2024年电机行业专题报告：乘“新能源汽车+机器人”东风，掀轴向磁通电机革命

一、电机概述

1、电机是什么？

电机又称电力机械，是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置，例 如电动机、发电机、变压器等。按照电机运作时结构是否旋转，人们将电机的内 部结构分为定子（静止部分）与转子（旋转部分）两部分。电流通过的线圈，也 被称为绕组，通常会被固定在定子内部，与转子组件中的磁体遥相呼应。当定子 内部绕组间断开启时，电机内部会经过方向不断变化的励磁电流并形成一个较为 稳定的耦合磁场，实现电能的传递与转化。

电机发展历史可以分为三个阶段：1）理论发展阶段（1820-1834）；2）工业实 用阶段（1834-2008）；3）轴向突破阶段（2009-至今）。各阶段具体成果如下： 1）理论发展阶段（1820-1834）：1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现“电流的 磁效应”，为电磁感应理论的建立奠定基石。随着法拉第在 1821 年成功制成世 界上第一台轴向磁通电机后，科学家们不断拓展电机在实际生活中的应用领域。 自 1834 年后，技术、材料要求更为简单且成本更为低廉的径向磁通电机逐渐占 据电机主流。 2）工业实用阶段（1834-2008）：伴随着第二次工业革命，以直流发电机为首， 电机进入到新的应用阶段。1854 年，赫尔特.维尔纳兄弟申请了自激式发电机的 专利，开启了“卷”直流发电机性能的新时代。至 19 世纪七十年代末，直流发 动机最大可以供应 57.6 千伏，输出 4650 千瓦功率。但该极限远达不到人们的实 际需求。1888 年，特斯拉根据电磁感应原理发明了交流电动机，这种无需整流 的电动机立刻在家用电器与工业器具方面得到了广泛的应用，并在之后的技术发 展与应用中不断迭代升级。 3）轴向突破阶段（2009-至今）：随着径向电机的性能接近理论上限，自 2009 年以来，YASA、Magnax、Emrax 等国外电机厂商逐渐开始将目光投向性能更 高的轴向电机及其应用。巴黎峰会后，各国碳排放限制政策逐步落下，节能减排 已成定局。加之智慧城市与工业自动化对于机器人和自动化设备的精细操作的需 要，电机行业正不可避免地朝着小型化、高效化、轻量化的方向发展。电机行业 对轴向产品生产工艺的探究，正不断回应社会各界对重量更轻、体积更小、效率 更高的轴向磁通电机不断膨胀的需求。

2、电机工作原理

利用永磁体与电磁铁之间的同斥异吸，驱动转子旋转。电机实现电能与机械能之 间的相互转化依赖于定转子磁场相互作用产生的电磁扭矩。以盘式电机为例，当 定子当中的绕组通电时，会形成拥有 N、S 极的电磁铁。此时，N、S 极相对固 定的转子永磁体根据同性相斥异性相吸的基本原理，会因为转定子之间磁极角度 不一同时受到向异性磁极靠近的吸力与向同性磁极远离的排斥力，最终按照合力 旋转。如若定子电磁铁磁极不变，当转子的异性磁极转到绕组的对应位置时，作 用在转子磁铁上的径向合力为零，转子将停止位移。因此，为了保证电机中的转 子持续转动，必须间断通电不同位置的线圈以不断改变磁场方向，使转子在电机 运作时一直受到切向吸引合力的影响。

电机的稳定运行依赖相对固定的扭矩。电机的输出功率由转子的扭矩决定，扭矩 的大小又由作用力，转轴到施力点的径向向量，以及两者之间的角度决定。在相 同的电机中，转子受到的径向向量大小固定不变，因此，定转子之间的扭矩与定 转子磁场之间拉开的角度相关，角度越大，吸引力越大。通常来说，如若定子磁 场的旋转速度超前于转子磁场，该电机就处于电动机状态；反之，则处于发电机 机状态。如若定转子磁场之间存在速度差，转子 N 极就必然出现时而与定子 S 极对齐相吸，时而与定子 N 极对齐相斥，这会导致切向力的大小与方向都难以固 定，扭矩数值就会在电机运作时出现从正到负的波动，使得电机无法平稳输出功 率。

