轴向磁通电机品类图鉴：四大拓扑 × 三大定子 × 两大磁路，一张图看懂“盘式动力”的全貌

轴向磁通电机品类图鉴：四大拓扑× 三大定子 × 两大磁路，一张图看懂“盘式动力”的全貌

从单定子单转子到YASA无轭分段电枢，从有铁心到PCB无铁心，从表贴式到内置式磁钢——轴向磁通电机的品类之多、结构之丰富，远超大多数人的想象。本文首次系统梳理轴向磁通电机的完整品类图谱，为工程师选型提供一份“盘式动力”的全景指南。

1821年，法拉第发明了人类历史上第一台电动机——圆盘式电机。磁力线沿轴向穿过旋转铜盘，那正是轴向磁通电机的原始雏形。在沉寂了近两个世纪后，轴向磁通电机终于在材料和工艺的双重突破下迎来“重生”——从新能源汽车到人形机器人，从eVTOL飞行器到电动重卡，轴向磁通电机正在成为下一代电驱系统的核心选项。

轴向磁通电机的气隙是平面型的，磁通沿轴向（与转轴平行）穿过气隙，定子和转子呈盘状平行排列。这种“盘式”构型赋予了它传统径向电机无法比拟的优势：同等功率下体积和重量减少约50%，功率密度可达传统电机的4倍，效率超过96%。

但轴向磁通电机并非“一种电机”——它是一个庞大的家族，包含多种拓扑结构、定子类型和磁路方案。理解这个家族的完整图谱，是正确选型的第一步。

一、按定转子组合分类：四大拓扑结构

轴向磁通电机的拓扑结构组合灵活，可以根据实际应用场景进行组合。根据定转子的数量和相对位置，轴向磁通电机可分为四大类。

1.单定子单转子结构（SS-SR Single-Sided）

这是轴向磁通电机中最简单的构型：1个转子+1个定子，结构简单紧凑。但单边磁拉力大，轴承负荷大，振动噪音大，存在定转子摩擦风险。

适用于对成本敏感、功率密度要求不高的场景，如部分小型发电机。

2.双定子单转子结构（DS-SR AFIR）

一个转子盘夹在两个定子之间。两个定子有效提高了电机的电负荷，提升了功率密度。左右两侧铁芯的磁拉力相互抵消，解决了不平衡轴向力问题，散热效率非常高。

定子和转子的装配比较容易实现高精度定位。广泛应用于新能源汽车主驱、轮毂电机、风力发电等领域。是目前电驱动行业集中采用的两大主流拓扑之一。

3.单定子双转子结构（SS-DR TORUS）

两个转子盘在外部，定子在中间。定子绕组分别与两侧永磁体作用产生转矩。根据两个转子上永磁体NS极的相对位置，TORUS结构可分为两种子类型：

TORUS-NS：磁通沿轴向穿过定子，理论上可以取消定子轭，实现无轭设计

TORUS-NN：磁通沿圆周方向穿过定子铁芯，需要保留定子轭

TORUS结构能实现轴向力的平衡（体现在转子轴上），单个转子盘本身仍受单边力，需仔细计算转子盘的轴向挠度变形量。无铁芯或薄铁芯结构特别适合中间定子结构。也是目前电驱动行业集中采用的两大主流拓扑之一。

4.多定子多转子结构（Multi-Stack）

多个定子+多个转子的轴向叠加。能够提供很大的转矩密度。装配和设计非常复杂。适用于大转矩场景，如船舶推进系统、大型风力发电及水利发电机组等。

二、按定子类型分类：有铁心vs.无铁心

轴向磁通电机的定子设计是决定其性能的核心变量之一。按定子是否含有铁磁材料，可分为三大类。

1.有铁心定子（Slotted Cored Stator）

定子铁芯采用硅钢片叠压或软磁复合材料制造，带有齿槽结构，绕组嵌入槽中。

优势：磁通密度高，气隙磁密可达0.6-0.9T；转矩密度高，连续转矩密度可达8-25N·mkg；功率密度高，连续功率密度可达1-3kWkg。

局限：存在铁芯损耗（涡流损耗和磁滞损耗）；存在齿槽转矩，可能引起振动和噪音；定子铁芯增加了电机重量。

双定子单转子（AFIR）和单定子双转子（TORUS）两大类拓扑均广泛采用有铁心定子方案。

2.无铁心定子（Coreless Air-Core Stator）

定子完全取消铁磁材料，绕组直接固定在非磁性支撑结构上。

优势：彻底消除铁芯损耗（涡流损耗和磁滞损耗）；彻底消除齿槽转矩，运行极其平滑；部分负载效率高。

局限：气隙磁密较低，仅为0.3-0.5T；需要更多铜材来补偿磁通密度不足；铜损耗较高。

3. PCB定子（Printed Circuit Board Stator）

PCB定子是无铁心定子的一个特殊子类——绕组通过印刷电路板工艺直接在PCB基板上蚀刻而成。PCB定子有效利用了绕组面积并最小化了磁间隙，功率密度相比基准电机可提升63%。特别适用于风扇、微型驱动器等小功率、低扭矩、对厚度要求极高的场景。

