軸向磁通電機
關注創建者：EDC電驅未來 創建時間：2021-07-16
軸向磁通電機的視頻教程
軸向磁通電機的實例教程
未來十年，電動汽車電機領域正醞釀巨變。從軸向磁通電機的“扁平革命”，到輪轂電機的突破嘗試，技術創新持續涌現。磁性材料戰場更是硝煙彌漫，稀土依賴與無磁體設計的博弈牽動全局。
這場融合技術突破與材料革新的浪潮，將重塑市場格局，也帶來無數未知機遇。本文帶你看透十年趨勢，解碼電機產業的現在與未來。
一、軸向磁通電機：引領電機技術的“扁平革命”
在電機技術領域，一場靜悄悄的“扁平化革命”正在興起，軸向磁通電機以其獨特的磁場路徑設計，正成為新能源汽車、高端機器人等領域的顛覆性技術。
1、軸向磁通電機的顛覆性優勢
軸向磁通電機將傳統圓柱形電機“壓扁”成圓盤狀，磁通方向平行于旋轉軸，沿軸向穿越定子和轉子構成的平面氣隙。這種設計帶來顯著優勢：
1）.空間魔術師：扁平化設計大幅縮減軸向尺寸與重量，功率密度顯著超越傳統電機，成為集成化系統的理想選擇。
2）.扭矩之王：更大的等效作用直徑使其在相同電磁負荷下能爆發更高扭矩，特別適合直驅應用。
3）.能效標桿：磁通路徑短且直，鐵損降低，部分先進設計效率突破96%。
4）.材料革新：碳纖維復合材料轉子、高導熱絕緣材料廣泛應用，抑制渦流損耗。
2、現實挑戰與應用場景
盡管軸向磁通電機優勢顯著，但也面臨熱管理難題和成本壁壘。緊湊結構導致散熱路徑復雜，需依賴先進冷卻方案。精密制造和特殊材料推高成本，量產普及仍需突破。其應用場景廣泛，包括新能源汽車的輪轂/輪邊電機、高端裝備的機器人關節、無人機推進系統，以及風力發電的直驅風機。
3、徑向磁通電機的堅守與優化
徑向磁通電機作為當前主流，磁場路徑垂直于旋轉軸，沿徑向穿過定轉子間的環形氣隙。其優勢在于工藝成熟、散熱良好、成本低廉和可靠性高，廣泛應用于工業設備、經濟型電動汽車和消費電器。
展開 新能源汽車用軸向磁通電機設計與分析！
本文研究的軸向磁通永磁同步電機用于純電動客車，針對該電機的工作特點及設計指標，從永磁電機定子、繞組、永磁體結構等方面進行分析，采用Ansys/Maxwell有限元分析軟件建立了該電機的三維有限元分析模型，對其電磁特性進行了分析。根據設計參數制作出樣機，并進行試驗，結果表明：該電機的設計方案合理，電機各項性能滿足設計要求。
1 軸向磁通電機結構介紹
軸向磁通永磁同步電機因其具有軸向的磁通方向，從而決定了其結構不同于普通的徑向電機，軸向磁通電機具有小體積、低噪音、高轉速、高功率密度、優良的散熱性能等諸多優點。軸向磁通電機結構簡圖如圖1所示。
展開 本文研究的軸向磁通永磁同步電機用于純電動客車，針對該電機的工作特點及設計指標，從永磁電機定子、繞組、永磁體結構等方面進行分析，采用Ansys/Maxwell有限元分析軟件建立了該電機的三維有限元分析模型，對其電磁特性進行了分析。根據設計參數制作出樣機，并進行試驗，結果表明：該電機的設計方案合理，電機各項性能滿足設計要求。
1 軸向磁通電機結構介紹
軸向磁通永磁同步電機因其具有軸向的磁通方向，從而決定了其結構不同于普通的徑向電機，軸向磁通電機具有小體積、低噪音、高轉速、高功率密度、優良的散熱性能等諸多優點。軸向磁通電機結構簡圖如圖1所示。
圖1 盤式電機典型結構
軸向磁通永磁同步電機根據轉子數量、相對位置及主磁路分類，其結構可分為四類：單定子單轉子結構、雙定子單轉子結構、單定子雙轉子結構及多盤式結構。
