高功率密度驱动的新路径：轴向磁通电机的技术特性与适用场景分析

旺材电机与电控02-04

轴向磁通电机近年来，电动汽车、航空航天及高端工业驱动系统对高功率密度与紧凑化设计的诉求不断提升，轴向磁通电机凭借其独特的结构优势，再次成为研究与工程应用的热点。轴向磁通电机，亦称盘式电机或圆盘电机，其气隙呈平面型，磁场沿轴向分布，具有结构紧凑、体积小、重量轻及转矩密度高等特点。和目前主流的径向磁通电机相比，轴向磁通电机的定子、转子呈盘状平行排列，在结构上天然具备更大的直径尺寸。盘式电机特点1）外形...

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machines)。3）盘式电机的工作原理与柱式电机相同。盘式电机结构盘式电机有单盘、双盘、复合盘等多种构型。在传统电机结构中，定子在外围，转子在中间旋转，见下右图，定子与转子之间的间隙为柱面，见下左图，图中半透明的柱面即为气隙面，磁力线垂直于气隙面，与所在点直径方向平行，称为径向气隙磁通。在多数盘式结构电机中，定子与转子都呈盘型结构，两者间的气隙是与电机转轴垂直的平面，下左图是该气隙平面，用半透明表示该气隙面。磁力线垂直于气隙面，与转轴方向平行，称为轴向气隙磁通。单一盘式结构单一盘式结构简单，要解决轴向力不平衡问题，转矩密度不是很大，多用于小型发电机或教学演示装置，工业驱动领域应用较少。中间转子-双定子结构(S-R-S)当前工程应用中最主流的构型。中间转子结构是带磁钢的转子盘，安装在正中间，两端设置定子绕组铁芯。转矩密度上升了，左右两侧铁芯的磁拉力可以相互抵消的，解决了不平衡轴向力的问题，该结构广泛应用于高性能驱动电机，尤其适合对可靠性与热稳定性要求严苛的场景。中间转子结构定子和转子的装配比较容易实现高精度定位，图示的一个案例，定子通过焊接直接和机壳地盘相连。和中间转子结构相对应的是中间定子结构，也叫内定子结构。这种结构两个转子盘在外面，定子在里面。中间定子-双转子结构(R-S-R)中间定子结构也是双气隙，也能实现轴向力的平衡，但这种平衡是体现在转子轴上的，单个转子盘本身还是受到单边力的，因此要仔细计算转子盘的轴向绕度变形量，不要出现大的气隙厚度不均匀现象。该结构的优势在于便于实现无铁芯或薄铁芯绕组设计，降低涡流损耗，适用于高速、低惯量应用场景。然而，其定子装配难度较高，且因绕组被夹在两转子之间，散热条件较差，常需额外设计内部冷却风道或液冷通道。多盘复合结构多盘复合结构实际上就是中间定子结构和中间转子结构的轴向叠加，这种结构能够提供很大的转矩密度，但装配和设计非常复杂，一般不常用。目前多见于特种装备或实验样机，尚未大规模商业化。盘式电机应用场景在新能源汽车领域，轴向磁通电机凭借“小、轻、薄、高效”的特点，正在成为动力系统的技术革新方向。目前小米SU7、小鹏MONA M03等车型已开始采用轴向磁通电机技术，比亚迪、蔚来等车企也在积极布局。低空经济领域，eVTOL（电动垂直起降飞行器）对电机功率密度有严苛要求，而轴向磁通电机功率密度可超8kW/kg，完美契合电动航空器的轻量化需求。卧龙电驱2024年公开的轴向磁通电机专利通过定子齿分段设计，将功率密度提升至7.5kW/kg，振动降低40%，噪音减少30%，直接对标航空巨头赛峰ENGINeUS系列。在人形机器人领域，轴向磁通电机的高扭矩密度特性使其成为机器人关节的理想选择，特别是下肢关节需要瞬时高扭矩、耐冲击的应用场景。高工机器人产业研究所预测，2030年人形机器人全球销量将达34万台，对应电机市场规模达4000亿元。据QYResearch研究数据，2030年全球轴向磁通电机市场规模将扩张至144.8亿美元，年复合增长率高达73.5%。 预计2026年新能源车用轴向磁通电机装机量将突破800万台，市场规模快速扩大。从新能源汽车到航空航天，从工业机器人到精密医疗器械，轴向磁通电机的应用前景正在不断拓宽。这一技术正在推动整个电驱动行业向更高效、更紧凑的方向发展。来源：低空经济等网络公开信息。","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko; 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