深度揭秘智新科技首款轴向磁通分布式电驱

2022年，智新科技在完成整合后力求在 “极速、极静、极省、极苛”四个维度上争创行业第一，即“四极”。

轴向磁通电机正是智新科技在“四极”指导下的代表性产物，其核心优势在于围绕极速创新展开的技术突破。

在NE时代2025 xEV电驱动大会期间，我与智新科技的于安山博士进行了深入交流，探讨了该公司首款轴向磁通电机的产品独特性、技术特征以及未来的应用前景。

智新科技股份有限公司研发中心电机专业总师，于安山博士

01.  
  

首个系统为分布式电驱，2026年量产，体积与单电机相当

智新科技推出首款轴向磁通电机，创新性应用于分布式双电机配置，搭配行星排减速器，旨在实现卓越性能与结构的小型化。

这款总成的最大电压可达910V，峰值功率高达450kW，轮边峰值扭矩达到8500Nm，而总成重量仅为110kg，其XYZ尺寸为434×538×358，与单电机三合一产品的设计相近。

在技术上，电机控制器采用了先进的碳化硅功率模块技术。并进一步优化了散热性能，采用功率模块与薄膜电容共水冷设计，大幅提升了薄膜电容的散热效率。

据了解，这款分布式双电机总成产品预计将于2026年进入批量生产阶段，目前首个合作客户为某高端新能源品牌。

02.  
  

追求极致性能和小型化

轴向磁通电机的发明时间甚至早于径向磁通电机，早在1821年，法拉第就创造了轴向磁通电机，这也是世界上第一台电机。

如今，这种技术已经在汽车领域得以应用，主要用于增程系统中的发电机。其转子具备较大的转动惯量，因此可以替代发动机飞轮，从而实现整车体积的优化以及成本的降低。

然而，要将轴向磁通电机用于驱动电机，技术要求将显著高于用于发电机的场景。驱动领域的轴向磁通电机不仅缺少发动机集成所带来的空间优势，还需在成本、性能或体积方面相较于成熟的径向电机表现出突出的竞争力。

在这一背景下，于安山指出，目前在成本方面优势几乎难以实现。在性能保持一致的前提下，即使选用当前最为成熟的方案，轴向磁通电机的成本依然高于径向电机。因此，智新科技选择通过更高的性能和体积优势来突破应用瓶颈。

据了解，由智新科技所研发的轴向磁通电机，相较径向电机在重量方面约减少20%，功率密度提高约35%，整车Y方向尺寸节省50%。单台轴向磁通电机峰值功率达到225kW，峰值扭矩为660Nm，最高转速达12,000rpm，总质量30kg，单台电机功率密度超过7.5。

针对该成果，于安山解释说，轴向磁通电机的真正价值在于充分挖掘其技术优势，并作为新一代电机技术平台进行持续开发。

从结构上看，用于驱动系统的轴向磁通电机主要分为两种类型：单定子双转子结构和单转子双定子结构。这两种设计在转子方面差异较小，但定子结构的不同则直接影响了应用表现。

单转子双定子结构设计要求定子保留较厚的轭部，同时端盖位置还需要预留冷却空间，这导致一定程度的槽漏磁通，从而限制了电机效率，并对体积优势构成一定制约。而单定子双转子结构则因其紧凑定子设计，没有轭部限制，从而具备更高的效率。

综合来看，单定子双转子结构在高性能和小体积方向上的潜力更为突出。尽管工艺复杂，智新科技仍然选择了单定子双转子这一技术路线，充分体现了其对未来发展趋势的重视和技术布局的前瞻性。

03.  
  

