动力供给的作用。永磁直流有刷空心杯电机作为微特电机,与传统电机相比其突出特点在于无铁芯、耗能低、体积小、重量轻、控制简单,采用电刷换向成本较低,使得这类电机在生产生活以及国防领域中有广阔的市场。目前空心杯电机已在智能制造、医疗器械、物流运输、军用装甲、太空勘测、民用交通等领域广泛应用。本文以企业实际需求和工程应用背景为牵引,以适用于镜头调焦的永磁直流有刷空心杯电机为目标。采用场路结合法,进行理论分析与模型模拟分析的耦合。同时,在Ansys内的多平台上实现多物理场之间的耦合,完成全流程电机设计与仿真。设计一款满足输出指标与多物理场性能要求的耐热、抗应变、适合作为镜头调焦的永磁直流有刷空心杯电机。整个研究过程主要分为以下几项。首先,根据应用场景与技术要求,阐述电机的设计流程,确定主要技术指标,选择场路结合法为设计方法,计算电机内主要部件尺寸与功能参数,简化电机磁路等效分析,选定绕组绕制方式。根据材料属性在磁场中的作用,选取各部分的材料。其次,据预设电机参数,建立平面模型,搭建驱动电路,仿真出电机静态磁场、瞬态负载与瞬态空载运行的磁力线轨迹、气隙磁密分布、输出转矩、反电势、铜损,据此调整材料、尺寸、电枢元件跨距,辅以图表数据分析,并通过磁路计算核验电磁参数,改善电磁性能,以达到额定输出功能参数。与技术指标最低要求相比,输出转矩有所提高。将电磁场的分析结果耦合至机械应力场、热场,从根源分析电机的振动应变、形变的主要作用力,剖析电机运行时热源与空间其他物体的接触方式,理解电机热交换的形式。建立三维模型,分别模拟应力作用与热量交换,对应变、形变及温升进行合理性分析,确保电机不易形变,可耐受75℃高温正常运转。最后,剖析空心杯电枢的绕制方式。区别于不能突显空心杯绕制方式的二维仿真,采用三维模型对不同绕制方式的空心杯做热损耗性能分析与优化,选用菱形缠绕方式的绕组,与一般叠绕组相比,热损耗有所降低。本文侧重于电机本体设计,在设计上追根溯源,对多物理场中的性能表现,通过原理分析,平衡取舍设计指标与参数。优化后的输出转矩有所提高,热损耗有一定程度地降低,作为相机镜头调焦电机具有一定的实用价值。