三、按磁路与轭部设计分类：YASA无轭革命

在单定子双转子（TORUS）拓扑的基础上，有一项关键的衍生技术正在改变行业格局。

1.传统有轭设计（TORUS-NN）

定子铁芯保留完整的轭部，磁通沿圆周方向穿过定子轭。需要完整的定子轭来提供磁通回路。铁芯重量较大，铁耗较高。

2.无轭分段电枢（YASA Yokeless and Segmented Armature）

YASA是“无轭分段电枢”（Yokeless and Segmented Armature）的缩写。它取消了连续的定子轭，将定子铁芯分割为独立的齿模块。每个齿模块独立绕线，端部绕组极短，槽满率极高。

取消定子轭后，铁芯质量大幅降低，铁耗显著减少，重量大幅减轻，端部绕组缩短，铜耗降低。相比传统有轭结构，转矩密度显著提升，运行效率更高。

YASA可视为TORUS的“下一代”版本，结合了TORUS-NS和TORUS-NN两种结构的绕组布置优势。已成为高功率密度应用的首选拓扑之一，广泛应用于新能源汽车、eVTOL飞行器、高性能机器人关节等场景。

四、按磁钢类型与布置分类

1.表贴式永磁体（Surface-Mounted PM）

永磁体贴附在转子盘表面，是轴向磁通电机中最常见的磁钢布置方式。结构简单，制造方便，磁通密度高。适用于大多数轴向磁通电机应用。

2.内置式永磁体（Interior PM IPM）

永磁体嵌入转子盘内部。为电机增加了磁阻转矩，提高了弱磁扩速能力。适用于需要宽调速范围的应用，如电动汽车主驱。

3. Halbach阵列

通过特定的永磁体排列方式，使一侧磁场增强、另一侧磁场抵消。取消转子铁心结构，降低了铁芯损耗和转动惯量。气隙磁密正弦度更高，转矩脉动更小。适用于对转矩脉动和效率要求极高的高端应用。

五、按应用场景分类：从车轮到天空

轴向磁通电机的品类多样性，源于其应用场景的极度丰富：

新能源汽车：轮毂电机、轮边电机、中央驱动电机，覆盖乘用车到重卡

人形机器人：髋、膝、踝、肩、肘、腕关节模组，轴向磁通无框电机

eVTOL与航空：倾转旋翼动力单元、推进系统，要求功率密度＞8kWkg

工业自动化：机器人关节、精密平台、直驱系统

风力发电：直驱式永磁发电机，双定子单转子结构

船舶推进：多盘式结构，适配大转矩场景

六、惠斯通定制轴向磁通电机：全品类覆盖，一客一案

江苏惠斯通深耕特种电机领域二十余年，依托轴向磁通电机技术平台，可提供从50W到200kW、基座从40mm到400mm、电压从24V到3000V的永磁电机定制方案。

惠斯通的轴向磁通电机定制服务覆盖四大维度：

拓扑定制：灵活选配单定子单转子、双定子单转子（AFIR）、单定子双转子（TORUS-NSNN）、YASA无轭分段电枢及多盘式结构，适配新能源汽车主驱、机器人关节、eVTOL推进、风力发电、船舶推进等全场景需求。

定子定制：有铁心无铁心PCB定子三种方案灵活选配，在功率密度、运行平滑度、成本之间精准权衡。

磁路定制：表贴式内置式Halbach阵列磁钢方案可选，优化转矩密度、弱磁扩速能力或转矩脉动抑制。

应用定制：从车轮到天空、从关节到螺旋桨，为每一个空间受限、重量敏感的场景提供精准匹配的扁平化动力方案。

当新能源汽车的轮毂电机在有限空间内输出澎湃动力时；当人形机器人的关节在盘式电机的驱动下灵活转动时；当eVTOL飞行器以更高的推重比翱翔天际时——在每一台轴向磁通电机的背后，惠斯通正在用“全品类覆盖、一客一案定制”的硬核实力，为下一代电驱系统提供精准匹配的扁平化动力。

江苏惠斯通机电科技有限公司

二十余年深耕特种电机领域，产品覆盖轴向磁通电机、防爆伺服电机、高温电机、深水电机、防辐射真空电机等品类。公司通过ISO 9001及IATF 16949质量体系认证，可提供基座从40mm到400mm、功率从50W到200kW、电压从24V到3000V的永磁电机定制方案。

欢迎联系惠斯通技术团队，获取轴向磁通电机的定制选型方案。