近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車(chē)與高端工業(yè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，“軸向磁通電機(jī)”憑其輕量化、高功率密度特性，頻繁成為行業(yè)的技術(shù)焦點(diǎn)。軸向磁通電機(jī)雖輕，但在核心的“能效”指標(biāo)上，卻存在拼不過(guò)技術(shù)成熟的徑向磁通電機(jī)。

事實(shí)真如此嗎？

今天本文旨通過(guò)技術(shù)原理與系統(tǒng)化視角，對(duì)這一觀點(diǎn)進(jìn)行辨析與探討。

一、為什么普遍認(rèn)為徑向此聽(tīng)電機(jī)的“能效更高”？

這個(gè)印象主要源于以下幾個(gè)方面：

（1） 散熱挑戰(zhàn)

※徑向磁通電機(jī)：定子繞組和鐵芯呈圓筒狀，與外殼接觸面積大且均勻，熱量可通過(guò)機(jī)殼傳導(dǎo)出去，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也相對(duì)成熟簡(jiǎn)單。

※軸向磁通電機(jī)：該結(jié)構(gòu)的定子繞組被夾在兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)之間，形成“熱三明治”。繞組端部散熱路徑長(zhǎng)，熱量易積聚在中心部位。而過(guò)熱會(huì)成電機(jī)效率的大瓶頸，它會(huì)導(dǎo)致銅線電阻增加（也就是：銅耗上升）和永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)。

為了控制溫度，有時(shí)不得不采用更復(fù)雜的冷卻方案（如油冷），或在設(shè)計(jì)時(shí)做出妥協(xié)。

（2） 磁路與制造難度

※磁路對(duì)稱(chēng)性：徑向磁通電機(jī)的磁路在圓周上對(duì)稱(chēng)，磁場(chǎng)分布均勻。軸向磁通電機(jī)的磁路則是軸向的，要確保多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)和定子間的氣隙完全均勻、磁路完全對(duì)稱(chēng)，對(duì)制造和裝配的精度要求較高。微小的不對(duì)中就會(huì)產(chǎn)生不平衡磁拉力，引起振動(dòng)和額外的損耗。

※定子制造：軸向磁通電機(jī)常用的無(wú)鐵芯或分段鐵芯定子，其繞組的制造工藝（如盤(pán)式繞組、波浪形繞組）比徑向磁通電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)繞線工藝更復(fù)雜，更難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)，也影響了其成本控制和性能一致性。

※材料利用率與漏磁：在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軸向磁通電機(jī)的硅鋼片用量可能更少（尤其是無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)），但其磁路較短，漏磁控制相對(duì)更難。

而精心設(shè)計(jì)的徑向磁通電機(jī)可以將磁通很好地約束在高能效的鐵磁路徑中，減少漏磁，從而在特定的高效點(diǎn)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的“純度”更高。

二、 軸向磁通電機(jī)的能效表現(xiàn)

當(dāng)行業(yè)說(shuō)“能效”時(shí)，不能只看電機(jī)本體的峰值效率點(diǎn)（比如96% vs 97%），而要看“實(shí)際運(yùn)行工況下的系統(tǒng)效率”。這也正是軸向磁通電機(jī)的用武之地：

（1） 無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

許多高性能軸向磁通電機(jī)采用的無(wú)鐵芯定子，消除了“鐵耗”。但結(jié)果往往在高速、高轉(zhuǎn)速區(qū)間，無(wú)鐵芯軸向磁通電機(jī)的效率曲線較為平坦，衰減很小。而徑向磁通電機(jī)在高速區(qū)因鐵耗的上升，效率下降較快。對(duì)于經(jīng)常高速運(yùn)行的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，真實(shí)路況下的綜合能效可能更高。

（2） 超高功率/轉(zhuǎn)矩密度意味著“系統(tǒng)輕量化”

“輕量化”不僅是電機(jī)本身輕。更輕的電機(jī)帶來(lái)車(chē)身整體減重，對(duì)于車(chē)輛而言，每減輕1公斤重量，都能降低行駛能耗。