二、轴向磁通电机介绍

1、轴向磁通电机基础知识

按照磁通路径方向，电机可分为轴向磁通电机与径向磁通电机，前者的磁通方向 与电机旋转轴平行。由于外形扁平，轴向尺寸短，轴向磁通电机也称为“盘式电 机”。 结构端，轴向电机同样包含转子、定子部分。其中，电机的永磁体被固定于转子 部分，并平行于旋转轴对齐；定子部分则容纳线圈，在通电时与转子磁铁磁场发 生反应，产生扭矩。从外表上看，轴向磁通电机的定子铁心和转子铁心的外径与 内径保持一致，轴向长度不同，定子部分与转子部分轴向方向相对装配。进一步 来说，根据定转子数量以及定转子的相对位置，轴向磁通电机可分类为：单定子 单转子结构、双定子单转子结构、单定子双转子结构及多盘式结构四种。但考虑 到盘式结构中定转子相互吸引的轴向力对电机整体的破坏性，轴向磁通电机一般 采用双定子单转子的结构，单定子双转子、多盘式方案也多有应用。

材料端，轴向电机主要由磁钢、铁心构成。其中，磁钢（一般为铝镍钴合金）作 为转子中永磁体的原料之一，可按照化学成分分为铁氧体磁钢和钕铁硼磁钢。前 者最高工作温度可达 250℃，通过合金钢加工模组一次成型，并被大量应用于永 磁电机领域；后者拥有更高的磁性能，且体积小、重量轻，是近几年新型的磁钢 品种。定子铁心构成方面，可采用薄硅钢片、软磁复合材料、非晶合金等新型材 料，并由此衍生出无磁轭等多种结构方案。其中，软磁复合材料（SMC）是由 铁和铁基粉末颗粒用介电粘合剂压制而成。通过高纯度的粗粉搭配热固性树脂粉 以替代叠片式硅钢片铁心，SMC 材质铁心进一步减小了涡流损耗和轴承电流， 降低了高频齿纹波损失。同时，模块化的结构也使该类定子能够快速修理或更换， 易于回收利用。非晶合金是指通过超急冷凝固得到的没有晶态合金的一种特殊固 态合金。低损耗、高磁导率的结构特性使得非晶铁心损耗相较硅钢铁心减少 85%-95%，以此成为轴向电机铁心构成的一种新选择。

轴向电机拥有极高的工艺自由度。考虑轴向电机的应用目的不同，其定子成分、 磁极排列以及绕组内嵌方式均能进行调整。以磁极排列为例，考虑到绕组的利用 效率和布局自由度，轴向电机可以将相对两盘面的磁极布局为双 N 极。通过克服 同一转子盘上磁极互斥而导致的装配难题，N-N 排列的轴向电机换取来的是竖嵌 绕组所带来的工艺便利。通过将绕组直接绕过铁心的上下两槽，可以进一步缩短 环绕定子线圈的端部长度，既有利于提升槽满率，减小定子内圆的直径，又有利于解决绕组小端之间与绕组大端与机壳之间的误触问题。轴向电机通过更为复杂 的创新工艺技术，突破了原有的电机结构对性能参数的限制。

2、轴向磁通电机与径向磁通电机的差异&优劣势

轴向与径向磁通电机的最主要区别在于磁通路径的方向，而这又导致了两者在构 造的其他方面存有差异。轴向电机磁通路径与其旋转轴平行，而径向电机磁通路 径垂直于旋转轴。这就意味着在完整磁通路径同为 N 极-气隙（定转子之间的空 隙）-定子-气隙-S 极-转子铁心-N 极的前提下，轴向电机磁场可以直接通过气隙 从一个极点到另一个极点，而径向电机磁场还需要再通过两个定子齿，磁通路径 更长。又由于磁通路径平行于旋转轴，轴向电机的定子与转子部件在垂直于旋转 轴的方向上相对配对，并且两者内外径一致。此外，轴向结构的宽阔空间允许转 子数量大于一个的同时采用定子绕组竖嵌方案，而轴向结构转定子间产生的吸引 力问题又需要通过 2：1 的转定子比例+均匀气隙构造的方案来解决。径向电机平 行于旋转轴的构造，故转定子的相对位置与数量和轴向电机不同。

