从法拉第圆盘到“性能怪兽”，轴向磁通电机的两百年沉浮与重生

从法拉第圆盘到“性能怪兽"，轴向磁通电机的两百年沉浮与重生

1821年，英国物理学家迈克尔·法拉第为证明电磁感应现象，发明了人类电动机——圆盘式电机。磁力线沿轴向穿过旋转铜盘，那是轴向磁通电机的原始雏形。

然而，在此后长达近两个世纪的时间里，轴向磁通电机始终未能成为主流。径向磁通电机因工艺简单、制造便捷、力学稳定而快速崛起，成为各种动力场景应用的主力。

直到今天，新能源汽车、人形机器人、低空飞行器对电驱动系统轻量化、短轴向、高效率的需求爆发，轴向磁通电机才重新进入人们的视野。被誉为下一代电驱核心技术的轴向磁通电机，正迎来属于自己的时代。

一、起源：法拉第圆盘与两个世纪的“沉寂"

1821年，法拉第发明的圆盘式电动机，其磁场沿轴向穿过旋转铜盘——这正是轴向磁通电机的雏形。1831年，法拉第基于同一原理制成圆盘发电机。

然而，受限于材料、设备和制造工艺，轴向磁通电机长期停留在实验室研究阶段，无法实现批量应用。盘式结构在制造和装配上异常复杂，对加工精度要求近乎苛刻；转子直径更大，高速旋转时永磁体承受的离心力巨大。工程师最终选择了更容易制造、更稳定的径向磁通电机。

这一等，就是将近两百年。

二、重生：YASA与“无轭"革命

改变局面的，是永磁材料和复合材料技术的进步。1999年，第三代轴向磁通电机（双转子结构，如YASA结构）概念被提出。2005年，牛津大学博士生Tim Woolmer为氢能跑车项目开发轴向磁通电机原型。2009年，他创立YASA公司，推动轴向磁通电机商业化。

YASA的核心创新是“无轭、分块电枢"设计。传统电机的铁轭占据了相当大的重量，却几乎不产生动力。YASA将电机设计为“双转子"结构——两个转子夹着一个定子，磁场直接从一侧转子穿过定子进入另一侧转子，不再需要铁轭来“返回"。沉重的铁轭被取消，重量指数级下降，扭矩和功率密度随之飙升。

现代工艺解决了轴向电机百年来的工程难题：碳纤维复合材料抵抗高速旋转的离心力；软磁复合材料使电机摆脱了复杂叠片工艺的限制；直接油冷技术提升了热管理能力。YASA电机重量和体积约为传统径向电机的三分之一。2015年和2016年，搭载YASA电机的赛车连续赢得派克峰国际爬山赛。2021年，YASA被梅赛德斯-奔驰收购。

三、赶超：中国的产业化突破

2026年6月，中国轴向磁通电机迎来里程碑式突破。中国科学院宁波材料技术与工程研究所与盘毂动力联合研发的PGH高性能专用磁钢，实现了磁能积、高温稳定性、力学强度等多项指标的大幅提升。盘毂动力在全球实现轴向磁通电机万台级批量交付。

基于PGH磁钢开发的轴向磁通电机量产产品，有效功率密度达到25.73kWkg，超过《节能与新能源汽车技术路线图3.0》2040年规划目标的42.94%。最高转速突破18000rpm。总成扭矩密度达到293N·mkg，较对标产品提升22%。

目前，盘毂动力轴向磁通电机已落地9大核心产业赛道、超100类终端应用场景，产品销往全球30余个国家及地区。累计销量突破5万台。

四、应用版图：从车轮到天空

轴向磁通电机正在打开的应用版图。

新能源汽车：同等功率下自重减轻约50%，轴向尺寸缩减50%。8米公交车实现10米公交的载客量。有效功率密度25.73kWkg，远超行业规划目标。

人形机器人：高扭矩密度让关节更紧凑有力。总成扭矩密度293N·mkg，较对标产品提升22%，让机器人灵活完成负重、屈伸等高机动动作。

低空飞行器：助力eVTOL实现更优推重比。最高转速突破18000rpm，适配高速巡航与急加速。

工业与农机：推动工业风机、水泵大幅节能。700马力混动拖拉机搭载多台轴向磁通电机。累计落地100余类终端应用场景。

船舶推进：已在中小型船舶中实现应用。

五、未来之路：万亿市场的序章

轴向磁通电机正处在从“小批量"到“规模化"的跃升窗口期。全球轴向磁通电机市场2025年规模约为28.2亿美元，预计2035年将达到88.2亿美元，复合年增长率12.1%。有机构预测，2024年至2031年该市场复合年增长率可达66.7%。

前沿技术正在不断突破：2026年，美国展示了100kW全超导轴向磁通航空电机原型，利用高温超导技术在-253℃下实现近乎零电阻的大电流传输。YASA原型机已实现59kWkg的功率密度。

从法拉第200年前的圆盘，到YASA的无轭革命，再到中国25.73kWkg的量产突破——轴向磁通电机用两个世纪完成了一场从“原理验证"到“产业"的跨越。它正在成为新能源汽车、人形机器人、低空飞行器等新兴产业的“动力底座"，为数万亿级市场提供核心技术支撑。

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