而更高的功率密度意味著可以用更小、更輕的電機(jī)實(shí)現(xiàn)同等動(dòng)力，或者用同等重量實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)動(dòng)力，給整車(chē)布局和性能提升帶來(lái)巨大空間。

（3） 與傳動(dòng)系統(tǒng)的集成優(yōu)化

軸向磁通電機(jī)扁平的結(jié)構(gòu)，十分適配與車(chē)輪集成（如輪轂電機(jī)或輪邊電機(jī)），又或是與變速箱、差速器等高度集成。這樣可以省去大量的傳動(dòng)軸、減速器等部件，減少機(jī)械傳動(dòng)損耗。

三、 殊途同歸“極致”：不同路徑下的工藝裝配挑戰(zhàn)

由此可見(jiàn)，并非軸向磁通電機(jī)“拼不過(guò)”能效的問(wèn)題，而是兩者在優(yōu)化能效的路徑上側(cè)重點(diǎn)根本不同。

也正因這不同的技術(shù)側(cè)重，兩者的核心工藝與裝配難點(diǎn)也截然不同，共同指向了對(duì)“精密”與“穩(wěn)定”的極致要求：

徑向磁通電機(jī)：在于如何在其緊湊的圓柱空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“毫米級(jí)空間內(nèi)的微米級(jí)精度”。例如：將銅線以超高效率、零損傷的方式嵌入狹窄定子槽，并確保每片硅鋼片疊壓后保持絕對(duì)的同心度與垂直度；以及在高速動(dòng)平衡中，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行毫克級(jí)別的調(diào)校以抑制振動(dòng)。任何偏差都會(huì)導(dǎo)致性能衰減。

軸向磁通電機(jī)：則集中于“大平面上的微觀對(duì)齊”與“異形構(gòu)件的穩(wěn)定成型”。其核心挑戰(zhàn)是如何確保多個(gè)大直徑轉(zhuǎn)子盤(pán)與定子間，保持絕對(duì)平行與均勻的氣隙；如何可靠地制造并固定那些非標(biāo)準(zhǔn)的三維盤(pán)式繞組，確保其在高速離心力與電磁力下不變形；這些都是其發(fā)揮輕量化與高速優(yōu)勢(shì)的前提。

軸向磁通電機(jī)與徑向磁通電機(jī)在能效上的表現(xiàn)，并非簡(jiǎn)單的“孰優(yōu)孰劣”，而是兩種不同技術(shù)哲學(xué)下的路徑分化。徑向磁通電機(jī)通過(guò)在其高度成熟的架構(gòu)內(nèi)持續(xù)優(yōu)化，追求峰值效率與規(guī)模成本的極致平衡；軸向磁通電機(jī)則通過(guò)顛覆性的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在功率密度、系統(tǒng)集成與寬工況效率上開(kāi)辟新維度，其系統(tǒng)級(jí)能效潛力顯著。

更值得關(guān)注是，這兩種路徑的分化，最終共同指向了對(duì)“精密制造”與“智能裝配”的更高階需求。無(wú)論是徑向磁通電機(jī)的精密控制，還是軸向磁通電機(jī)的極致對(duì)中，其產(chǎn)業(yè)化落地與性能潛力的完全釋放，都深度依賴(lài)于高精度、高柔性的智能生產(chǎn)裝備作為基石。

電機(jī)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，本質(zhì)上已演變?yōu)樵O(shè)計(jì)創(chuàng)新與制造能力的協(xié)同競(jìng)賽。只有當(dāng)前沿的電磁設(shè)計(jì)與先進(jìn)的工藝裝備深度耦合，才能真正將理論的性能參數(shù)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、可靠、可大規(guī)模制造的卓越產(chǎn)品。

這不僅是電機(jī)制造商面臨的課題，也正是合利士一直專(zhuān)注于電機(jī)智能裝備研發(fā)與制造的企業(yè)所致力推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)變革，通過(guò)為電機(jī)制造提供高精度、高自動(dòng)化的裝配與測(cè)試解決方案，助力電機(jī)行業(yè)突破工藝瓶頸，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的高能效躍遷。