轴向电机相较于径向电机的优势源于轴向磁通拓扑天然带来的电机构造优势。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， 这增加了转子直径尺寸增大的可能性。考虑到轴向电机转子薄饼状的设计，更大 的直径尺寸与更短的轴向长度会导致轴向电机能够在相同的力作用下输出更高 的扭矩，即轴向磁通电机的扭矩密度更大。此外，由于轴向磁通拓扑所引起的磁 通路径长度更短，这可以使得轴向电机在相同电流输入的同时拥有更高的输出功 率以及效率。而轴向电机针对轴向磁通拓扑所进行的结构设计最终会引起电机整 体体积、重量的下降，这也意味着轴向电机能够在更加紧凑的封装中提供更多的 功率，拥有更高的功率密度。总结而言，轴向电机的优势主要体现在两个方面：

（1）性能优势。在输出同等功率的前提下，与径向磁通电机相比，轴向电机拥 有体积小、重量轻、高扭矩密度与功率密度等多重优势。

轻量化：在体积方面，轴向磁通电机的外径与径向电机基本相当，但轴向长 度仅为径向磁通电机的 1/2 左右，这意味着轴向电机的体积比径向电机小 50% 以上。在电机原材料没有太大变动的前提下，轴向电机自重通常也仅为径向 电机的 1/2 左右。以盘毂轴向电机为例，在 5.5KW 的输出参数下，轴向电 机仅需 87.5mm 的轴向长度与 11kg 的质量，减少了约 56%的尺寸与 45% 的重量。轻量化有利于节约电机的安装空间，打开设备整体的设计布局的新 思路。

高扭矩密度与功率密度：由于“薄饼式”的定转子构造与一维的轴向磁通路 径，轴向电机相对传统的径向电机可以提供 30%的扭矩密度优势以及 1%-2% 的效率优势。以 YASA 为例，在重量，体积均约为同类型径向电机 1/2 的情 况下，重量为 24KG，体积为 5L 的 YASA 轴向电机能够提供 800Nm 的扭 矩，扭矩密度高达同类型径向电机的 4 倍。此外，轴向电机更加自由的部件 设计拔高了输出的功率与效率密度的上限。在定子结构方面，无定子磁轭方 案可以使轴向电机在定子铁质量降低 80%的同时拥有 2-3 倍于径向电机的 功率密度。在定子绕组方面，相较于径向电机线圈仅为 50%的利用率，轴向 电机“集中式绕组”方案通过 100%的绕组运作有效性提升功率密度。更多 的绕组铜线+更少的悬垂（单独散热的线圈）+更大的金属端接触面积，“集 中式绕组”方案为简化设备冷却系统也有帮助。

（2）节能优势。轴向磁通拓扑引发的紧凑设计思路有利于减少轴向电机的生产 耗材与能耗。

生产耗材少：轴向电机结构轻量化、扭矩密度大的优势连锁带来了耗材少的 优势。扭矩密度大，意味着轴向电机可以通过增大转子直径而非添加更多永 磁体的方式来维持扭矩，有利于降低电机制造材料。轻量化+更加自由的电 机设计则从体积角度进一步削减生产耗材。一般情况下，轴向电机生产制造 环节所需采用的铜、铁等金属材料相比径向永磁电机减少 50%左右。如若考 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%， 定子耗铁量节省得更多。

能耗低：自重小、效率高的天然优势使得轴向磁通电机在实际应用中驱动能 力更强，能量消耗更低，有利于实现节能减排。通过增大转子半径而非增加 转子转速的方式来增大电机输出扭矩，轴向电机的铁心损耗远低于径向电机。 由于效率高，轴向磁通电机在各个功率级别下均比普通径向电机节能 15%-25%左右，并能维持更长时间的峰值功率输出。此外，轴向电机更加 直接的磁通路径允许其以取向电工钢作为定子磁芯，取向钢使磁通更容易通 过磁芯也会间接减少轴向电机的铁损量。

轴向电机目前在设计和生产流程端尚未如径向电机成熟。轴向电机定转子轴向相 对的结构决定了轴向电机的定转子之间拥有更大的轴向吸引力。因此，相较于径 向电机，轴向电机的工艺流程需要更多考虑转速更高时，尤其是连接传动轴后后 端负载的轴向窜动较大时，如何保持转子定子之间的磁力水平。此外，轴向磁通电机中更大面积的气隙也对定转子的表面平整程度提出了严格的要求，倒逼加工 端、装配端成本升级。轴向电机的高制造难度+轴向安全等问题使其仍有不小的 改进空间。

