2025年轴向磁通电机行业研究报告：电机的未来形态

一、轴向磁通电机：特殊结构带来优异性能和更广应用

轴向磁通电机与传统电机根本区别为磁场方向不同。1831年，法拉第发明的第一台 电机即为轴向磁通电机，但受限于当时的技术水平和制造工艺，存在沿径向叠制的 定/转子加工、强轴向磁拉力引起的转子偏心、定/转子组装及高成本等问题，因此逐 渐被当前主流的径向磁通电机所取代。二者都基于相同的电磁原理工作，核心区别 在于磁场方向不同，轴向磁通电机磁场方向与旋转轴平行，而传统的径向磁通电机 的磁场方向则与旋转轴垂直。

磁场方向不同核心在于结构不同，轴向电机的定子与转子轴向排布。轴向磁通电机 与径向磁通电机核心结构都包括定子与转子两个核心部件，定子部分包括定子铁心 和绕组，转子部分包括永磁体与转子铁心。传统径向磁通电机转子装配于电机内部， 而轴向磁通电机的定子与转子半径一致呈盘式结构，以轴向排布，定子与转子间的 气隙是与电机转轴垂直的平面，磁场方向垂直于气隙面，与转轴方向平行。

（一） 轴向磁通电机特殊的轴向排布结构带来显著的性能与节能优势

轴向磁通电机特殊的电机结构和磁场方向带来较高的功率密度与效率。原因为：

1. 磁通路径更短提高效率。磁通路径是电机内部的磁力线流动路线。相比径向电机 磁通路垂直于旋转轴，轴向电机磁通路平行于旋转轴，电机磁通路径更短。磁通路 短意味更小的体积可实现更高的功率输出，此外磁阻和铁损等更低效率更高。

2. 轴向排布结构优势带来扩展性。轴向磁通电机由于采用轴向排布的方式，在复用 壳体等基础结构的情况下，可以通过叠加更多的定子和转子来提升电机的能量密度。 这种结构设计使得轴向磁通电机在功率密度提升方面具有独特优势，为其在各类应 用场景中的推广应用奠定了基础。

3. 有效磁面积更大。轴向磁通电机是一种定子和转子沿轴向排布的电机结构。由于 其有效磁表面积是电机转子的表面，而不是外径，因此在相同体积条件下可以获得 更大的有效磁表面积，进而提供更大的扭矩。由于电机的功率是扭矩与角速度的乘 积，因此在相同的转速下可以实现更高的功率输出。因此功率密度更大。此外，由于轴向磁通拓扑允许电机转子定位于定子的侧面而非内部，带来了充足的轴向空间， 可以通过增加直径进一步提高有效此面积，同时也可减少铜铁等材料使用。

4. 定子绕组密度更大材料利用率高。轴向磁通电机在定子绕组设计上具有显著优势。 根据腾野公司官网，其采用"集中绕制"设计，绕组利用率可达100%，而传统径向电 机的分布式绕组中有近50%处于非工作状态（即"线圈悬垂"），这些悬垂部分不仅增 加了重量和成本，还会产生额外的电阻损耗和热量。轴向磁通电机通过优化的绕组 设计，大幅减少了线圈悬垂，提高了功率密度，使绕组始终保持在有效工作状态。

5. 灵活拓扑结构带来更深设计潜力。其盘式结构为设计提供了更大的自由度，例如 可以采用无铁芯或分段铁芯定子设计，进一步降低铁损、抑制齿槽转矩和涡流损耗， 实现更平稳的运行和更高的效率。或可使用PCB板作为定子，由于PCB板较薄，电 机气隙可以很小，使得电机结构更紧凑，进一步缩短轴向长度。模块化设计也相对 容易实现。

较高的功率密度与效率可以带来性能和节能双重优势。

1. 性能：小质量体积实现高扭矩和功率输出。根据腾野公司官网，轴向电机与传统 径向电机相比，扭矩密度优势可达30%，效率优势可达1%至2%，重量和体积均为同 类径向电机的一半左右，但扭矩密度可达同类径向电机的四倍。根据岚图汽车，在 体积尺寸相近的情况下，轴向磁通电机的功率提升33%，扭矩提升64%，重量降低 26%，功率密度提升78%，扭矩密度提升122%。

低速大转矩特性。轴向磁通电机的双转子或单转子多盘结构设计，使其在低速下即 可产生巨大的转矩，具备极佳的起动和过载能力，非常适合需要频繁启停、快速响 应或重载启动场景的应用。

