轴向磁通电机，驱动未来的秘密武器
回顾电机技术的百年发展史，工程师们始终在与一个无形的对手进行着不懈博弈——三维空间的物理限制。传统径向磁通电机，其磁场如同树木的年轮，沿半径方向一圈圈向外扩散。而轴向磁通电机的出现，则带来了思维层面的维度革新，它让磁力线优雅地沿轴向“起舞”，仿佛一场精心编排的“磁场芭蕾”，为有效解决电机研发中的诸多固有难题开辟了全新的路径。
在2024年4月16日的岚图技术发布会上，这款备受瞩目的中国首款自主研发搭车的轴向磁通分布式电驱正式揭开了面纱。它的成功问世，并非简单的产品发布，而是意味着岚图团队成功攻克了轴向磁通电机在工程化应用中的多个核心难题，将显著提升车辆在面对复杂路况与极端地形时的机动性、通过能力与整体性能。
那么，究竟是什么原因让行业目光聚焦于轴向磁通电机？其研发道路上又横亘着哪些难以逾越的险阻？岚图又是如何凭借自主创新，交出了这份令人瞩目的答卷？本文将为您层层解析，一探究竟。
一、扭矩之源：电机的驱动力从何而来？
作为新能源汽车的“澎湃心脏”，无论是异步感应电机还是永磁同步电机，其运行的物理根基皆可追溯至19世纪法拉第的伟大发现——电磁感应定律。当导体在磁场中切割磁感线时，电流与磁场之间将产生相互作用，这种相互作用正是生成驱动电机旋转的核心动力，即扭矩。
汽车扭矩，本质上是电机运转时从转轴输出的旋转力矩。通俗地讲，它代表了电机每旋转一周所能产生的“机械推力”。扭矩数值越大，意味着电机的直接驱动能力越强。在实际驾驶体验中，这项参数深刻影响着车辆的负载能力与复杂地形适应性：更强大的扭矩使得车辆在攀爬陡坡、牵引重物或应对非铺装路面时，能够展现出更为从容和优异的性能。
具体到电机内部：当电流通过定子线圈时，依据右手螺旋定则，会生成环绕的环形磁场。放置在磁场中的转子永磁体，因受到洛伦兹力的持续推动，便将输入的电能高效地转化为了输出的机械能。在此过程中，磁场变化的频率与强度，直接而精确地决定了电机的最终转速与输出扭矩大小。
二、轴向 vs 径向：一场磁场路径的维度革命
如果将传统径向磁通电机的磁场分布比作水中荡开的年轮状涟漪，那么轴向磁通电机的磁场则更像是一束由手电筒集中射出的光柱，沿着电机的轴线方向直接、高效地传递。这种“直来直往”的磁场分布特性，使得磁力线在空间上更为集中、路径更短。这就好比将同样体积的水注入更细的管道，水流的速度与压力必然会显著增加。数据显示，在相同体积约束下，轴向磁通电机能够将单位面积的磁通量提升超过30%，如同使用同等规格的电池，却能驱动功率更大的模型赛车，其能量利用效率得以大幅提升。
轴向磁通 vs 径向磁通
更精妙的结构设计在于，轴向电机可以采用“三明治”式的构型，即在单个定子的两侧对称地各放置一个转子。这种设计犹如原本仅能单手划桨的船夫，瞬间获得了双手同时、同步划桨的能力，动力输出潜能近乎翻倍。因此，在满足同等功率和扭矩输出需求的前提下，轴向电机的体积有望缩小至传统径向电机的一半，重量减轻约三分之一。结构更为紧凑、重量显著降低，其扭矩密度（单位质量或单位体积所能产生的扭矩）自然随之飙升。
这种极致的轻量化与高功率密度特性，使得轴向磁通电机在空间布局寸土寸金、对能效锱铢必较的新能源汽车领域，当之无愧地成为了提升续航里程与动力表现的“秘密武器”。
三、高能效光环下的工程炼狱
行文至此，或许许多读者会心生疑问：既然轴向磁通电机在原理层面具备如此显著的优势，为何其应用普及度远不及传统的径向磁通电机？答案在于其背后严峻的工程化挑战，主要集中在以下三个方面：
1. 散热困境：