3、轴向磁通电机市场规模

轴向电机市场增长的主要突破口在运输电动化浪潮带来的电机革命。相较于传统 电机，更高的扭矩与功率密度将会延长装配轴向电机电动汽车电池的使用寿命， 这使得轴向电机的应用在经济端具有可行性。此外，轴向电机的轻量化优势将为 减轻车辆重量提供更加新颖的设计路线。目前在运输端，不少公司已经加码投资 布局，例如 OLA 投资了 3.2 亿美元用于购买电动滑板车，Uber Technologies 也 在日前得到了美国运输公司 Lime 的投资支持，购买了大量电动自行车和滑板车。 据 Industry Arc 预计，轴向磁通电机市场规模将在 2022-2027 年间以 10.8%的 CAGR 增长，并在 2027 年达到 8.71 亿美元。其中，汽车将占据主导地位，预 计到 2027 年，汽车轴向磁通电机市值将从 2021 年的 2.02 亿美元上涨到 3.60 亿美元，并通过 10.82%的 CAGR 成为轴向磁通电机增长最快的细分市场。

三、轴向磁通电机下游应用市场

径向电机因其相对较高的功率密度和成本效益，广泛应用于众多行业。当今道路 上的大多数电动汽车均以径向磁通电机为能源转换装置。小到洗衣机、风扇等家 用电器，大到风力发电、航空交通、工业机械电机，径向电机仍然占据市场主流。 但是，轴向电机技术的不断成熟正在逐步蚕食径向电机原有的应用板块，尤其是 电动汽车领域。 当前轴向电机广泛应用于新能源汽车、航空航天、船舶推进、机器人以及风力发 电等要求高转矩密度和空间紧凑的场合中。在国内，由于轴向电机相对于传统电 机而言是为新的产品，加之传统客户在电机替换时存在稳定性顾虑，目前行业汽 车板块终端客户大多为车企当中的新势力+部分电车车企。日前，YASA 轮毂轴 向磁通电机搭载在奔驰的 vision-one-eleven 样车，以及 2025 年将在 AMG 纯电 动汽车平台投入量产的宣言，引发了乘用车企内部的震动，轴向电机于乘用车的 应用也将逐渐渗透。机器人与工业板块，轴向电机在部分领域已形成布局，部分 已有试样或小批量供货，距离批量化应用指日可待。

1、新能源汽车行业：商用车先行推广，乘用车仍在试验

（1）盘式电机已在商用车领域逐步推广

当前，轴向电机已在商用车的性能与设计优化中发挥重要作用。凭借轴向电机功 率密度大的优势，浙江中豪 60KW 混动电机在高效节能与尺寸重量方面做出了突 破，其效率最高超过 95%并在结构设计中有效解决混动系统纵置空间紧凑的问题。 盘毂动力在 2020 年面向公交市场推出的分布式电驱动技术，同样也利用了轴向 电机轴向尺寸更短、重量更轻、功率更大的特性。盘式电机的运用不仅释放了底 盘与车厢内部空间，使得 8 米的巴士拥有传统 10 米公交车的载客能力；更进一 步实现了无障碍全平地板、850mm 超宽后过道、0 附着力 12%坡道平稳起步等 颠覆性的功能改善。在不到三年的时间里，盘毂轴向磁通电机技术已运用到超过 3000 台公交车中，在全国 40 余个城市实现批量交付应用，被认为是“公交适老 化服务”的最佳选项。

商用车电气化所需的新能源驱动电机缺口是轴向磁通电机的新蓝海。从全球范围 来看，中国在新能源商用车推广上起步最早，且相较其他国家已有一定渗透。截 至 2020 年，商用车新能源驱动电机装机量仅占 4%，两年后，渗透率总体达到 6%左右。《2023 年全球商用车关键趋势白皮书》认为，中国商用车市场在 2030 年前会受到政策、补能体系以及 TCO 打平等因素的影响，总体电气化进程加速。 至 2030 年，中国新能源商用车渗透率预计可达约 34%，实现约 140 万台销量水 平，2022-2030 年 CAGR 约 25%。轴向电机功率密度高、轻量化的优势能够弥 补商用车对新能源驱动电机的性能要求，分享到商用车快速电气化流程中的蛋糕。