2. 轴向磁通电机的材料使用更少，运行损耗更低。根据青岛恩能电机有限公司官网， 在材料使用方面，由于其紧凑的结构设计和较高的扭矩密度特性，可以通过增大转 子直径而非增加永磁体数量来维持扭矩输出，使得铜、铁等金属材料的使用量比传 统径向磁通电机减少约50%，如考虑无铁心PCB定子技术，轴向电机的生产耗铜量 能降至径向电机的34%。在能耗方面，轴向磁通电机效率通常可超过96%，较传统 径向电机略高。此外，其直接的磁通路径和较低的铁心损耗特性，使其在各功率级 别下比普通径向电机节能15%-25%。这些优势共同构成了轴向磁通电机在节能方面 的综合优势。

（二）应用场景：空间质量敏感但功率输出需求较大的领域

轴向磁通电机凭借高功率密度有望率先应用在空间与质量较为敏感但功率输出需求 大的领域。轴向磁通电机凭借其高功率密度的特点，将优先在那些对空间和质量有 严格限制，同时又需要较大功率输出的应用领域推广。这种特性使其成为空间受限 但动力需求较高场景的理想选择，能够在有限的安装空间内提供更强的动力输出。 然而，由于当前轴向磁通电机在制造工艺等方面仍存在诸多技术难题，导致成本较 高，因此其初期应用将主要集中在对价格相对不敏感的领域。

1. 新能源汽车：满足高性能需求，多种形式应用

轴向磁通电机超高的性能适配高性能纯电汽车需求。轴向磁通电机凭借高功率密度、 高效率和小体积的特点，可显著提高车辆续航里程和动力性能，同时有助于整车轻 量化设计。根据盘毂动力官网，轴向电机的簧下质量比同功率径向磁通电机可减少 50%以上，且尺寸更短，轮毂空间的布置应用和不止有更大的优势。此外，更宽泛的 高效工作区间和强大的扭矩输出能力对高速高性能纯电汽车业很重要。 轴向磁通电机在新能源车上可以有多种应用。在具体应用方式上，轴向磁通电机可 作为主驱动电机，也可用于轮边、轮毂电机等分布式电驱动系统。其扁平超薄的结 构特性使其能够紧凑地集成到车辆底盘或轮毂内，为电池组和乘客舱预留更多空间。 特别是在轮毂电机应用中，其结构特点可以帮助降低车辆的簧下质量，提升操控性 和乘坐舒适性，同时通过分布式驱动实现更精确的动力控制。此外，对于增城式新 能源汽车，扁平状轴向磁通发电机可替代燃油机飞轮，可简化增程器结构降低系统 质量。

轴向磁通电机已经在新能源汽车上初步应用。轴向磁通电机在新能源乘用车、高性 能车型和商用车等多个领域都有成功应用。根据EDC驱动未来公众号，在高性能车 领域，法拉利SF90Stradale、296GTB，迈凯伦Artura等混动超跑都采用了YASA的 轴向磁通电机。梅赛德斯-奔驰收购YASA公司后也发布了应用技术的概念车 VISIONEQXX。在商用车和工程机械中，高扭矩密度意味着更强的爬坡和负载能力， 也具备较高的应用潜力。根据中国道路运输网，盘毂动力的以轴向磁通电机为核心 的轮边驱动系统已在全国50多个城市的5000多台公交车上成功应用，车厢内部实现 了从前到后的全平贯通、没有任何台阶，同时有效载客空间面积大大提升，8米盘毂 轮边驱动公交车可达到10米普通公交车的运力。

2. 飞行器：航空电动化的关键

轴向磁通电机或为电动飞行器最优解之一。航空电动化面临着一系列独特的技术挑 战，其中动力系统的要求尤为严苛。首先，航空器要求极高的功率密度以确保足够 的动力输出，同时又必须严格控制重量以提高载荷能力和航程。其次，飞行安全对 可靠性提出了极高要求，此外还需要考虑空间布局的高效利用和散热问题的有效解 决。轴向磁通电机恰好能够很好地满足这些严苛要求。其扁平化设计和高效的磁路 结构使功率密度较高，远超传统电机；其紧凑的结构设计和优异的散热性能，可以 在有限空间内提供稳定可靠的动力输出。根据华若汀云想电驱动，轴向电机扁平化 设计减少空间占用，转矩密度提升30%以上，可直接驱动螺旋桨，降低传动损耗。此 外，轴向磁通电机通过减少铁芯用量和优化磁路（如Halbach阵列），功率密度突破 8kW/kg；无齿轮箱设计降低故障率，满足航空级冗余要求。特别是在eVTOL（电动 垂直起降）等新型航空器中，轴向磁通电机的这些优势更加突出，不仅能提供垂直 起降所需的大扭矩，还能保证巡航时的高效运行。 轴向磁通电机于电动飞行器中已有进展。根据华若汀云想电驱动，龙电驱的最新技 术突破，将功率密度提升至7.5kW/kg的同时，还实现了振动降低40%、噪音减少30%， 重量较传统方案减少30%，并配备浸没式油冷系统，将耐受温度提升至航空级200℃， 满足悬停阶段的高热负荷需求。与吉利沃飞长空合作开发直驱电机，2025年完成适 航测试。