两种电机迥异的原理结构，决定了其冷却方式的天壤之别。径向磁通电机可以较为方便地在壳体径向侧布置冷却水道，通过液冷方式对定子进行间接而有效的温度控制。反观轴向磁通电机，其定子通常夹在两个转子之间，位于电机中央，在壳体上布置水道的方式难以实现对核心发热部件的均匀温控。加之其本身结构更为紧凑，内部空间极其有限，热量更容易聚集且难以快速导出，成为制约其持续高功率输出的主要瓶颈。
2. 制造复杂度：
轴向磁通电机的制造堪称精密机械的艺术，其复杂性体现在多个维度：首先，对气隙的控制要求极为严苛，需要极高的部件加工精度和装配一致性；其次，常需采用特种材料（如高性能永磁体、低损耗硅钢片或软磁复合材料），其绕组（尤其是扁线绕组）和整体装配工艺要求极高；再次，专用的制造装备尚未完全成熟，缺乏完善的产业链支持；此外，无磁轭或特殊磁路设计也增加了结构设计和装配的难度。这些因素相互交织，导致其制造过程复杂，对企业的生产工艺水平和质量管理体系提出了极限挑战。
3. 转子的受力和动平衡：
传统径向电机转子主要承受径向方向的力，轴向载荷通常不明显。而轴向电机的转子在工作时，主要承受的是沿轴向方向的强大电磁力，同时在高速旋转时，还需应对径向的离心力，属于典型的双向甚至多向受力状态。这不仅要求对磁场进行极其精确的控制以维持力的平衡，而且任何细微的材料不均匀、装配偏差或热变形，都可能在高速下被放大，破坏转子的动态平衡，引发振动、噪音（NVH问题），甚至导致与定子发生扫膛摩擦的严重故障。
四、破局之道：岚图的系统性解决方案
岚图于4月16日发布的中国首款自主研发搭车的轴向磁通分布式电驱，正是其对上述世界级工程难题的有力回应。依托全栈自研的技术实力，岚图不仅成功解决了研发过程中的多重障碍，更在此领域斩获了13项核心专利。
该电驱系统采用了行业主流的单定子双转子“三明治”构型，性能参数表现卓越：单电机重量仅为28公斤，却能爆发出高达680N·m的磅礴扭矩，其扭矩密度达到了惊人的24.28 N·m/kg，这一指标在同类型产品中居于领先地位。同时，电机峰值功率突出，最高效率达97.5%，轮端转速可达1800rpm，支持最高车速超过240km/h。岚图团队还对电机进行了深度优化，将转矩波动、谐波阶次电磁力、齿槽转矩等影响平顺性与静谧性的关键参数控制在优异水平。
扭矩爬坡表现
如此卓越性能的背后，是岚图在结构设计、材料应用及散热方案等领域多项核心技术协同作用的结果。接下来，让我们深入剖析这些核心技术，探寻岚图轴向磁通电机背后的“黑科技”密码。
1. 浸没式定子绕组油冷：给电机泡个“冰水澡”
轴向磁通电机极高的功率密度意味着其在运行中会产生大量热量，必须及时、高效地散发，否则将导致性能衰减甚至安全隐患。岚图应用的浸没式定子绕组油冷技术，堪称散热方案的革命。
其原理是通过专门设计的进油孔和出油孔，将冷却油液直接通入，让定子铁芯和绕组完全浸没并处于持续流动的油液中。凭借冷却油远优于空气和水的热传导性能，热量能被迅速带走。相较于传统风冷、水冷（特别是外侧水道间接冷却）如同用扇子为高烧患者扇风，速度慢且效果有限；岚图轴向磁通电机的浸没式油冷，则像是让电机核心直接泡在循环流动的“冰水浴”中，实现了全方位的直接、高效吸热。此举使得有效散热面积提升超过30%，整体冷却效率提高约15%。从而确保了电机即使在达到峰值功率后，也不会因过热而出现性能衰减，保证了车辆持续高速行驶和反复加速时的动力稳定性，充分释放了轴向磁通电机的高功率密度潜能。
2. 碳纤维定转子设计：极致轻量化与超高强度