多项难题已解决，满足量产条件

在单定子双转子结构的设计中，定子首先面对的核心挑战是散热问题。智新科技采取了浸没式油冷解决方案，这种方法将定子绕组和铁芯完全浸泡在油液中。这不仅有效提升了冷却性能，还大幅节省了整体空间。同时，考虑到金属材料外壳可能引发较大的能量损耗，智新科技选择使用非金属外壳作为替代。

除此之外，铁芯材料的选择也至关重要。智新科技采用磁粉压制工艺（SMC）来制作铁芯，而非传统硅钢片。虽然SMC的磁滞损耗相较硅钢片略高，但涡流损耗更低。从开发角度看，形状为梯形的铁芯对叠片工艺要求极高，而SMC加工更加简便，因此不仅实现了性能优化，也缩短了产品开发周期。

在绕组形式方面，智新科技选择了集中式绕组。这种结构相比分布式绕组占用空间更小，但对NVH的要求更高。尤其是在低频谐波影响下，对电机控制器需重点优化谐波注入设计。另一方面，由于轴向磁通电机的永磁体采用表贴式结构，磁阻转矩较小，以永磁转矩为主，从而决定了其弱磁控制策略需要重新调整。

轴向磁通电机技术为高性能与小型化提供了强有力的支撑，但要真正实现商业化应用，还需进一步优化机械结构设计。尤其要在保障电气间隙的情况下，最大限度地压缩电机体积，以达到极致小型化目标。

为此，智新科技工程师对每个零部件的空间布局进行了精细化设计，包括轴承位置、衬套形态、旋变安装及整个轴系结构。这些细节的优化将为最终产品的性能与紧凑型设计提供重要技术保障。

04.  
  

轴向磁通是否需要追求高转速、高压？

于安山指出，轴向磁通电机虽然同样注重高压性能，但并不需要过分追求高转速。

其特点在于裂比达到100%（转子外径与定子外径的比值），而径向磁通电机通常仅在60%-70%之间。转子外径较大的情况下，高速旋转时离心力增加，结构强度成为一个主要挑战，需采用例如碳纤维缠绕等强化设计，但这势必会带来额外的成本。

同时，轴向磁通电机在高速化方面面临一个关键难题——偏心，包括动偏心、静偏心以及偏摆。其中，动偏心和静偏心可通过动平衡技术进行优化处理，而偏摆则是制约转速提升的关键因素。偏摆会显著干扰定子与转子之间气隙的稳定性，增加失效风险。

于安山补充道，轴向磁通电机最适宜的转速区间为12000至15000rpm。若转速过高，需要调整转子外径，这不仅可能削弱其固有优势，还可能进一步复杂化设计与制造。

05.  
  

创新采用三维仿真，提升开发速度

在仿真方式的选择上，智新科技此次采用了三维仿真技术，而非径向电机常见的二维模型仿真。这一决策背后主要基于两个因素：仿真精度和仿真效率。

于安山进一步解释称，二维仿真的方法需要将轴向磁通电机按照某一半径展开成一个类似直线电机的形式，然后进行计算，最终再还原成为轴向磁通电机。而在这一“展开—还原”过程中，许多原本存在于轴向磁通电机中的电磁效应就会被简化，比如端部效应和不同半径上的曲率效应。这种简化直接影响了仿真的精度。

为了改善这种局限性，若想通过二维仿真技术提升精度，就需要在后期还原三维模型时，反复调整二维模型参数以及校准各部分磁路参数，使其尽可能逼近三维模型。这个过程不仅复杂，还耗费大量时间，从而对开发进度造成显著影响。

基于这些考虑，智新科技选择了全三维有限元仿真技术，并引入了空间/时间周期性耦合法，以优化电机在转矩、功率以及铁芯损耗方面的仿真计算效率。同时，这种方法能够更快速地生成电机外特性曲线及效率映射图，为研发提供极大的支持。

总结

轴向磁通电机是智新科技持续创新的一个典范。

目前，智新科技已打造出三大马赫动力总成平台，分别是节能动力总成平台——马赫G、混合动力总成平台——马赫PHREV，以及纯电动力平台——马赫E。

其中，马赫E平台已进化至第五代平台iD5。与前一代iD4相比，iD5进一步提升了电压平台和电机转速，其中最高电压提升至1000V，采用了同轴减速器，CLTC工况效率达到了93.5%。此外，该系列新增了分布式双电机系统，其中包括此次重点介绍的轴向磁通电机以及同样表现卓越的径向电机。与此同时，智新科技还透露了未来的iD6系列，其电压水平将进一步提高至1200V，最高电机转速将突破3万转。

在“四极”理念的驱动下，智新科技将继续推动电驱技术创新，开创行业新高度。