3. 人形机器人关节：轻量化与复杂运动响应的最佳电机方案

机器人对驱动电机提出了严苛要求。不仅需要快速响应和高起动转矩，还要求体积 小、质量轻，同时能承受频繁的正反向运动和加减速。轴向磁通电机凭借其独特的 技术优势，成为满足这些需求的理想方案。在毫米级别厚度下，它能提供高峰值扭 矩和快速响应，这一特性在传统径向电机中难以实现。具体来看，轴向磁通电机具 有多方面突出优势：其扁平化设计实现了小体积下的高功率密度，特别适合空间受 限的机器人关节；轻量化特性和低转动惯量确保了快速响应能力；优化的磁通路径 不仅提高了效率，还具备出色的散热性能。根据机器人大讲堂公众号，璇玑动力的 第一代关节模组包括AD-AT7510Motor和AD-AT1010Motor两个型号，最高可实现高 达240NM/KG的扭矩密度与580NM的最大扭矩，相较于同等重量、体积和负载能力 的电机，输出动力更强劲、有效负载力更强大，还能延长电池续航能力。瞬间提速并输出强大动力，为机器人进行高难度、高强度、高复杂度动作提供有力支持。

4. 风力发电、电动船泊等其他场景

轴向磁通电机在风力发电、电动船舶等其他领域也展现出广泛应用前景。在新能源 发电领域，其双定子单转子结构特别适用于风力发电，可提供更高的发电效率；在 潮汐能发电中，其高扭矩密度和可靠性优势使其成为水下应用的理想选择。在船舶 动力系统方面，轴向磁通电机凭借高扭矩密度和紧凑结构带来显著的效率提升和结 构优化优势。根据明阳电路官方公众号，Saietta的PropelS1舷外发动机采用AFT140 轴向磁通电机，整体效率达到62%。 总结：轴向磁通电机市场正处于产业初期，未来想象空间大。随着电动汽车、航空 电动化、高端机器人等下游应用场景加速发展，对高性能电机的需求将持续提升； 同时轴向磁通技术日趋成熟，性能优势逐步被市场认可，在各细分领域的渗透率将 显著提高；此外，随着生产规模扩大，制造成本将逐步下降，进一步推动市场规模增 长。根据QYResearch研究数据显示，全球轴向磁通电机市场规模将从2023年的1.42 亿美元迅速扩张至2030年的144.8亿美元，年复合增长率高达73.5%。

二、困境：大规模使用前需面对制造与成本两座大山

当前轴向磁通电机仍处于产业化初期，存在制造与成本难题。轴向磁通电机在功率 密度、扭矩和效率方面的优势突出，但由于当前还处于技术向产业过渡发展的前期， 未形成成熟产业体系，在大规模使用量产前仍面临设计复杂、制造精度和材料工艺 的制造壁垒，以及要求高和工艺设备不成熟导致的价高高企，限制了其在电动汽车 等领域的广泛应用。

（一） 制造：高精密技术需求产业初期难以满足

制造壁垒源于特殊结构带来高精度要求和技术困境。轴向磁通电机的整体工艺流程 大致为定子铁芯冲卷(采用卷绕硅钢带由专门的冲卷机床特制)，然后进行定子铁芯激 光焊接、定子组装(绕组缠绕在定子上)灌封、转子缠绕(通过碳钎维丝把永磁体固定 缠绕)、转子动平衡，最后进行电机性能检测。而壁垒主要源于结构紧凑性、精度要 求和高复杂工艺，导致生产效率低、废品率高，并限制了规模化应用。与径向磁通电 机相比，轴向电机的制造工艺不成熟，涉及多维磁路和特殊材料，具体体现在制造 精度、散热管理、技术复杂性和整体工艺链条上。

