近日，梅賽德斯-奔馳旗下的電機(jī)制造商YASA的首席技術(shù)官Tim Woolmer在領(lǐng)英(LinkedIn)上分享了稱之為“一項(xiàng)新的世界紀(jì)錄”的數(shù)據(jù)：YASA開發(fā)的原型機(jī)實(shí)現(xiàn)了同類電機(jī)有史以來最高的功率密度，重量僅為13.1kg，功率可達(dá)550kW，相當(dāng)于功率密度為42kW/kg。

他進(jìn)一步列舉了具體的數(shù)據(jù)：670V，850Arms，峰值功率持續(xù)5秒。13.1kg的重量數(shù)據(jù)包含了最終應(yīng)用中使用的磁性和機(jī)械部件（電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和軸），啟動(dòng)溫度約為50°C。

作為對比，Woolmer發(fā)文提及，Equipmake 2023年推出的 HPM-400 電機(jī)，重量30kg，400kW功率，功率密度達(dá)13.3 kW/kg；Helix 進(jìn)一步提高了標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)重量28kg，功率650kW ，功率密度達(dá)23kW/kg。

但是，梅賽德斯-奔馳和Yasa均未就該記錄發(fā)布官方聲明或外部驗(yàn)證。

據(jù)悉，YASA成立于2009年，專注于緊湊型軸向磁通電機(jī)。2021 年，YASA被梅賽德斯-奔馳收購；2023 年，梅賽德斯-奔馳 Vision One-Eleven 概念車搭載 Yasa 軸向磁通電機(jī)亮相；今年 6 月，梅賽德斯-奔馳推出了 AMG GT XX 概念車，該車搭載三臺(tái)YASA軸向磁通電機(jī)，總輸出功率可達(dá) 1,000 千瓦。

目前，尚不清楚測試的電機(jī)是否與AMG GT XX概念車中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)相同。

Woolmer還強(qiáng)調(diào)，這款電機(jī)并非采用鈷鐵疊片或3D打印部件等特殊材料的特殊研發(fā)，而是一款可量產(chǎn)的電機(jī)，甚至能夠以合理的成本擴(kuò)展到跑車產(chǎn)量（每年1萬至5萬輛），同時(shí)這也暗示著它可能會(huì)集成到即將推出的梅賽德斯AMG GT XX等車型中。

01.

YASA，技術(shù)領(lǐng)銜+產(chǎn)能破局

軸向磁通電機(jī)，并不是一項(xiàng)全新技術(shù)，早在200多年前關(guān)于軸向磁通電機(jī)的研究就已經(jīng)開始了。1821年，英國物理學(xué)法拉第（Michael Faraday）發(fā)明了世界上第一臺(tái)盤式電機(jī)，也就是軸向磁通電機(jī)的雛形，法拉第發(fā)現(xiàn)變化磁場能夠在封閉電路中產(chǎn)生電動(dòng)勢能，這就是著名的“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象。

軸向磁通電機(jī) “高功率密度、高效率、緊湊結(jié)構(gòu)” 的核心優(yōu)勢源于其獨(dú)特的圓盤式結(jié)構(gòu)和軸向磁場設(shè)計(jì)，然而受限于材料與工藝的限制，反而是徑向磁通電機(jī)（當(dāng)下電動(dòng)汽車廣泛使用的電機(jī)）得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

YASA突破性的創(chuàng)新是將軸向磁通電機(jī)分割成離散的“極片”，因此可以使用軟磁復(fù)合材料（SMC）制造電機(jī)。SMC 可以低成本壓制成各種 3D 形狀，這消除了對復(fù)雜疊片的需求，克服了軸向磁通電機(jī)的主要制造挑戰(zhàn)，同時(shí)還極大地簡化了繞組，并最終改變了冷卻能力。

在冷卻方面，YASA采用了扁線和油冷的技術(shù)組合，環(huán)形油道由內(nèi)圈和外圈兩個(gè)支路構(gòu)成，一個(gè)逆時(shí)針流動(dòng)，一個(gè)順時(shí)針流動(dòng)。如此，每個(gè)扁線都能被冷卻油充分包裹。這種設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是固定盤上增加一系列附加結(jié)構(gòu)，形成環(huán)形流向的油道。

相比普通電機(jī)的油冷，這種冷卻方式效率更高，既能冷卻繞組，又能冷卻定子齒，且每個(gè)齒和繞組都有多個(gè)面接觸冷卻液，換熱面積大。高效的油冷結(jié)構(gòu)又極大地提升了扭密。

產(chǎn)品方面，YASA現(xiàn)有2款主打產(chǎn)品：P400R和750R。

P400R 電機(jī)提供多種扭矩和功率組合，旨在簡化各種應(yīng)用的集成。它擁有良好的峰值性能和輕量化封裝，提供一流的扭矩和功率密度，以及多種機(jī)械和冷卻選項(xiàng)。