（2）乘用车搭载轮毂轮边电机技术

轮毂、轮边电机技术是应对分布式驱动浪潮的两个方向。轮毂电机技术又称车轮 内装电机技术，最大特点是将动力、传动和制动装置全部整合到轮毂内以达成电 动车辆机械部分的大规模简化。轮边电机技术则是将电机与减速器配套安装在副 车架的车轮边上，通过传动电机输出轴连接到车轮。当前，相较于轮边电机技术， 轮毂电机技术省略了减速器装置，但电制动性能更弱，散热性能更差，且大多以 四台电机配套出现。这也导致在轮边电机已经开始进入产业化的同时，轮毂电机 尚在批量应用的前夜。两种技术均能实现电机单独驱动轮胎，以使车辆具备高机 动性与高可靠性，能够主动控制自身运行，实现自动驾驶。

小体积+低理论成本，轴向电机技术有望攻克客车轮边电机推广难题。在“第三 代中央分布式电驱系统”的开发中，盘毂将轮边径向电机替换为轴向电机，为轮 边电机在乘用车市场推广打通了新的思路。相较于传统集中式单台电机驱动，分 布式驱动需要将电机辅以减速器装在车轮边上，这意味着一台分布式驱动乘用车 需要两台以上的轮边电机，成本居高不下。因此，推广轮边电机客车化，首先要 解决整车电机成本高的问题。利用轴向电机结构紧凑、扁平轻薄的特点，单个盘 毂动力 ICD150K 在维持 150KW 峰值功率的同时，减少了 50%体积空间并降低 了 45%的重量，单位功率密度超过 6kw/kg。在轴向与径向电机材料含量差不多 的前提下，更高的功率密度意味着批量生产后更少的铜与钢用量以及更小的磁铁， 材耗与系统成本的双重下跌让轮边电机整体成本相近于集中式单台径向电机成 为可能。

轴向电机在功率密度上的优势也推开了轮毂电机乘用车批量应用的窗口。高度整 合使得轮毂电机技术对电机的体积与输出扭矩均提出了高要求：1）为了提升制 动性能，轮毂电机需要提供足够大的扭矩；2）轻量化，以减少簧下质量并提升 电动汽车的操作性能。综合以上标准，盘式电机成为了轮毂电机的更优选。相较 径向电机，轴向电机的转子不再被局限在定子当中，拥有更大的扭矩潜力。此外， 轴向电机结构趋向车轮，不会过分挤占轮毂的轴向空间，对悬架、刹车、散热等 车辆电气化的优势项目布局起到了正向作用。盘毂 PDS100K 轴向磁通轮毂电驱 动解决方案被誉为“迄今为止最有可能实现量产应用的轮毂电机解决方案”，也 证明了轴向电机在推动轮毂电机技术客车应用化的重要地位。

（3）电动汽车或将成为轴向电机技术的下一个增长点

业界认为，分布式驱动系统具有车身布置灵活，结构紧凑，易于实现底盘模块化 设计等优点，同时各轮驱动/制动转矩独立可控，是未来实现自动智驾汽车的终 极解决方案，这也是 2023 年发布的新能源汽车近乎全部搭载分布式驱动电机的 原因。在电动汽车电机市场快速扩张的途中，轴向电机与分布式驱动系统的高度 适配性将会大幅度加快轴向电机在整体汽车行业的渗透速率。据 global information 预估，截至 2027 年，全球汽车轴向电机市场将从 2022 年 1.35 亿美 元上涨到 4.97 亿美元，CAGR 高达 29.8%。轮毂电机市场，exactitude consultancy就预估其市值将以20%的CAGR增长，并在2029年增至惊人的27.4 亿美元。

2、电动飞机行业：功率密度适配，推动航空碳净零排放

轻巧紧凑+高功率密度，轴向磁通电机助力航空电气化。由于混动与纯电动飞机 特有的高电压环境，相较于传统飞机电气系统采用的 115VAC/400Hz 和 270VDC 方案，垂直起飞与悬停期间的电动飞机需要无刷 800VDC 的电机提供 高达 20,000 rpm 的速率，对适配电机的体积、重量、功率密度都提出了更严格 的要求，这与轴向磁通电机的特点完美契合。尺寸与重量缩小为同类径向电机的 1/3，功率密度与扭矩密度相较径向分别高出 30%与 20%，轴向磁通电机方案提 供了电动飞机紧缺的“最佳功率和扭矩密度”，推动了更小更轻的推进系统的设 计，以实现电动飞机零碳排放的目标。