1.气隙控制精度困境是制造难题的核心所在。轴向磁通电机的定转子之间采用平面 气隙结构，气隙面积相比径向电机明显更大，这就要求对气隙表面的平整程度和间 隙均匀程度提出极高要求。由于轴向磁通电机产生的轴向磁拉力比径向电机大，转 子和定子之间必须保持极其均匀的平面气隙。任何微小的几何偏差都会导致局部磁 通密度急剧变化，进而引发转矩脉动增大、效率下降、振动噪声恶化等连锁反应，严 重时甚至会造成转子被吸附到定子上，造成严重后果。这种严格的精度要求意味着 加工制造精度和装配精度的要求异常苛刻，需要采用高精度数控机床、三坐标测量 仪等昂贵精密设备，对环境温湿度和振动控制也提出极高要求，大幅推高了制造成 本和技术门槛。

2.定子铁芯制造工艺困境构成了产业化的第一道技术壁垒。由于盘式电机的轴向磁 场结构特点，定子铁芯不能像径向磁通电机那样采用硅钢片轴向叠片制成，目前主 要采用的卷绕硅钢带需要由专门的中心机床特制而成。然而，这种工艺路线面临诸 多技术局限：(1)受冲卷工艺本身限制，定子铁芯很难做到定子都很薄，无法做到完 全无轭部设计；(2)面临定子绕组的联线工艺难题，目前缺乏自动化联线设备，联线 工艺费力耗时，生产效率极低；(3)这种定子结构只能实现扇形、环形或马蹄形结构 的定子绕组，不利于绕组结构的灵活设计；(4)整个工艺依赖专门的冲卷机床设备， 设备的工艺水平和成本价格严重制约着盘式电机的广泛普及和产业化推广。虽然软 磁复合材料（SMC）为解决这一问题提供了新思路，能够在所有三维方向有效引导 磁通量，具有易成型、热处理工艺简单的特性，但SMC材料成本高于传统硅钢，且 磁饱和强度和磁导率相对较低，需要在电机设计中进行性能补偿。

3.转子制造面临结构强度和动平衡的双重挑战。轴向磁通电机的盘式转子在高速旋 转时承受巨大的离心力和轴向磁拉力，对机械强度提出极为苛刻的要求。虽然对于 盘形转子，力矩不平衡量相对较小，一般只需做单面平衡，但电机在组装前仍需要 对转子进行精密的动平衡调整，以使其在转动过程中的质心和旋转中心尽可能地接 近。转子通常需要采用碳纤维包裹技术固定永磁体，这种工艺不仅技术复杂，成本 高昂，而且对加工环境和设备要求严格。更为关键的是，轴向磁通电机全部为表贴 式电机结构，相比内嵌式电机在弱磁能力方面存在明显劣势，这使得轴向磁通电机 在新能源汽车高速工况需求方面存在技术局限性。

4.散热系统设计制造复杂性远超传统电机。轴向磁通电机的高功率密度特性在带来 性能优势的同时，也产生了严峻的散热挑战。由于盘式结构轴向空间狭窄，传统风 冷方式几乎不可行，必须采用复杂的液冷系统。以浸没式定子绕组油冷技术为例， 需要在定子内部设计复杂的油道结构，确保冷却油能够充分浸润每个线圈和齿段， 同时保证严格的密封性能防止泄漏。油道的加工精度、表面粗糙度、密封圈选择和 安装都是影响系统可靠性的关键因素，整个散热系统的复杂程度和制造成本都远超 传统电机方案。

轴向磁通电机目前仍处于产业发展的初期阶段，产业成熟度严重不足，这构成了阻 碍其实现规模化量产的最大障碍。与技术路线成熟、制造工艺标准化程度高的径向 电机相比，轴向磁通电机的制造过程仍然高度依赖人工操作，自动化程度普遍偏低。 虽然部分企业已开发出扁线成型机、入槽机器人等专用设备，但这些设备通用性差、 调试复杂、维护成本高，难以适应批量生产需求。转子装配过程中的碳纤维缠绕、永 磁体安装、动平衡调整等关键工序仍主要依赖技术工人的经验和手工操作，导致生 产效率低下、产品一致性难以保证。质量检测环节缺乏标准化的检测设备和方法， 气隙均匀性检测、绝缘强度测试等关键指标检测仍依赖昂贵的进口设备，检测周期 长、成本高。产业链协同方面更加不成熟，由于技术新颖、市场需求量小，整个产业 链发展水平远低于径向电机产业链。关键零部件如高精度轴承、特殊形状永磁体、 定制化绝缘材料等都需要供应商专门开发和小批量定制生产，采购成本高昂、供应 周期长、质量稳定性差。专用制造设备主要依赖进口或自主研发，设备投资大、技术 风险高。更重要的是，轴向磁通电机在设计规范、制造标准、检测方法等方面缺乏统 一的行业标准，不同企业技术路线差异很大，难以形成规模化的供应链协同效应， 使得整个产业仍处于各自为政、小规模试制的初级发展阶段。