碳纤维材料以其高强度、低密度的特性闻名，其比强度（强度与密度之比）远高于金属材料。岚图电机的定子壳体和转子骨架均采用了军工级别的Peek碳纤维复合材料精密雕刻成型。
其壳体厚度薄至极致——最薄处仅有0.7毫米，约与一张身份证的厚度相当，但却具备了惊人的力学性能：刚度超过20000 N/mm，抗拉强度高达4900 MPa，是普通304不锈钢的9.42倍。这好比用一张超薄的纸，却能吊起一辆小型汽车。同时，整个壳体重量被控制在2.3公斤，仅相当于4瓶550毫升的矿泉水，比使用传统铝合金材质减轻了近60%，实现了极致的“瘦身”。
在转子部分，采用对称设计的碳纤维骨架，如同为磁钢穿上了一件“防滑铠甲”。即使在电机极限转速下，也能将磁钢牢牢固定，并将转子整体的平面度精确控制在0.05毫米以内（细于人类发丝直径），有效降低了因转动不平衡带来的转矩波动，提升了运行平顺性。
3. 双转子一体轴设计：提升精度，抑制风险
以往轴向磁通电机的双转子结构多采用分体轴设计，在装配过程中需要多次定位与校准，不仅费时费力，还容易因累积误差导致同轴度不佳，进而引发振动和噪音。
岚图创新性地采用了双转子一体轴式设计，使用一根高精度的贯穿式主轴，将两个转子直接刚性连接并固定于同一轴线上，形成高度一体化的结构。这种设计极大地简化了装配流程，并将定转子之间的气隙精度稳定控制在微米级别，有效抑制了因轴向磁拉力不平衡所产生的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）问题，并显著降低了潜在的扫膛风险。
轴向磁通电机剖视图
4. 阶梯分段式磁钢与转子SMC涡流抑制：向损耗“宣战”
电机内部的涡流损耗是影响效率的主要因素之一。整块磁钢在快速交变的磁场中，内部会产生感应电流（涡流），导致能量以热能形式耗散。岚图采用了阶梯分段式磁钢设计，将每块磁钢沿径向精准分割成20个小段，并呈阶梯状排列。这种设计将大面积的涡流路径切割成众多相互隔离的小回路，使得磁钢的涡流损耗从集中的“小火炉”分散为微弱的“小蜡烛”，大幅降低至仅约2 kW。
另一处涡流“重灾区”是转子背板。岚图的解决方案是在转盘与磁钢之间铺设一层特殊的“垫子”——软磁复合材料（SMC）。这种材料具有高频低损耗的特性，能有效阻断涡流路径，经测试，使得转子背板的涡流损耗锐减85%以上。
5. 扁线绕组与无轭定子铁芯：提升效率的双重奏
传统圆线绕组电机中，圆形导线间的空隙导致槽满率（导线占据定子槽空间的比例）偏低，限制了功率密度。岚图采用扁线绕组技术，矩形截面的导线能够更紧密地嵌入定子槽内，将槽满率提升至72%以上。这不仅提高了空间利用率和电流承载能力，而且规整的导线排列使得散热路径更为顺畅，与浸没式油冷技术相结合，形成了协同增效，进一步优化了散热效果。
在铁芯设计上，岚图采用了无轭定子铁芯技术。传统铁芯的轭部是磁路闭合的必要部分，但也会产生附加的磁滞与涡流损耗。无轭设计通过优化磁路，使磁力线更高效地穿过工作气隙，避免了在轭部的无效损耗，从而将铁芯损耗（铁损）降低了35%。
结语
岚图发布的这款中国首款自主研发搭车的轴向磁通分布式电驱，不仅仅是一款新产品的问世，更代表着电驱技术发展路径的一次重要转变，是岚图汽车深厚研发实力与行业领先地位的集中体现。它标志着中国汽车产业正率先实现从“二维平面”思维向“第三维度”空间的突破。通过自主创新引领未来技术方向，岚图正在与行业伙伴一道，携手重新定义动力系统的未来格局，为全球新能源汽车的发展注入新的活力与可能。
