【行业研究】一文搞定轴向磁通电机

本文导读这项在 1821 年就被法拉第构想的技术，被"尘封"了近两个世纪。2026 年 6 月，中国与欧洲几乎同时按下量产开关——一场围绕电机底层拓扑的变革正式起跑。本篇将从 8 个维度拆解：为什么"难点从来不是物理而是制造"、它凭什么用"直径换扭矩"、九大应用赛道谁是主角、成本从"贵 3 倍"如何收敛到"仅贵 15%"，以及最关键的投资主线与风险边界——谁先掌握下一代电驱话语权，谁就握住未来动力。

01｜2026，一场"双线共振"的量产突破

1.1 一条被"尘封"两个世纪的技术路线

轴向磁通电机（Axial Flux Motor, AFM）并非新发明——1821 年，法拉第在电磁学奠基实验中就搭建过磁通沿轴向传播的盘式电机原型。但在此后近两百年里，它始终停留在实验室与航空航天等"不计成本"的极小众场景，从未走完"实验室→产线"的最后一公里。

停滞的原因并非原理不通，而是工程实现的三重枷锁：一是高温下磁钢易退磁，传统钕铁硼无法满足盘式电机薄壁、高转速工况；二是平面气隙对制造精度要求远超径向电机，微小偏差就致磁场紊乱；三是缺乏专用量产装备，长期依赖人工绕线叠装，良率与一致性无法支撑汽车级批量交付。

1.2 中国突破：盘毂动力 × 中科院宁波材料所

2026 年 6 月 5 日，上海盘毂动力在浙江兰溪发布系列高性能轴向磁通电机，标志我国在全球首次实现批量生产。它的突破高度浓缩为三件事：

• 材料端：自 2018 年联合中科院宁波材料所研发 PGH 高温不退磁磁钢，一举攻克退磁"命门"。
• 装备端：在缺乏现成量产设备下自研自产整线，单线投入约 5000-6000 万元、含 152 道工序，良品率超 98%。
• 产能与交付：建成全球首条规模化量产线，金华基地 5 条产线、年产能 30 万台套，订单已排至 2027 年一季度。

其性能标杆尤为亮眼：有效功率密度 25.73 kW/kg，超国家 2040 年规划目标 42.94%；最高转速破 18000 rpm；累计申请轴向磁通专利 1708 项，位居全球前列。据央视 2026 年 7 月报道，其产线"订单三倍增长、营收翻番"，产品已覆盖 9 大核心赛道、超 100 个终端场景，出口 30 余个国家。

1.3 欧洲突破：奔驰 × YASA 大规模量产

几乎同一时间（6 月 9 日），奔驰在其柏林百年发动机老厂启动轴向磁通电机大规模量产。该电机由奔驰 2021 年收购的英国牛津 spinout——YASA 公司开发，将首发搭载于 AMG.EA 纯电高性能平台：AMG GT 四门轿跑采用"前一后二"三电机布局，零百加速 2.1 秒、极速 300 km/h，前电机厚度不足 9 厘米。

制造工艺上，奔驰组合自动化、激光加工与 AI 视觉质检，攻克扁线绕组、激光焊接、总装精度三大难题，定子与转子盘装配公差控制在 0.1 毫米以内（约一根头发丝）。YASA 创始人点出了本质："突破的不是物理，而是制造。"

新闻定性：这不是单一厂商的营销事件，而是中国路径（材料+自研产线）与欧洲路径（精密工艺+AI 质检）在同一窗口期的共振。它意味着轴向磁通电机正式从"研发导入期"迈入"规模化放量期"。

02｜技术原理：为什么一个"几何差异"能改写性能？

2.1 径向 vs 轴向：唯一的本质区别是磁通走向

无论轴向还是径向，电机都遵循法拉第电磁感应定律与安培力定律。两者唯一本质区别在于磁通（磁力线）走向：径向电机磁通沿半径方向、垂直转轴；轴向电机磁通沿电机轴线方向、平行穿过盘状气隙。正是这一几何差异，带来后面所有性能与制造的分野。

2.2 四大拓扑结构与"以直径换扭矩"

根据定转子数量与位置，轴向磁通可分为单定子单转子、单定子双转子、双定子单转子、多盘式四类基础拓扑。其中汽车电驱动集中采用双定子单转子（DSR）与单定子双转子（DRS），以消除盘式结构约 9000N（约 0.9 吨）的破坏性轴向磁拉力。

▲ 上转子盘 + 中间定子盘 + 下转子盘的"夹心饼干"结构，磁通沿轴线方向（图中蓝色箭头）穿过气隙——这就是它"扁平却有力"的秘密

轴向磁通强大的根源，是一条简洁的物理法则：转矩近似与转子直径的三次方（D³）成正比。在不增加轴向长度的前提下，增大转子盘直径即可获得远超径向电机的扭矩，同时扭矩分布在更长的力臂上，扭矩密度天然更高。这就是它"扁平却有力"的电磁学秘密。