多家轴向电机大厂加速布局，争先产品净零排放。利用轴向磁通电机独有的功率 /体积优势，在公司成立的初期，Emrax 与 YASA 旗下的 Evolito 就已经开始布局 电动飞机行业。在 2015 年的巴黎航展上，efesto 与 Ashot 等合作推出了第一个 适配轻型飞机的并联混合动力装置。Emrax268 轴向电机搭配 Rotax914 燃油机 足以在纯电动飞行中提供 100KW 以上功率的同时减重至 57kg；而超轻型飞机所 使用的径向ROTAX912A2电机重量为55.4kg，仅能提供59.6KW峰值功率。2021 年，ACCEL 项目中的“创新精神”横空出世，创下了 345.4 英里/小时的纯电动 飞机空速记录。这款固定翼飞机所搭载的轴向电机，拥有 400KW 的推进功率以 及相较其他径向电机竞品 25%的铁、铜、永磁体消耗量，推动航空产品净零排放 趋势。

“双碳”政策落地，飞机电动势在必行。为了实现 2050 年航空业务净零排放的 气候目标，我国政府于 2022 年出台了《“十四五”民航绿色发展专项规划》， 提倡“积极选用先进可靠航空脱碳技术装备”、“有序推动纯电动、油电混动飞 机在通航领域应用。”据 IPCC 针对全球碳排放量发表的第六次评估报告，全球 航空领域温室气体排放占总排放的 1.8%，而中国国内航空客运市场在全球占比 已达到 18.9%，目前客运量仍在快速增长。绿色和平发布的《中国快递行业的碳 排放》也着重提及了航空运输碳排放，并认定占据快递行业总碳排放 40%左右的 航空运输是快递行业减排的重中之重。减排压力与政策利好双管齐下，均证明电 动飞机是“双碳”时代航空行业不可忽视的重要发展方向。

电动飞机市场飞速增长，轴向电机需求日益广阔。据 Industry energy 预估，到 2035 年，仅城市空中交通市场就将增长到 1000 亿美元以上，这将带动飞机用电 机需求的高速增长。据 M&M 预估，飞机用电机市场规模将从 2022 年的 82 亿美 元增长到 2027 年的 129 亿美元，年复合增长率为 9.4%。其中，5-10kW/kg 功 率密度的轴向电机将在预测期内占据最大的市场份额。轴向电机在飞机用电机市 场的渗透率较低，主要厂商中仅英国的劳斯莱斯公司目前涉足应用，拥有广阔的 增长空间。伴随着全球航空货运的增加，已有不少物流公司开始着眼于装配轴向 电机的纯电动飞机。2021 年，德国邮政集团航空货运子公司 DHL Express 订购 了 12 架纯电动货机 Alice，预计将于 2024 年交付，可运载 1179 公斤货物航行 440 海里。

3、电动船舶行业：增强海上动力，优化驱动结构

轴向电机在船舶提效、减排、结构优化方面优势显著。天然的高扭矩密度意味着 比传统电机更高的电能转换效率以及更加紧凑的结构设计，这对于优化船舶推进 体系，节省能耗成本至关重要。原先电力推进设计难以在民用商船广泛应用的重 要原因在于全额定航速下整体能量效率低于机械推进系统。轴向电机的运用打破 了传统电机低功效的门槛，允许更高的功率、效率输出以及更低的能耗，对长时 间高功率输出的货船和渡轮颇具吸引力。此外，轴向电机扁平圆盘状的紧凑设计 同样能够轻松集成到船舶的推进系统中，释放剩余空间。以吊舱推进系统为例， 原先臃肿的径向电机系统可完全替换为多套盘式电机，在节省空间的同时，为螺 旋桨/喷水器提供高水平的效率与扭矩。Saietta 的首款舷外发动机 Propel S1 利 用 AFT 140 轴向电机，在达成高达 62%的整体效率的同时，还能将电机及其配 套的所有电子设备均改装在吃水线以上。

政策红利推动绿色船舶驶入发展快航道。近年来，国家及地方积极完善电动船舶 顶层设计，有效提升细分场景渗透率。2022 年 9 月，工信部等发布《关于加快 内河船舶绿色智能发展的实施意见》，提到要加快发展电池动力船舶，推进高效 节能电机研究，重点推动纯电池动力技术在中短途内河货船等应用。随着地方绿 色船舶补贴政策的推进，2023 年 4 月，中法在绿色燃料船舶建设领域展开了新 的合作。据 Mordor Intelligence 预估，电动船舶市场规模将在 2028 年达到 114.3 亿美元，以 12.65%的年复合增长率在 23-28 年之间逐步增长。中国市场方面， 2021 年中国电动船舶市场规模达到 94.8 亿元，同比增长 12.9%，预计 2025 年 市场规模达 168.7 亿，2021-2025 年 CAGR 约为 15.50%。快速发展的电动船舶 将为轴向电机在船舶电驱动系统的同类置换提供绝佳的介入背景。

