不是只有YASA!这家比利时公司正在专注轴向电机
Magnax是一家比利时创新型初创企业,成立于2015年,总部位于科特赖克(Kortrijk)。创始团队包括Peter Leijnen、Daan Moreels等,最初源于根特大学对轴向磁通电机的研究成果。Kester Goh(左)、Peter Leijnen(中)、Daan Moreels(右)Magnax致力于开发无铁轭(yokeless)轴向磁通永磁电机技术,通过与合作伙伴共同开发高功率密度、高效率的电机解决方案,以推动电动交通和航空推进的创新。公司采用“技术授权+分拆孵化”模式,通过创办Traxial(专注地面电动交通)和Axyal(专注航空航天推进)两家子公司,将轴向磁通电机技术商业化。Magnax迄今累计融资近4,000万欧元,主要投资方包括Hirschvogel Ventures、比特斯科(BIG Capital)和比利时联邦养老基金(SFPIM)等。公司愿景是加速实现高密度、可持续的电机传动系统,积极参与欧洲稀土回收项目(EU资助的HARMONY计划),以打造闭环的永磁体供应链。轴向磁通电机技术原理与结构特点
轴向磁通电机(Axial Flux Motor)与传统径向磁通电机的最大不同在于电机几何结构:磁通沿轴向流动,定子和转子呈盘状结构。Magnax采用双转子单定子的无铁轭设计——电机由两片转子(各自固定永磁体)夹持一个定子。这样,定子仅承担绕组支撑功能,无需传统电机中的厚重铁轭来闭合磁路。去除铁轭后,磁通路径最短、更直接:永磁体磁通从一个转子经气隙进入定子,再直接进入另一侧的转子永磁体。这种设计使电机轴向长度大幅减少,呈现“薄饼”(pancake)状结构。Magnax的定子采用分立齿极结构,通过特殊夹壳(clamshell)或粘接技术固定定子齿块,以确保结构强度并实现自动化制造。绕组通常采用扁平矩形铜线匝,填充因子高(约90%)。由于磁通方向单一,Magnax电机可以使用取向硅钢片作为定子核心材料,显著降低铁损。总体而言,Magnax无铁轭双转子轴向电机的结构特点是:两转子盘式结构、定子无整体铁轭、扁平绕组、短磁通路径,这些带来了材料利用率和性能的大幅提升。性能优势
功率密度、高效率与多种冷却方式
Magnax轴向电机在功率密度和效率上优势明显。公司宣称电机可达到3–4倍于传统电机的功率密度,具体表现为单位体积输出更高的扭矩和功率:同样输出250Nm扭矩,Magnax电机可达200kW峰值功率,而宝马i3原配径向电机仅约125kW,且Magnax电机重量仅约16kg,宝马电机约46kg。从材料利用看,定子铜耗仅为传统设计的60%,永磁体用量仅约80%,这直接降低了成本和重量。效率方面,Magnax称实验中电机效率高达98%,这得益于去除铁轭后铁芯损耗大幅降低、磁通路径短而直接,以及采用高导磁材料等设计。在冷却与热管理方面,Magnax采用灵活的散热方案。由于无铁轭,Magnax可以直接对线圈进行冷却:绕组外层紧贴铝质或铜质散热片,将热量传导至定子外部,通过风冷片、水冷夹套或油冷流道散热。设计支持风冷、水-乙二醇冷却、油冷等多种介质,适应不同应用场景需求。以Traxial的最新设计为例,定子内部采用注塑夹壳将齿极固定,同时在绕组间集成油冷通道,实现直接油冷。这一方案不仅增强了散热能力,还使定子结构更坚固耐用。Magnax电机还支持高速旋转设计,转子采用轻质结构以承受高离心力,并且扁平轴向结构极大缩短了磁通循环时间(0.15ms即可完成一次磁通闭合),有助于进一步提高效率和动态响应。此外,扁平绕组减少了电机直径,使整体重量更轻,提高了整车或整机的功率质量比。与传统径向电机的对比
