轴向磁通电机工程化攻坚提速,量产与应用双线突破电机半月谈

发布时间:2026-04-01 16:53:04  作者:本站编辑  来源:本站原创  

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本文聚焦轴向磁通电机(AFM)核心进展,梳理中豪电动、时代智能、科德数控三大企业技术突破,解读 AFM 工程化三大核心矛盾的解法,研判行业 3-5 年发展趋势。文章指出,油水复合冷却、四层扁线绕制等技术解决了散热、高转速损耗等瓶颈,2027 年成本下降后,AFM 将率先在 eVTOL 和工业机器人领域替代径向电机,成为电驱领域重要拓扑方案。

核心进展

近期轴向磁通电机(Axial Flux Motor,AFM)领域的进展集中于两个层面:冷却技术的专利突破分布式电驱系统的量产化推进

中豪电动油水复合冷却专利技术是近期最具工程价值的AFM热管理突破。该技术采用"外壳环形水路+内腔油浸"双重冷却架构,冷却水沿外壳环形水路流动实现快速接触式降温,水路左右端互通以实现外壳全域均匀散热;冷却油则直接打入电机内部独立密封空腔,完全浸泡定子和绕组,左右两侧油路相互独立以提升安全性和稳定性。实验数据显示,油冷方案比纯水冷方案最高温度低15—20°C,有效避免了超负荷工况下的降功率保护触发。

时代智能AMDS轴向磁通分布式电驱系统则代表了AFM在新能源汽车领域的系统级集成突破。该系统实现了9000 Nm轮边峰值扭矩和500 kW峰值功率,功率密度达4.5 kW/kg,比径向电机高80%。其核心技术突破包括三点:一是行业首创的四层扁线分布绕技术,使电机转速达到20,000 RPM,同时兼顾高槽满率(>68%)和低转子损耗;二是超高转速转子设计,线速度超过0.8 Mach(约272 m/s),支持最高车速300 km/h;三是浸没式冷却设计与大热容设计的协同,确保320 kW高持续功率输出,避免热衰减。

科德数控轴向磁通电机样机已进入组装收尾阶段,计划于2026年4月在第十四届中国数控机床展览会(CCMT 2026)首次亮相。公司披露其关节电机端转矩密度高于某进口知名品牌,这是国产AFM在高端装备制造领域挑战国际巨头的重要信号。

深度技术解读

AFM的工程化挑战可归纳为三个核心矛盾,近期的进展分别针对其中之一给出了有效解法:

矛盾一:热源深埋与散热路径受限。AFM的盘式结构使得定子绕组被夹在两侧转子之间,热量难以向外传导。中豪电动的油水复合方案通过"外水冷+内油冷"的双路径设计,将散热路径从"单一外壁传导"扩展为"全浸式直接接触",从根本上解决了热阻过大的问题。其模块化三大组件设计(外壳模块、定子模块、转子模块)还将维护成本降低至可接受范围,这对于工业应用场景的规模化部署至关重要。

矛盾二:高转速与低转子损耗的平衡。时代智能AMDS系统的四层扁线分布绕技术是解决这一矛盾的关键。传统集中绕组AFM在高转速下转子涡流损耗急剧上升,而分布绕组通过降低绕组谐波含量,从源头减少了转子损耗。四层扁线结构在保持高槽满率的同时,通过精确控制每层导线的位置和相序,进一步抑制了高频涡流。

矛盾三:高功率密度与结构强度。超高转速转子(线速度>0.8 Mach)对转子结构的离心力承受能力提出了极端要求。时代智能的解决方案涉及转子材料选型(高强度碳纤维复合材料或高强度钢)和转子结构拓扑优化,但具体细节尚未完全公开披露。

行业趋势研判

维度当前状态1—2年预测3—5年预测
汽车应用高端性能车型验证阶段主流新能源车型规模化导入成为高功率密度电驱标准方案之一
工业应用机床/机器人样机验证国产AFM替代部分进口产品工业机器人关节电机主流方案
eVTOL应用技术储备与适航验证部分机型量产搭载成为eVTOL推进电机主流拓扑
冷却技术油水复合冷却成熟浸没式冷却普及相变冷却开始工程化探索

前瞻性判断:AFM的工程化瓶颈正在被系统性突破,但其量产成本仍是径向电机的1.5—2倍。预计2027年前后,随着扁线绕组自动化产线的成熟和铁芯冲压工艺的改进,AFM成本将向径向电机靠拢,届时将触发新一轮的市场替代浪潮,首先发生在eVTOL和高端工业机器人领域。

                                                   

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