750R 是一款低速高扭矩電機(jī)，電機(jī)扭矩和功率密度遠(yuǎn)超同級(jí)別其他電機(jī)。它可提供 700Nm 的峰值扭矩和 200kW 的峰值功率，轉(zhuǎn)速范圍為 0-3250 rpm，軸向長度僅為 98mm。

應(yīng)用方面，早期捷豹 CX75 概念車配備搭載了 4 個(gè) YASA 電機(jī)；2013 年，YASA Motors 為改裝的 Lola LeMans 原型車提供動(dòng)力，該原型車創(chuàng)下了當(dāng)時(shí)低于 1000 公斤的電動(dòng)陸地速度紀(jì)錄；2015 年和 2016 年，YASA 動(dòng)力賽車在著名的派克峰爬坡賽中取得了總冠軍，并首次以電動(dòng)汽車跑了 9 分鐘以下，與此同時(shí)，YASA電機(jī)在科尼賽克 Regera 中首次亮相量產(chǎn)公路車；2018年和2021年，YASA 提供的電機(jī)在水上（2018 年）和空中（2021 年）都創(chuàng)下了速度紀(jì)錄。

產(chǎn)能和訂單方面，2018 年，YASA 在英國牛津附近的基德靈頓正式開設(shè)了第一家電機(jī)批量生產(chǎn)工廠，隨后在威爾士的威爾士浦成立了專業(yè)控制器開發(fā)團(tuán)隊(duì)。基于此，2019 年，YASA 宣布法拉利成為其首個(gè)量產(chǎn)的 OEM 客戶，并為其量產(chǎn)了突破性的混合動(dòng)力跑車 Stradale SF90；2021 年，YASA 成為梅賽德斯-奔馳的全資子公司，負(fù)責(zé)為梅賽德斯-奔馳 AMG.EA 純電動(dòng)平臺(tái)開發(fā)電機(jī)。

除此之外，2024 年，YASA 與超級(jí)跑車巨頭蘭博基尼汽車公司宣布建立電動(dòng)驅(qū)動(dòng)合作伙伴關(guān)系，首先為 Revuelto V12 混合動(dòng)力超級(jí)跑車開發(fā)優(yōu)化的高性能電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)。

在此基礎(chǔ)上，今年晚些時(shí)候，這一戰(zhàn)略技術(shù)合作伙伴關(guān)系推出了蘭博基尼高性能電動(dòng)汽車 (HPEV) 系列的第二款車型——蘭博基尼 Temerario，該車型配備雙渦輪增壓 V8 混合動(dòng)力系統(tǒng)，配備三個(gè) YASA 軸向磁通電機(jī)。

2025年，YASA投資1200萬英鎊，在牛津開設(shè)了英國首家軸向磁通超級(jí)工廠，占地60,000平方英尺，進(jìn)一步提升YASA的制造能力，年產(chǎn)量突破25,000臺(tái)。

02.

軸向磁通，國內(nèi)也是“高頻詞”

總的來看，軸向磁通電機(jī)是高性能、輕量化應(yīng)用的理想選擇，但成本和技術(shù)成熟度限制了其普及。隨著制造技術(shù)突破（如自動(dòng)化繞組、模塊化設(shè)計(jì)），未來有望在高端交通和工業(yè)領(lǐng)域替代傳統(tǒng)電機(jī)。

國內(nèi)方面，也有諸多企業(yè)有技術(shù)和產(chǎn)品的布局。

智新科技，在產(chǎn)品布局上推出了自主研發(fā)的軸向磁通電驅(qū)動(dòng)總成。去年年底，智新科技首款軸向磁通分布式電驅(qū)樣機(jī)下線。該產(chǎn)品采用中央分布式架構(gòu)，深度集成雙軸向磁通電機(jī)、雙行星排及雙電機(jī)控制器，單電機(jī)重量僅23kg，可輸出225kW峰值功率及670Nm扭矩，轉(zhuǎn)矩密度高達(dá)29.1Nm/kg。

此外，該產(chǎn)品采用定子塑封、浸沒式油冷結(jié)構(gòu)，大幅提升散熱效率，改善行業(yè)軸向磁通電機(jī)溫升的難題。同時(shí)，基于800V+SiC模塊化一體板電控設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各輪驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩獨(dú)立可控，具備高機(jī)動(dòng)性和高可靠性，更易實(shí)現(xiàn)車輛主動(dòng)控制，支持整車實(shí)現(xiàn)“坦克掉頭”、“圓規(guī)掉頭”。