此外，轴向磁通从原理上消除了径向电机较长的磁通回路，铁损显著降低；配合扁平结构与集中绕组，铜损同步下降，使其在宽负载范围内保持高效率——高效区间面积可达 90% 以上，对城市工况电动车、悬停-巡航转换的飞行器、高频启停的机器人尤为关键。

为什么"量产"难了 200 年？卡在四道工程门槛：材料退磁、平面气隙精度（公差 <0.1mm）、轴向磁拉力（9000N）、专用装备缺失。散热是另一条隐性约束——双转子方案的中间定子夹在内部，局部热流密度极高，依赖高导热灌封胶、强制风冷或液冷模块。

03｜九大应用场景：谁被"重新定义"，谁被"节能改造"？

轴向磁通的适用边界被一条简洁规则锁定：凡是对轴向安装空间有强约束、同时对转矩密度或功率重量比有高要求的场合，轴向磁通往往构成更优选项。盘毂已覆盖 9 大赛道、超 100 个场景。按"冲击强度"可分三层梯次：

轴向磁通九大赛道"三层梯次"

第一梯队（被重新定义）：人形机器人、eVTOL、重卡/矿卡

第二梯队（结构改写）：公交、乘用车、船舶、摩托

第三梯队（节能改造）：工业风机/水泵、风电

3.1 人形机器人：增量弹性最大的"黄金赛道"

人形机器人是轴向磁通增量弹性最大、渗透确定性最高的板块。机器人关节要求"高扭矩密度 + 高动态响应 + 紧凑外形 + 抗频繁正反转"，轴向磁通峰值扭矩密度可达 30 余 N·m/kg，约为无框力矩电机的 2 倍，相同力矩下可减重一半。

• 关节分布：下肢髋、膝等大负载关节用轴向磁通；上肢多配无框力矩电机；腕部/灵巧手可用无铁芯 PCB 定子方案。
• 价值量：单台全尺寸机器人需 28-32 台关节电机，全换轴向方案后单机电机价值量提升约 35%。
• 市场空间：仅全球人形机器人量产，到 2030 年即可形成 40 亿-160 亿元电机增量市场。

3.2 低空飞行器 eVTOL：克克计较的轻量化刚需

eVTOL 对功率重量比要求近乎苛刻。轴向磁通功率密度可超 8 kW/kg，在同等起飞重量下提供更强推力，或大幅减轻动力单元质量、直接转化为有效载荷或续航。历史标杆：2021 年"Spirit of Innovation"电动飞机创 345.4 mph 纯电空速纪录，搭载 400 kW 轴向磁通推进电机。

3.3 重卡/矿卡：落地最猛的商用车蓝海

央视报道显示，搭载轴向磁通电机的重卡自重可降约 200 公斤，电耗下降 5%-10%。2026 年上半年国内新能源重卡销量 12.62 万辆（同比 +85%），6 月单月同比 +107%。电机减重 200kg 可等效减少 15-20 kWh 电池，省下 1.8 万-2.4 万元，轻松覆盖电机溢价。

3.4 其余六大场景一图速览

产业意义：越靠近"空间约束 × 功率密度"双高象限，轴向磁通的不可替代性越强。人形机器人的产业爆发，将成为轴向磁通规模化降本的第一推动力——海量关节电机需求摊薄专用产线固定成本，形成"需求→降本→更广需求"的正向飞轮。

04｜成本经济学：从"贵 3 倍"到"仅贵 15%"

理解轴向磁通经济性转折的关键，在于 BOM（物料清单）拆解。最反直觉的发现是：轴向磁通的"贵"是工艺与材料牌号之贵，而非用量之贵——恰恰相反，它的结构减材使硅钢、铜材用量减少近半。

4.1 整机 BOM 成本结构

磁钢是轴向磁通的"心脏"也是"阿喀琉斯之踵"——需耐 180-200℃ 高温，必须定制 H/SH 级高矫顽力牌号，添加镝（Dy）、铽（Tb）等重稀土，重稀土用量往往占总价差的 60%-80%。这是成本的核心症结。

4.2 陡峭的成本下降曲线

• 早期小批量：成本是传统电机的 2-3 倍，仅火箭、战斗机等不计成本场景用得起。
• 实验室→千台：成本下降约 40%。
• 千台→万台级量产：成本再降约 65%。
• 当前水平：单位千瓦成本约 110-130 元，比传统电机（90-110 元/kW）仅贵约 15%。
• 前瞻预判：行业普遍预测 2027 年前后直接制造成本追平传统电机。