（二）成本：高性能同时材料制造要求高，产业初期难形成价格优势

轴向磁通电机具有比传统电机更低成本的潜力，但先行问题制约降本。根据电动车 百人会，轴向磁通电机的功率密度为10kW/kg，是电动汽车径向磁通电机功率密度的 四倍。这意味着需要更少的铜和钢以及更小的磁铁，从而降低了成本。更轻的重量 也节省了车辆内的系统成本。但轴向磁通电机的制造成本是制约其大规模产业化应 用的核心障碍，当前制造成本显著高于同等功率径向电机，根据电动新视界，量产 成本较传统电机高20%~30%。这种成本劣势主要源于材料特殊性、制造复杂性和产 业化程度不足等因素。

1.材料成本高昂是成本压力的首要来源。轴向磁通电机对材料性能要求极高，必须 使用大量特殊材料。高温永磁材料方面，由于运行温度较高，传统钕铁硼永磁材料 性能会显著下降，必须采用添加镝、铽等重稀土元素的高温型钕铁硼磁材，而重稀 土元素价格昂贵且供应受限，导致高温型永磁材料成本显著高于普通钕铁硼。软转 子制造中广泛使用的碳纤维复合材料同样价格不菲，特别是高性能碳纤维材料成本 更加昂贵。专用绝缘材料、高精度轴承等辅料成本也远高于传统电机用材料，这些 高性能材料的累积效应使得轴向磁通电机的材料成本占比显著高于传统电机。

2.制造工艺复杂推高生产成本。轴向磁通电机的气隙控制精度要求极高，需要采用高 精度数控机床、激光加工设备、三坐标测量仪等昂贵精密设备，设备投资成本远高 于传统电机生产线。定子铁芯制造需要专门的冲卷机床设备，扁线绕组需要专用折 弯、激光焊接等设备，转子制造需要碳纤维缠绕设备、高温模压设备，这些专用设备 不仅投资巨大，而且通用性差，难以在不同产品间共享，设备利用率相对较低。同 时，当前轴向磁通电机制造过程的自动化程度远低于传统电机，很多关键工序仍需 依赖高技能技术工人手工操作，人工成本显著高于传统电机制造。质量检测环节需 要大量高精度检测设备，检测流程复杂、周期长，由于制造工艺复杂、精度要求高， 良品率相对较低，废品和返工成本较高。

3.产业化程度不足导致成本难以摊薄。轴向磁通电机目前仍处于产业发展初期，生产 规模远小于技术成熟的径向电机，无法享受规模经济带来的成本优势。小批量生产 导致固定成本摊销困难、原材料采购议价能力弱、生产效率偏低。供应链方面，轴向 磁通电机的特殊结构要求大量定制化零部件，如特殊形状永磁体、非标准规格轴承、 定制化绝缘材料等，这些零部件需要供应商专门开发和小批量定制生产，不仅价格 昂贵，而且供应周期长、质量稳定性相对较差。由于市场需求量相对较小，愿意投入 资源开发相关配套产品的供应商数量有限，供应商具有较强的议价能力，进一步推 高了采购成本。产业链的不完善还体现在缺乏标准化的制造工艺和检测规范，不同 企业之间难以形成协同效应，无法通过产业集群降低整体成本。

4.研发投入巨大但摊薄困难。轴向磁通电机技术复杂度远超传统电机，涉及电磁设 计、材料工程、精密制造等多个技术领域，需要较长的开发周期和大量的研发投入。 由于缺乏成熟的设计工具和标准规范，很多技术问题需要从基础研究开始，研发成 本较高。同时，技术门槛高，需要高水平的技术团队，人力成本显著高于传统电机开 发。但由于目前市场应用规模有限，这些巨大的研发投入难以通过大批量销售快速 回收，研发成本在产品成本中占比较高。