為了滿足整車安裝要求，結合電機性能參數要求，本文采用中間單轉子雙定子結構，該結構可更好滿足電機性能，同時獲得最小轉動慣量和最優的散熱條件，且中間轉子由于雙定子對稱結構將受到兩個相互抵消的磁拉力，提高軸承使用壽命，減少電機的機械損耗，有利于電機的穩定性，非常適用于電動汽車這種頻繁啟動場所，雙定子都可以形成旋轉磁場，可提高電機的電負荷。雙定子單轉子的軸向磁通電機結構簡圖如圖2所示。
圖2 雙定子單轉子軸向磁通電機
2 軸向磁通電機電磁方案設計
2.1 電機技術要求
該軸向磁通的電機工作性能指標如表1所示。
表1 電機性能指標
2.2 電機主要尺寸確定
針對該軸向磁通永磁同步電動機，首先確定電機定子鐵心外徑D和軸向長度La，根據相關資料介紹，軸向磁通電機主要尺寸之間的關系：
(1)
式中,PR電機額定輸出功率。
展開 電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
對了，此APP非彼APP，不用下載安裝，直接瀏覽器（手機也可以）打開，調整各項參數（定轉子、定子槽尺寸等）就可以在線云端計算，非常方便哦。如果不符合要求，還可以個性化定制，資深電機設計仿真工程師幫你搞定。
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下面給大家介紹一款好用的“軸向磁通電機仿真APP”。
軸向磁通電機是一種具有響應速度快、精確控制、高效能等優點的電動機。它廣泛應用于自動化設備、汽車、電梯、風力發電、機器人、醫療設備、無人機和航空航天器等應用領域。軸向磁通電機仿真APP可軸向磁通電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁密矢量、磁鏈、反電動勢、齒槽轉矩等結果。
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展開 最近，YASA 公司 CEO Chris Harris 曾在采訪中分享了軸向磁通電機的一些技術細節：
目前，電動汽車研發的焦點似乎更多集中在電池，但電機的發展也是必不可少的。軸向磁通電機有哪些顯著優點呢？
YASA 軸向磁通電機的獨特之處在于它比傳統的徑向電機更小、更輕。 YASA 軸向磁通電機在與雙速變速箱搭配時可提供更高的效率，進而降低電動汽車對電池的尺寸要求，最終幫助汽車制造商及其客戶提高電動車單次充電的續航里程或降低單位續航里程的成本。
與其他電機技術相比，YASA 軸向磁通電機在重量、成本、扭矩輸出和功率輸出方面有哪些優勢呢？
YASA 電機采用了獨特的拓撲結構，所以同等功率/扭矩輸出要求下使用的銅和鐵比傳統的徑向電機更少，因此具有更高的成本效益。與傳統電機相比，YASA 軸向磁通電機的尺寸只有前者的二分之一，而重量僅為三分之一。此外，制造和集成工藝也比傳統徑向電機更為簡潔，比如線圈的制造和集成可降低加工成本。
您是否認為，軸向磁通電機不但可以用于純電動汽車和油電混合汽車，還可以作為一種車輛增程器？
是的，我們的軸向磁通電機非常適合純電動汽車、油電混合汽車和車輛增程器應用，而且在這些領域均已有客戶。由于尺寸緊湊（不到 100 毫米的軸向長度），我們的電機非常適合混合動力應用，因為這種應用的發動機和變速箱間的空間非常狹小。
YASA 電機的轉速與內燃機不相上下，但尺寸卻遠小于后者，因此非常適合用于增程器應用中。
軸向通量技術的理論基礎早在 60 年前就已經成型，您認為，要讓這種技術真正從理論研究邁入大批量生產，到底面臨著哪些主要挑戰？
YASA 電機的真正獨特之處在于采用了全新拓撲結構。 我們使用分段式極靴，而非傳統的磁軛設計來集中磁通量。 我們還將直接冷卻電機中的線圈，并將轉子安裝在共同構成定子的中央軸承上。