更关键的是全生命周期总账：在汽车场景，400kW 电动车用轴向磁通可减重 200kg，等效省下 1.8 万-2.4 万元电池成本；工业场景节电收益 1.5-3 年覆盖溢价；机器人/eVTOL 因极致轻量化，回收周期仅 1-2 年。综合测算，全生命周期综合成本比传统电机低 15%-35%。

05｜产业冲击与投资主线：谁是"卖铲人"？

5.1 对径向磁通：替代而非颠覆

全球 95% 以上在用电机仍是径向结构，其产业链成熟、成本极低。因此轴向磁通短期冲击是"高端替代 + 场景蚕食"，而非全面颠覆：高端性能车、轮毂电机、机器人关节、eVTOL、重卡主驱等场景具备结构性优势；而经济型家用电动车、通用工业等场景，径向电机仍具压倒性成本优势。

5.2 全产业链毛利率与渗透率

34%全产业链平均毛利率
(高端定制45%) 2.3%→18%渗透率
(2025→2032预测) ~29%全球市场 CAGR
(2024 2.4→2030 11.2亿美元)

5.3 投资主线："上中下游三层 + 一条装备暗线"

06｜竞争格局：中欧双核，谁能领跑下一代电驱？

轴向磁通的产业化窗口打开了全球范围的卡位战。当前格局呈"中欧双核 + 美国差异化 + 资本整合"态势。专利是轴向磁通最深的护城河——截至 2026 年全球 PHEV 相关轴向磁通活跃专利族超 1200 项，前三大玩家持有约 60%。

6.1 全球主要玩家图谱

6.2 中欧路径对比与中国机遇

资本层面信号强烈：奔驰收购 YASA、富士康控股 Magnax（3550 万欧元、持股 52%）、鸿海结盟东元、拟收三菱电机移动出行股权——"电机"正成为串联电动车、机器人、数字健康三大新兴产业的核心战略枢纽。对中国而言，凭借量产先发 + 材料自主 + 场景丰富，有望在下一代电驱上从跟跑到领跑，但需补强基础专利布局与高端品牌。

07｜清醒认识：风险边界在哪里？

尽管 2026 年实现量产突破，轴向磁通仍面临多重约束。客观认识这些边界，是判断产业化节奏的前提。

• 成本仍高于径向：当前单位千瓦成本仍贵约 15%，"量产即降本"需警惕线性外推，2027 平价属前瞻预判。
• 热管理是"阿喀琉斯之踵"：扁平结构散热面有限，液冷需与整机厂联合开发，批产阶段尚未普遍采用。
• 高速与振动：18000rpm 边缘需解决转子结构强度与离心力耐受，转矩脉动抑制依赖算法与拓扑优化。
• 可靠性与寿命缺数据：未经几十年产业磨合，缺乏长周期数据支撑，尤其在汽车与人形机器人场景。
• 稀土依赖：磁钢占 BOM 35%-40% 且需重稀土牌号，对镝铽供给高度敏感；无稀土路线若成熟将形成替代压力。
• 工艺与人才门槛：粉末冶金压铸、扁线激光焊、AI 质检均为全新工艺，设备厂缺乏经验，产能释放是渐进的。

最关键的认知边界：轴向磁通是互补而非替代。径向磁通产业链成熟、成本极低，在大众场景仍将主导。二者长期呈现"高端/空间受限场景轴向主导、大众场景径向主导"的分工共存格局。把轴向磁通视为"高确定性渗透 + 渐进放量"而非"一夜颠覆"，是投资纪律的第一条。

08｜未来展望：从"尘封两百年"到"动力心脏"

8.1 三阶段渗透路径

8.2 技术演进方向

未来技术演进的几个看点值得关注：无稀土轴向磁通（Turntide、Torev 用钢+铜绕线转子替代永磁，长期或改写成本逻辑）；Halbach 阵列普及（单边聚磁、更低转矩脉动）；PCB 定子无铁心化（减重 50%、适合灵巧手）；以及跨磁通复合拓扑与液冷一体化（解锁更高持续功率，打开重载与航空场景）。

8.3 中国市场的三重特殊机遇

中国具备三重优势：材料自主（PGH 磁钢、高牌号钕铁硼国产）、量产先发（全球首条 30 万台套产线）、场景丰富（重卡、公交、摩托、机器人、eVTOL 全产业链齐备）。华为、小米、比亚迪、赛力斯等已积极布局，产业生态正从"单点突破"走向"系统成形"。

写在最后一句话总结：轴向磁通电机正从"尘封两百年"的技术古董，转变为重塑新能源汽车、机器人、低空经济与工业节能的"动力心脏"。它不会消灭径向磁通，但会在高端与空间受限场景中，重写"动力"二字的物理含义。谁率先把"更轻、更小、更强"转化为规模与成本优势，谁就握住了下一代电驱的话语权。这场由制造突破点燃的产业革命，才刚刚开始。

数据来源：央视、科技日报、券商研报及产业纪要交叉验证（整理于 2026.09）

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