三、突围：材料+结构创新有望解决制造与成本困境

（一）材料革新突破成本困境：粉末冶金和永磁材料去稀土化

1. SMC粉末冶金技术

软磁复合材料(SMC)实现复杂磁路结构的一体化制造。软磁复合材料(SMC)通过粉 末冶金技术实现了轴向磁通电机复杂三维磁路结构的一体化制造，有效解决了传统 硅钢片无法适应轴向磁路几何形状的根本性问题。SMC材料采用涂覆绝缘层的高纯 铁粉作为基础材料，通过高压成型和烧结工艺制备，具有各向同性的磁学特性和高 电阻率特征，使得磁通可以在三维空间内任意方向流动而不产生显著的涡流损耗。 并可与3D打印技术结合使用。 SMC工艺的核心优势在于净成形制造能力，可以一次压制成型出传统工艺无法实现 的复杂几何结构，如多孔散热结构、径向冷却通道、复杂的磁路拓扑等，且成型能力 较强，根据电驱世界，废料率小于5%。在轴向磁通电机应用中，SMC特别适合制造 定子铁芯的齿部和连接结构，可以实现齿部与散热结构的一体化设计，大幅提升散 热效率。制造工艺方面，SMC支持大批量自动化生产，模具投资后的边际成本极低， 特别适合标准化产品的规模生产。虽然SMC的饱和磁密和导磁率略低于硅钢，但通 过优化磁路设计和增加有效截面积可以实现性能补偿。

2. 永磁材料去稀土化

永磁材料去稀土化技术实现成本结构性突破。针对钕铁硼永磁体成本高昂的问题， 通过结构设计优化实现铁氧体永磁材料的有效替代，从根本上降低材料成本。日本 学者的研究表明，通过增大转子外径、优化定子齿冠面积、采用散绕组降低交流铜 耗等设计改进，可以使铁氧体轴向磁通电机达到与钕铁硼电机相同的电磁性能。虽 然铁氧体的体积需要增加到钕铁硼的5倍左右，但其成本仅为钕铁硼的11%，在高速、 大转矩、大功率条件下效率甚至更高。通过阶梯分段磁钢设计和SMC涡流抑制技术， 可以进一步优化铁氧体电机的损耗特性。根据电动车千人会，DeepDrive等公司的双 转子设计也验证了不使用重稀土元素的可行性，磁钢用量可降低50%，这一技术路 径为电动汽车永磁电机的大规模应用提供了低成本解决方案。

（二）结构创新重构电机架构：无轭设计和PCB定子

1. 无轭设计

革命性的独立齿结构。无轭分段定子设计通过彻底取消传统电机的定子轭部，采用 完全独立的定子齿结构，从根本上重构了轴向磁通电机的制造工艺链。每个定子齿 都是完全独立的模块，包含独立的铁芯和预绕好的绕组，齿与齿之间通过特殊的非 磁性连接结构固定。以YASA和Traxis为代表的技术方案中，这种设计实现了绕线工 艺与定子装配工艺的完全分离，为自动化制造创造了条件。无轭设计的核心在于将 复杂的整体定子分解为多个相同的独立模块，每个模块包含一个定子齿和对应的绕 组单元。根据电动车千人会，这种设计可以减少80%的定子铁重量，功率密度是非 轴电机的2-3倍。且无定子磁轭可显著降低铁质量，从而降低铁损。具有非常高铜填 充因子的集中绕组可实现铜的最佳使用，从而铜损低，显著提升效率。

解决绕线复杂问题。独立齿可在专用设备上批量绕制，绕线设备可从多角度接近， 实现高质量自动绕线。绕组端部通过机器人激光焊接自动连接到母线，整个装配过 程高度自动化。且通过将复杂的整体定子分解为简单的独立模块，大幅降低了制造 技术门槛。单齿绕线可在专用设备上完成，避免了传统整体绕线的复杂性。定子齿 固定采用"翻盖"结构或注塑连接件，兼具机械固定和冷却通道功能，支持流水线装配。