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6/16 | Ansys軸向磁通電機電磁仿真與優化
講師簡介：
張有全 | Ansys首席應用工程師
王楊 | Ansys主任應用工程師
主題簡介：待更新。
Ansys Motor-CAD在軸向磁通電機的求解能力上持續改進，新版本支持熱分析、退磁分析，NVH分析等，此外，軟件提高了在模塊之間的集成能力和用戶體驗，包括集成與Workbench的Maxwell和Motion耦合，Maxwell與Motor-CAD Lab的集成等。
</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">2、電機結構革新</strong></p><p>1）軸向磁通電機</p><p>磁通方向平行于轉軸，功率密度高達 5.8kW/kg ，體積縮小 30% 。法拉利 SF90 已搭載YASA軸向磁通電機，奔馳、雷諾等也計劃量產。
2025-2035 年全球電動車電機賽道規模有望破千億美元，年均復合增速超 12%，永磁電機仍占主流，去稀土化、軸向磁通落地等成核心方向。2025 年中國電機裝機 627.1 萬套同比增 30.6%，均價降 34%，800V+SiC 方案溢價顯著，還首次批量出口歐洲。弗迪、特斯拉等 TOP5 企業各展技術優勢，行業已進入 “拼技術” 階段。
一、2025-2035 電動汽車電機全景
YASA創紀錄：13kg電機爆發 550kW功率
奔馳旗下YASA公司宣布，其最新軸向磁通原型電機實現“世界紀錄級 ” 功率密度：僅重 13. 1kg ，峰值功率達 550kW ，功率密度高達 42kW/kg ，遠超 競品。測試參數顯示，該電機可在 670V、850Arms條件下持續輸出 5 秒。
一、軸向磁通電機：引領電機技術的“扁平革命”
在電機技術領域，一場靜悄悄的“扁平化革命”正在興起，軸向磁通電機以其獨特的磁場路徑設計，正成為新能源汽車、高端機器人等領域的顛覆性技術。
1、軸向磁通電機的顛覆性優勢
軸向磁通電機將傳統圓柱形電機“壓扁”成圓盤狀，磁通方向平行于旋轉軸，沿軸向穿越定子和轉子構成的平面氣隙。
Turntide推出AF430S軸向磁通電機，助力多行業電動化轉型
英國Turntide Technologies于2025年4月發布新型軸向磁通電機AF430S，專為工業設備和車輛電動化設計，適用于非公路車輛、高端汽車、工程機械、軍用車輛及船舶等領域。
該電機效率高達96%，功率密度超7.2kW/kg，扭矩密度超20.5Nm/kg，具備高功率、高扭矩、輕量化等優勢。
與傳統的徑向磁通電機相比，軸向磁通電機的磁通方向與旋轉軸平行，這一設計帶來了諸多優勢。</p><p>軸向磁通電機能夠提供更大的功率，同時具有更低的重量密度，這對于電動汽車的輕量化和高性能化至關重要。在實際應用中，軸向磁通電機已經在電動摩托車、機場集裝箱運輸車、運貨卡車和飛機等領域得到了廣泛使用。
嵐圖發布2720N·m軸向磁通電機，中國技術引領電動車新紀元
2025年4月，嵐圖汽車在技術發布會上推出全新軸向磁通電機，以2720N·m的系統總扭矩刷新全球量產車紀錄。這一創新技術打破海外壟斷，將超跑級動力配置引入普通家用車市場，重新定義了電動車的動力與安全邊界。
嵐圖軸向磁通電機采用創新的磁場方向設計，單電機峰值扭矩達680N·m，重量僅28kg，體積9.9L，效率高達97.5%。
而軸向磁通電機、更高精度傳感器的應用，可能進一步突破現有技術瓶頸。
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