4、机器人行业：挤入关节零件市场，应用于多项机器人项 目

机器人关节的性能要求倒逼电机更新换代。目前，高精端机器人对关节驱动电机 有如下要求：（1）快速性。电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状 态的时间应短；（2）起动转矩惯量比大。在驱动负载的情况下，要求机器人关 节电机的起动转矩大，转动惯量小；（3）体积小、质量小、轴向尺寸短；（4） 能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短 时间内承受过载。在毫米级别厚度的前提下提供较高的峰值扭矩和高响应速度的大功率推力，径向电机难以实现的性能要求精准命中了轴向电机的舒适区间，以 轴向电机为主导的机器人电机研发因此已被多家公司提上日程。

日前，轴向电机已经开始在多个机器人项目中得到应用研究。在机器狗的关节驱 动中，小象电动采用 SETZ90 系列轴向电机方案，在节省了 50%以上的重量之 余提供了更大的推力和更高的响应速度。单关节模组 1.2kg 重，192Nm 峰值扭 矩足以支持其短时负载 60KG。协同机器人方面，ECM 也将轴向电机技术集成 到工业机器人关节的驱动组件中，高功率密度+减少一半的轴向长度不仅完成了 以前不可能实现的轻型紧凑机器人设计，还延长了机器人电池寿命，降低能源成 本。Genesis Robotics 运用 LiveDrive 轴向电机方案的厚度紧凑性（2cm 厚度） 来减缓机器人脚与地面接触时关节收到的地面冲击力，取得良好效果。服务机器 人方面，日本 NIDEC DRIVE TECHNOLOGY 利用轴向电机 21mm 厚度与 170W 的高输出支撑起动力辅助服关节，防止经过狭窄通道时因为关节过大而使使用者 受伤。

机器人市场正进入扩张快车道。据 Interact Analysis 统计，移动机器人零部件市 值预计将在自 2022 年开始以 44.8%的 CAGR 高速增长，在 2027 年达到 74 亿 美元。其中，中国占据零部件市场 40%以上的份额，并于 2025 年在销量方面超 过美国。此外，根据 Stratistics Market Research Consulting 的数据，全球人形 机器人市场市值将从 2021 年的 15.11 亿美元急剧扩张到 2028 年的 264.29 亿美元，CAGR 达到 50.5%。 机器人终端的快速放量对上游的电机供应量提出了更高的要求。日前工信部发布 的《“机器人+”应用行动实施方案》鼓励厂商研发高转矩密度伺服电机核心技 术，这一号召进一步拉高了轴向电机替代伺服径向电机的可能性。伺服电机是指 在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，通过转化电压信号为转矩和转速以驱 动控制对象。轴向电机高扭矩密度+更快的响应速度足以更好地发挥伺服系统的 优势，未来，伴随着轴向电机成为伺服电机主流的趋势，其市值或将随着机器人 尤其是人形机器人的发展呈现井喷态势。

四、国内外主要轴向磁通电机厂商

1、YASA：交运板块多方面布局

自 2009 年成立以来，YASA 公司不断优化轴向电机生产技术，拓宽轴向电机在 交通运输板块的应用。十数年来，YASA 在轴向磁通技术板块已经形成了全面的 知识产权布局，仅在中国，YASA 就申请了 145 项轴向电机发明专利，在发明专 利数量方面排名第一。目前主推的YASA 750和YASA P400两款产品以无磁轭、 分块电枢、直接油冷等技术优势在牵引、发电、液压交换等应用中崭露锋芒，而 其新研制的轮毂轴向电机已经被搭载在梅赛德斯-奔驰的 vision-one-eleven 中， 并有望占据整个奔驰 AMG.EA 纯电动汽车市场。 在抢占汽车电动化的浪潮之余，YASA还将视野拓展到电动飞机与电动轮船板块。 早在被奔驰收购之前，YASA 旗下的 Evolito 公司就已经与电动飞机市场的主要 参与者劳斯莱斯合作，通过供应先进的航空电力推进解决方案参与到“创新精神” 的构建中。通过较同类产品最高的功率密度、效率的优势，Evolito 已经着眼于城 市空中交通等电动飞机的子应用市场。此外，YASA 同样参与了高性能船舶电力 推进体系 EVOA E1 系列的架构，以轴向磁通电机为核心，YASA 有望通过联合 推出 25GTe 电动概念船舶来抢占船舶电动化的风口。