2. PCB定子

PCB定子技术开创无铁芯电机制造新模式。PCB定子技术将传统电机的铁芯和铜绕 组结构革命性地替换为直接蚀刻在印刷电路板上的铜线圈，实现了轴向磁通电机的 无铁芯设计。该技术核心在于利用成熟的多层PCB制造工艺，将定子绕组以铜箔的形式精确蚀刻在PCB基板上，形成高精度的线圈结构。这种设计可以完全消除定子 铁芯，从根本上简化了轴向磁通电机的结构复杂性.此外PCB定子采用模块化的"三明 治"结构设计，每个PCB模块包含完整的三相绕组，可根据功率需求进行灵活叠加组 合。根据AMTS官网，Infinitum的AircoreMobility系统采用标准150kW模块作为基础 单元，通过模块组合可以覆盖从小型乘用车到重型商用车的全功率范围。这种模块 化设计不仅简化了产品开发，还为规模化生产和成本控制提供了重要基础。 PCB定子技术具有高效、轻量化、低噪音等优势。PCB定子电机通过优化定子绕组 的设计和布局，实现了更高的能量转换效率。相比传统电机，PCB定子电机在相同 的输入功率下，能够输出更多的有用功，从而大大降低了能源消耗。且由于定子绕 组直接印制在PCB上，省去了传统电机中厚重的铁芯结构，因此PCB定子电机在重 量上实现了大幅减轻。这不仅有助于提升设备的便携性，还能够降低运输和安装成 本。PCB定子电机在运行过程中产生的噪音极低，甚至可以达到近乎无声的水平。 这对于需要低噪音环境的场合来说，无疑是一个巨大的优势。PCB定子电机的制造 过程高度自动化，采用先进的电子元器件和连接技术，确保了电机的高可靠性和长 寿命。此外，由于定子绕组与PCB紧密结合，避免了传统电机中常见的绕组松动和 接触不良等问题。

解决制造工艺复杂性问题。PCB定子技术首先可以消除传统绕线工艺瓶颈轴向磁通 电机最大的制造难题在于复杂的绕组制造工艺，传统绕线需要熟练技工手工操作， 自动化程度低且一致性差。PCB定子技术通过将绕组制造转变为成熟的PCB蚀刻工 艺，可以使用广泛可用的标准电路板生产技术制造。彻底解决了这一瓶颈。PCB制 造工艺已经过数十年的发展优化，自动化程度极高，可以实现完全无人化生产。 解决材料成本和重量问题。PCB定子技术通过优化设计实现了材料用量的大幅减少。 根据AMTS官网，Infinitum的PCB定子电机相比传统设计可以减少66%的铜材用量， 主要得益于消除了传统绕组中的端部连接线和悬垂部分。同时，完全取消定子铁芯 进一步减少了材料使用，电机重量和尺寸减少50%。这种材料用量的减少直接转化 为成本优势，特别是在铜价高企的背景下，材料成本节约效果显著。且虽然PCB基 板的单位成本相对较高，但通过消除复杂的绕线工艺、减少装配工序、提高生产效 率和良品率，PCB定子的整体制造成本仍然具有竞争优势。特别是在大批量生产条 件下，PCB的边际成本极低，规模效应明显。制造时间从传统绕线的数小时缩短至 数十分钟，生产效率的大幅提升进一步摊薄了制造成本。

四、机会：人形机器人推动关节电机需求大幅增长

人形机器人处于量产前夕。当前多家布局人形机器人的企业都表示将要在2025年或 2026年实现量产，根据特斯拉24年Q4业绩会，马斯克曾表示Tesla计划于2025年生 产10000万台Optimus，并计划2026年实现商业化交付；而小鹏汽车董事长也表示要 于2026年量产L3级别人形机器人（中国汽车网公众号），因此2025年为人形机器人 的量产元年。根据高工机器人产业研究所，2025年全球人形机器人市场销量有望达 到1.24万台，市场规模63.39亿元，到2030年全球人形机器人市场销量将接近34万台， 市场规模将超过640亿元，到2035年，全球人形机器人市场销量将超过500万台，市 场规模将超过4000亿元。

（一） 轴向磁通电机特质高度适配机器人，或可应用于腿部和灵巧手

电机为人形机器人高使用量高价值量环节，人形机器人应用特性与轴向磁通电机技 术优势完美契合。关节电机是人形机器人最核心的执行器件，用量大、且价值量高。 从用量角度看，主流人形机器人单台需要20-40个关节电机，其中Tesla Optimus配 置28个无框力矩电机，根据测算总价值达33600元。并于Optimus Gen1搭配12个空 心杯电机，总价质量9600元。而电机性能直接决定机器人的运动能力和作业精度， 尤其是复杂动作需要爆发极高的瞬时功率，但人形机器人受制于其体型因素以及轻 量化需求，电机的使用对于体积以及质量都较为敏感，因此高功率密度的轴向磁通 电机就为人形机器人较为理想的使用方案。