与传统径向磁通电机相比,Magnax的轴向磁通设计具有多个优势:磁通路径与几何优势:径向电机的磁通绕行回路较长,经过转子、气隙、定子铁心及铁轭后返回。Magnax轴向机型磁通路径非常短且直(转子→定子→转子),无需绕行铁轭。短磁通路径减小了空气隙总长度,降低了磁阻;无铁轭结构减少了磁滞和涡流损耗,使电机铁损降低约85%。扭矩扩展规律:轴向电机的扭矩与直径的增长呈立方关系,而径向电机为平方关系。换言之,同等外径下,轴向电机可提供远超径向电机的扭矩。Magnax官方统计显示,轴向设计相比传统径向电机,在相同体积下扭矩密度可提升4倍以上;Traxial子公司最新数据显示,比现有EV电机扭矩密度高3倍以上、功率密度高2倍以上。体积与重量:轴向电机形状扁平,轴向长度仅为同功率径向电机的约1/3。因此,在匹配输出功率的情况下,Magnax电机体积更小、重量更轻(仅为传统电机约1/3)。效率与损耗:缺少铁轭后,Magnax减少了近三分之二的铁芯质量,显著降低了铁损(磁滞损和涡流损)。再加上高填充因子绕组、直接冷却等,使电机效率可达98%以上;普通径向永磁电机效率往往低于90%。减少的铜损和铁损使得轴向电机在部分负载下依然保持极高效率。散热性能:与径向机不同,Magnax轴向机提供了更多表面积用于散热:扁平结构使绕组更接近定子外壳,每条线圈四周都可以安装散热片或冷却通道。Magnax轴向磁通电机输出更多、损耗更少、体积更小,在相同输出要求下,可实现更长的电动车续航(提升约7–20%)、更轻的电机重量及更紧凑的动力总成布局。这些优势使轴向电机在需要高性能密度的应用场景中颇具竞争力。典型应用领域及产业布局
Magnax通过子公司Traxial专注为汽车、摩托车、电动卡车等地面车辆提供高性能电机解决方案。由于轴向电机轴向长度短,可方便地集成在电驱动桥或驱动轮毂内,以实现扭矩矢量控制和空间节省。欧洲某车企正在测试基于Magnax电机的四轮轮毂驱动概念车,相比传统电机,动力密度提高一倍,效率亦更优。Magnax还为混合动力系统提供紧凑型电机解决方案,有更多电机时可进一步提高续航性能。Magnax技术也适用于电动摩托车和三轮车等轻型电动车型。据报道,已有数百家公司(包括摩托车、卡车和其他EV开发商)对Magnax电机表现出兴趣;公司已选择部分国际汽车和无人机公司进行合作开发。Magnax在航空领域的战略由子公司Axyal负责。轴向电机的高功率密度和轻量化特性非常适合电动飞机和垂直起降(eVTOL)飞机。Axyal指出,典型eVTOL通常需要7–8台电机,电机重量占整机较大比例,减轻电机重量可直接延长航程。与径向电机相比,轴向电机提供更大的磁极表面积和散热面积,并且扭矩随直径增长更快,有助于为电动飞机提供强大推力。Magnax技术已在电动飞行器原型中进行验证,另有用于eVTOL测试的推进单元样机。Magnax曾宣称旗下电机“理想用于飞机”。除了交通运输,Magnax技术在工业驱动和新能源领域也具潜力。公司创始人早在2015年就为风力发电机设计过无铁轭轴向发电机。目前Magnax仍收到风力发电和工业设备制造商的咨询。值得一提的是,Magnax参与了欧洲HARMONY项目(稀土磁材回收),目标是利用技术构建闭环稀土供应链,以确保EV电机和风机等核心部件的材料可持续性。2022年Series B融资后,进一步扩大技术团队、支持客户和合作伙伴。在业务拓展上,Traxial已获得越南Bitexco集团等投资,聚焦整车厂和一级供应商市场;Axyal则面向飞机制造商和新型空中交通开发商推广轴向电机系统。