2、上海盘毂动力：深耕于轮毂、轮边电机应用

盘毂动力目前着力于为客户提供节能、高效的电驱动解决方案，在技术端遥遥领 先。以轴向电机为核心，集成优化减速箱、控制器等相关零件，盘毂动力电驱解 决方案已广泛应用于新能源汽车，公交、载货等商用车，电动摩托以及工程机械 领域。截至 2023 年年初，盘毂动力在 6 年时间里累计申报各类专利 1178 件， 在轴向磁通电机领域处于全球一流水平。行业领先的技术端成就了盘毂动力产品 端的优异性能。盘毂动力的轴向电机产品可分为 PCB、ICS、ICD、9TFA 四大 板块，覆盖 63W 到 600KW 不同动力需求的多个领域。相较于同类竞品，盘毂 动力车用驱动电机功率密度达 8.17kW/kg，超过了美国能源部发布的电机发展规 划中 2025 年标准；扭矩密度则超过中国工信部发布的《节能与新能源汽车技术 路线图 2.0》中商用车驱动电机 2035 年标准，产品性能达到国际领先水平。

深耕轮边、轮毂电机解决方案构成，推广轴向电机进入乘用车市场。盘毂动力日前参展的 ICS120K、ICD150K 以及 PDS100K 等轴向电机及其电驱动解决方案 完整地展现了公司旧至普通电动车中央集成，新达乘用车电驱动轮毂方案等在乘 用车端的技术整合。其中，ICS120K 电机作为成熟的轮边电机驱动方案，已经 在公交车领域得到广泛的应用（推广应用超 8000 套）。地铁巴士等成功的轮边电 机应用案例是盘毂电机在商用车轮边电机市场领先水平的体现。此外，不论是 ICD150K 在布置方案上的因地制宜进步拆分+电子差速控制应用，还是 PDS100K 方案进一步减少簧下质量与占用空间+增大最大输出转矩至满足乘用 车的工况需求，盘毂动力均展现出率先抢占乘用车轮边、轮毂两方向电机布局的 研发热情与动力。

3、Magnax：无磁轭轴向磁通电机先驱者

Magnax 自 2015 年开始一直在优化无磁轭轴向磁通电机的设计方案。通过将业 务拆分为 Traxy 与 Axyal，Magnax 对无磁轭轴向磁通技术在地面交通与航天推 进领域的应用进行价值评估和商业化，并以开发出功率密度、效率、可靠性方面 表现出色的无磁轭轴向电机解决方案为己任。在该方案中，Magnax 在工艺领域 拥有多方面突破：（1）采用矩形截面电线，提升同等尺寸铜料填充率至 90%；（2） 在定子铁心的生产中使用晶粒取向钢，在略微增加效率的同时降低铁心损耗至原 15%水准；（3）采用空气、水-乙二醇和油等多种冷却剂混合冷却方案，并通过 层压散热器，使其与绕组紧密接触。这也使得 Magnax 的最终成品 AXF225 轴向 磁通电机在重量仅为 13KG 的情况下能够输出 220KW 的峰值功率，峰值扭矩与 三倍于其重量的 HSM 径向电机（宝马 i3 电机）相近。

4、深圳小象电动科技：致力于机器人个性化解决方案

深圳小象电动科技自成立伊始就着力于聚能磁高能电机技术研发以及驱动解决 方案供应，目前拥有国内领先的盘式电机生产与控制技艺。截至 2023 年，小象 可生产 10KW/Kg 功率密度+20Nm/Kg 扭矩密度+效率>=97%的轴向磁通电机， 峰值功率平铺 1.5KW-100KW，且产品质量与体积仅为常规电机产品的 1/3 到 1/2 左右。 深圳小象产品应用下游涉及多个机器人驱动装置项目。截至目前，深圳小象的 SEmotor1K 与SEmotor6K 轴向电机已经分别参与小型四足仿生机器人与大型仿 生机器人关节电机系统项目，并取得了良好的成果。

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