轴向磁通电机(盘式电机)是磁通路径与转轴平行的创新电机,核心优势显著。相比传统径向磁通电机,同等功率下其重量、轴向尺寸可减半,高效区间覆盖超 90%,扭矩密度和功率密度大幅提升,转矩与转子直径立方成正比,相同材料与转速下扭矩可提升 4 倍,如 YASA 轴向磁通电机功率密度达 14.9kW/kg,是传统径向电机的 4 倍。设计灵活,可通过定转子不同组合(单定子 / 单转子、单定子 / 双转子等四种结构)适配多场景,适用于电动飞行器、电动汽车、机器人关节等,尤其契合人形机器人执行器对小体积、高转矩的需求,特斯拉 Optimus 需 28 个执行器,轴向磁通电机是理想方案。目前国内盘毂动力已实现规模化量产,功率密度达 21kW/kg,功率覆盖 63W-900kW,海外有 YASA、MAGNAX 等企业布局。
⠀
- 制造精度要求高:平面气隙结构对装配精度敏感,微米级偏差会改变气隙长度,导致磁通分布异常、振动噪音,增加轴承负荷,且三维磁场结构难用传统叠片工艺,制约批量生产。
- 散热难度大:夹层结构使中间定子或转子散热受阻,高比功率导致热容量低,转子永磁体易过热退磁,影响性能与寿命。
- 成本与应力问题:材料特殊、制造复杂,量产成本较高;大半径转子高速旋转时离心力大,机械应力集中,对结构稳定性要求高。
- 材料与工艺创新:软磁复合材料(SMC)具各向同性磁性,支持 3D 磁通设计与 3D 打印,小象电机用其使定子一致性提升 15%,良品率超 96%;PCB 定子无铁芯设计,减重减容 50%,降低损耗,提升可靠性。
- 结构优化:无铁芯设计拆分定子为模块,单齿绕线简化工艺,结合冷却通道提升效率;扁平线绕组槽填充率提高 20%-30%,增强磁场与散热,适配高速高频工况。
- 散热技术升级:定子分段、转子通风孔优化,嵌入导热材料;液冷通道、碳纳米管(提升导热性)、相变材料(吸热缓冲)等应用,强化热管理。
- 推荐企业:卧龙电驱(电机龙头,布局机器人领域,有轴向磁通电机散热、结构优化专利);信质集团(具备大尺寸轴向磁通电机研发能力,新设子公司布局机器人核心部件);东睦股份(MIM 工艺龙头,子公司小象电动建轴向磁通电机生产线,2024 年相关收入 154.23 万元);易德龙(联合高校组建创新联合体,攻关 PCB 定子磁通电机技术)。
- 市场潜力:人形机器人领域,若产量达 1000 万台、轴向磁通电机份额 50%,市场空间可达 700 亿元;还可应用于新能源汽车(如法拉利、梅赛德斯用 YASA 电机)、航空(飞机电机市场 2027 年将达 129 亿美元)、风电等领域,轮边驱动与轮毂电机应用也有望突破。
轴向磁通电机规模化生产不及预期、厂商送样进展缓慢、人形机器人与乘用车商用推进滞后。