紅旗通過軸向磁通電機(jī)極槽配合正向設(shè)計(jì)使電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩提升5%以上，采用分層繞組及分塊磁鋼，極大降低電機(jī)渦流損耗，磁鋼降損達(dá)90%，繞組降損達(dá)60%，提升電機(jī)整體效率及能量密度，顯著優(yōu)化產(chǎn)品性能。

2023年7月，紅旗首臺(tái)高轉(zhuǎn)矩密度軸向磁通輪轂電機(jī)樣機(jī)成功試制下線，該輪轂電機(jī)采用跑車級(jí)的雙轉(zhuǎn)子單定子軸向磁通電機(jī)技術(shù)方案，峰值扭矩達(dá)700Nm，相比同等條件下的徑向磁通輪轂電機(jī)體積減小50%、重量減輕50%，續(xù)航里程相比傳統(tǒng)集中驅(qū)動(dòng)方式提高了5%-10%，達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平。

星驅(qū)科技同樣通過布局軸向磁通電機(jī)等技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化目標(biāo)。星驅(qū)科技軸向磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、扁平超薄、體積小、轉(zhuǎn)矩密度高，電機(jī)持續(xù)功率輸出能力強(qiáng)。參數(shù)方面，峰值功率≥220kW，峰值扭矩≥350Nm，最高轉(zhuǎn)速≥12000rpm，最高效率≥97.60%。

在應(yīng)用場景落地方面，盤轂和奇瑞聯(lián)合開發(fā)的增程發(fā)電系統(tǒng)就是采用的軸向磁通電機(jī)做發(fā)電機(jī)，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和曲軸進(jìn)行直聯(lián)，在結(jié)構(gòu)上取消了飛輪和扭轉(zhuǎn)減震器，用前后轉(zhuǎn)子替代，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的深度集成優(yōu)化。既保證運(yùn)行平穩(wěn)可靠的同時(shí)，還能降低增程器的質(zhì)量。

通過將逆變器和發(fā)電機(jī)共用殼體的架構(gòu)方式，可以將增程器整體減重達(dá)到30%以上，系統(tǒng)軸向尺寸縮減30%以上，最短可以做到160mm以內(nèi)。

在今年的上海車展上，“軸向磁通”同樣也是一個(gè)高頻詞。

寧德時(shí)代在今年上海車展展出的分布式電驅(qū)即為軸向磁通，采用800VSiC雙電控，同軸布置，并集成TVC控制算法。參數(shù)方面，這款軸向磁通分布式電驅(qū)的峰值功率2*250kW、峰值扭矩6000~8000Nm、最高轉(zhuǎn)速18000rpm。

盤轂動(dòng)力在今年上海車展展出的PDS612DM同軸方案分布式電驅(qū)就是采用兩個(gè)盤轂ICD306K軸向磁通電機(jī)，ICD306K電機(jī)峰值功率達(dá)306kW，最高轉(zhuǎn)速18000rpm，有效功率密度大于21kW/kg，有效轉(zhuǎn)矩密度32.5Nm/kg。整個(gè)總成軸向尺寸被控制在500mm以內(nèi)，系統(tǒng)的總重被有效控制在95kg以內(nèi)，峰值功率612kW，驅(qū)動(dòng)總成的功率密度超過6.4kW/kg，包絡(luò)尺寸480*450*320mm。

舍弗勒展出的分布式電驅(qū)同樣也是采用的軸向磁通電機(jī)（可用徑向磁通也可軸向磁通方案），該電驅(qū)總成兼容400V/800V高壓平臺(tái)，能夠提供超過7000Nm的輪端扭矩和600kW的峰值功率。功率磚的模塊的應(yīng)用可用PCB嵌入式，包絡(luò)尺寸430*500*389mm（可定制化）。

軸向磁通電機(jī)的 “高功率密度、高效率、緊湊結(jié)構(gòu)” 使其在新能源汽車（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）、風(fēng)電（直驅(qū)式發(fā)電機(jī)）、機(jī)器人（關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)）、航空航天（無人機(jī)動(dòng)力）等場景中具有顯著優(yōu)勢。

在基礎(chǔ)能效方面，軸向磁通電機(jī)和徑向磁通電機(jī)是相似的。兩者都能實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換，軸向磁通電機(jī)由于其高扭矩密度和緊湊的設(shè)計(jì)，特別適合需要長時(shí)間高功率輸出的應(yīng)用場景。這種特性也使得軸向磁通電機(jī)非常適合高性能車型。

但受限于 “高成本、低成熟度”，短期內(nèi)難以替代徑向磁通電機(jī)在通用工業(yè)中的地位。隨著制造工藝進(jìn)步和成本下降，其應(yīng)用范圍有望進(jìn)一步擴(kuò)大。