轴向磁通电机为什么又“火”了？ - 行业新闻 - 国际电机磁材展|深圳国际小电机展|深圳国际磁材展深圳国际小电机及磁性材料展览会

自梅赛德斯-奔驰去年11月在广州展出配备轴向磁通电机的Vision One-Eleven概念车后，轴向磁通电机在汽车领域的运用开始备受瞩目。尽管这种电机技术并非初次亮相于乘用车，但近十年来电动汽车行业的迅猛发展为其带来了新的机遇。轴向磁通电机的紧凑体积、轻量化设计以及高效率等特点，使其逐渐受到业界的重视。今年，众多国内外制造商，如卧龙电驱、江特电机、大洋电机以及小米汽车等，均加大了在乘用车轴向磁通电机领域的研发力度。

轴向磁通电机是什么？

轴向磁通电机（Axial Flux Motor），也被称为盘式电机或扁平电机，是一种特殊的电机类型，其磁通方向沿着电机的轴向（即沿电机轴线方向）流动。

在结构上，轴向磁通电机的转子和定子通常以平行的盘状排列，这使得电机整体呈扁平形状，从而能够节省空间；而径向磁通电机则是转子被安装在定子内部，定子包裹着转子。

轴向磁通电机的磁通方向是轴向的，即磁场线从定子的一个磁极出发，穿过转子，然后到达定子的另一个磁极，形成闭合回路。

但轴向磁通电机尽管具备诸多潜力，却未能实现大规模量产。这一困境直至近年来才有所突破，其中YASA公司自2009年成立以来，一直专注于轴向磁通电机的研发。然而，长期以来，YASA的轴向磁通电机主要应用于试验性质的混合动力跑车中，并未能广泛普及。

为什么无法量产？

轴向磁通电机未能实现大规模量产的原因主要有以下几点：

首先，散热问题是一大挑战。与成熟的径向电机相比，轴向电机在运行时，定子齿不仅承载着磁通路径，还会产生大量热量。若散热效果不佳，可能会导致定子材料的绝缘性能下降，进而影响电机的可靠性。

其次，轴向电机的磁场分布相对复杂，容易产生磁场谐波。这要求采用特殊的设计和材料来实现磁场分布的平衡，增加了研发和生产的难度。

此外，轴向电机对转子和定子之间的气隙均匀性要求极高，对零部件的制造精度和装配精度提出了严格的要求。这导致轴向电机的制造成本相比径向电机大幅增加。

同时，由于轴向电机的磁场分布复杂，其控制策略和算法的开发也面临诸多难点。在可靠性、安全性方面，轴向电机与主流的径向电机相比还有待验证。

然而，尽管面临诸多挑战，轴向磁通电机仍具备诸多优势。其体积小、重量轻，轴向长度仅为径向电机的一半左右，体积和重量都更小，同时物料成本可能更低。在生产环节中，铜、铁等材料的用量也相对较低。

在性能方面，轴向电机的高扭矩密度和功率密度相比同规格的径向电机要高出约30%。在能耗方面，轴向电机的效率通常超过96%，在不同功率等级下能耗可以降低15%—20%左右。

谁玩转了轴向磁通电机？

近年来，随着技术的不断进步和市场的逐步认可，轴向磁通电机开始逐渐走向量产。例如，梅赛德斯-奔驰在收购YASA后，宣布将这一技术率先在奔驰AMG.EA纯电平台车型上量产搭载。这标志着轴向磁通电机在量产车型上的应用迈出了重要的一步。

同样的，国内轴向磁通电机领域近年来也是迎来了快速发展，多家企业纷纷涉足这一领域并取得了显著成果。其中，盘毂动力作为全球率先实现轴向磁通电机规模化量产应用的企业，已经在多个商用车领域取得了广泛应用。

据悉，盘毂动力的轴向磁通电机产品已经在纯电大巴、矿用卡车、电动重卡等商用车领域实现了大规模应用。其中，纯电巴士的轴向电机动力系统已经累计销售达到5000套，并在国内50多个城市实现了批量运营，累计安全行驶里程超过了2.5亿公里。

除了盘毂动力外，国内另一家专注轴向电机的公司中豪电动也在商用车领域取得了显著成果。中豪电动的轴向电机功率主要集中在中小功率范围，如官网上展示的60kW混动电机，其效率最高可达95%以上。目前，中豪电动的轴向电机已经在柴油增程器、混动系统、工程机械上装设备电机等领域实现了应用，并受到了市场的广泛认可。

轴向磁通电机的应用场景可不仅仅是在新能源汽车上，它在航空航天、船舶推进、机器人等领域展现出广阔的应用前景。

轴向磁通电机在机器人领域的应用

从机器人产业的发展历程来看，液压驱动、气压驱动和电机驱动是应用最为普遍的三种驱动形式，其中，电机驱动机器人凭借反应速度快，维护更容易，更适合精细地控制动作，系统更节能，商业化速度更快等优势，成为当前最为主流的技术发展路线。

电机驱动机器人采用电机作为核心驱动，通过电机控制器实现对电机的转动方向、速度和运动方式等进行多种模式的控制，目前，高精度工业机器人对关节驱动电机有以下要求：

1、快速性，指电动机从接收指令信号到完成指令所需的时间应尽可能短；

2、起动扭矩惯量比大，即在负载驱动时，机器人关节电机要求具有较大的起动转矩和较小的转动惯量；

3、体积小、质量轻、轴向尺寸短，以便在更有限的空间和载荷内达到更好的应用效果；

4、能够在苛刻的运行条件下工作，能够频繁进行正反向和加减速运动，并能够在短时间内承受过载。

基于此需求，轴向磁通电机比径向磁通电机在机器人领域具备更强的实用价值。首先，轴向磁通电机拥有更高的功率密度和扭矩密度，在同等功率下，轴向磁通电机的体积和重量仅为径向磁通电机的一半左右；而且，更短的轴向长度不仅实现了以前无法实现的轻巧紧凑机器人设计，还延长了机器人电池寿命，降低了能源成本；同时，轴向磁通电机在低转速时也可释放更大的扭矩，同时可以提供更大的推力和更高的响应速度。

目前，轴向磁通电机已经在国内外多个机器人项目中得到应用研究。Genesis Robotics通过轴向磁通电机的紧凑厚度（2cm）来减缓机器人脚与地面接触时关节受到的地面冲击力，取得了良好的效果；在服务机器人领域，日本NIDEC DRIVE TECHNOLOGY利用21mm厚度的轴向电机和高达170W的高输出，支持启动力辅助关节，防止使用者在通过狭窄通道时因关节过大而受伤。

国内轴向磁通电机领域已经取得了显著进展，多家企业纷纷涉足并取得了一定成果。随着技术的不断进步和市场的不断拓展，相信轴向磁通电机将在更多领域实现广泛应用，推动我国制造业向更高水平迈进。

文章来源：今日电机

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