轴向磁通电机尤其适用于高负载需求的人形机器人腿部。人形机器人腿部系统承担 着支撑整机重量、实现稳态行走的关键任务，对电机的扭矩输出和可靠性提出了极 高要求，轴向磁通电机在这一应用场景中展现出显著优势。根据张江发布官方公众 号，青龙机器人腿部系统采用轴向磁通电机，腿部前摆和膝关节最大扭矩达到 396N·m，峰值扭矩密度高达200N·m/kg，确保了机器人在复杂地形中的稳态行走能 力。腿部使用轴向电机的主要原因为： （1） 高扭矩密度特性使得腿部关节能够在紧凑空间内提供强大动力输出， 同时其优异的动态响应能力保证了机器人在快速运动中的稳定性。 （2） 耐冲击能力强，能够承受机器人行走、跳跃过程中的冲击载荷，提升 了系统的可靠性和使用寿命。 （3） 低转速下可产生高扭矩。腿部负载行走时常需要重载下频繁启停、快 速响应，而轴向电机在低速下即可产生巨大的转矩，具备极佳的起动 和过载能力。这些优势使得轴向磁通电机成为人形机器人腿部关节的 理想选择。

PCB轴向磁通电机或可应用于灵巧手。灵巧手作为人形机器人最精密的执行器，体 积小但自由度高，因此需要在较小的空间内布置大量的电机、传感器等。因此对电 机提出了空间极度紧凑、重量超轻、响应速度快、控制精度高的严苛要求，这与轴向 磁通电机的技术特性高度契合。而PCB轴向磁通电机由于可以将绕组印制呈更复杂 的形式，可显著提升无槽无刷直流电机的效率，轴向尺寸较短，且当前绕组布线的 形式已经迭代至螺旋形绕组，可以在定子有限空间布置更容易，因此PCB电机在微 型机器人、小型扁平存储器等微机电领域应用前景更广泛。以Carl Bugeja开发的PCB 电机为例，根据其于开源网站hackday发布的信息，其将定子绕组直接印刷在PCB板上，实现了厚度仅5毫米、外径16毫米、重量仅1.5克的超薄超轻设计，这种极致的 小型化设计使得在灵巧手的指关节等狭小空间内集成多个电机成为可能，极大程度 的为灵巧手提升主动自由度数量提供空间。

（二）轴向磁通电机应用带来一体化关节革命

轴向磁通电机独特结构优势催生一体化关节模组革命。传统径向电机采用"套筒式" 磁路结构，定子和转子呈圆筒状同心排列，电机本身就占据了相当的径向和轴向空 间，与减速器只能采用串联式连接，形成"电机+减速器"的分体式布局，导致整体长 度冗长、重量偏重。而轴向磁通电机采用永磁体沿轴向环形阵列排布、磁通方向平 行于旋转轴的"电磁三明治"结构，这种扁平化设计天然具备与减速器同轴嵌套的几何 优势，为一体化集成创造了结构基础。 采用轴向磁通电机方案的关节模组已实现性能显著提升。根据高工机器人产业研究 院，科盟创新采用全球首创轴向磁通电机与谐波减速器的毫米级同轴集成方案。通 过"轴向堆叠-分腔封装"设计，轴向磁通电机的扁平化定子可以与减速器的波发生器、 柔轮等核心组件在同一轴向空间内实现高度集成，彻底打破了传统分体式技术路线 的空间限制。这种集成方式将关节模组轴向长度压缩至传统方案的55%，厚度不足 12mm的扁平化轴向磁通电机与PEEK-金属复合壳体形成一体化结构，模组总质量 降低40%。且通过优化磁路设计和热管理系统，在轴向尺寸缩减50%、重量仅2.5kg 的情况下，功率密度反而提升3倍达到80Nm/kg，峰值扭矩提升20%达到200Nm。

轴向磁通电机的使用可为关节模组带来创新设计。小象电动的扭矩优化型扁平轴向 磁通电机充分利用了轴向磁通电机的轴向排布结构特性，创新性地解决了人形机器 人关节扭矩需求动态变化的核心问题。传统轴向磁通电机虽然结构扁平，但扭矩输 出固定，无法适应机器人负载变化。小象的方案通过可变半径设计实现扭矩动态调 节：当机器人需要承受较大载荷时，电磁圈驱动下磁块推动滑块，使卡块相互靠近 解除安装座位置限定，随后电磁环通过磁力推动上磁块向外移动，带动安装座及磁 钢向远离转子盘轴线方向移动，实现转子半径增加。根据深观启元公众号，由于轴 向磁通电机扭矩与转子半径立方成正比，这种设计可以显著提升扭矩输出，使直径 120mm、厚度仅40mm的扁平设计能够持续输出180Nm扭矩。

编辑：火腿肠