轴向磁通电机：人形机器人核心驱动技术

轴向磁通电机也称为 “盘式电机”，是一种磁通路径与普通径向电机不同的电机，其气隙是平面型的，气隙磁场方向与电机轴线方向平行。

作为人形机器人的关键动力来源，轴向磁通电机凭借其独特的结构优势，为机器人提供了高效、紧凑的动力解决方案。相较于传统径向磁通电机，轴向磁通电机具有更高的转矩密度和功率密度，这使得它在有限的空间内能够实现更强的动力输出，从而满足人形机器人复杂动作和灵活运动的需求。同时，其扁平化的设计也便于集成到机器人的关节部位，为机器人的整体设计提供了更多可能性。

工作原理

轴向磁通电机由转子和定子组成，转子围绕定子旋转。接通交流电流后，定子驱动转子旋转。多个相电压作用于电机时，每相电压对应单独绕组，多路电流在空间产生旋转磁场，该磁场与转子磁体产生的磁场相互作用，驱动转子转动。

这种独特的驱动方式，使得轴向磁通电机在响应速度和精度控制上表现卓越。它能够快速且精准地根据输入的电信号调整转速和转向，为人形机器人的各种复杂动作提供了坚实的动力基础。而且，由于其结构的特殊性，轴向磁通电机在运行过程中产生的振动和噪音相对较小，这进一步提升了人形机器人运行的稳定性和舒适性，使其在执行任务时更加安静、流畅，不会因电机运转产生过大的干扰。

结构特点

旋转转子位于定子的侧面，而非定子内部。基本拓扑结构可分为单定子单转子结构、双定子单转子结构、单定子双转子结构和多盘式结构，目前汽车电驱动行业集中采用双定子单转子和单定子双转子两种结构拓扑。

单定子单转子结构相对简单，适用于对动力需求不是特别高且空间限制较为宽松的场景，能在一定程度上满足基础的人形机器人动作驱动要求。双定子单转子结构则通过两个定子的协同作用，增强了磁场的稳定性和驱动能力，可为人形机器人提供更强劲、平稳的动力输出，使其在执行较为复杂的动作时也能保持较好的性能。单定子双转子结构能够利用两个转子的相互作用，进一步提高电机的响应速度和扭矩输出，在人形机器人需要快速做出反应和完成高强度动作时发挥着重要作用。多盘式结构具有更高的集成度和功率密度，能够适应对动力和空间要求都较为苛刻的人形机器人应用场景，为机器人的高性能运行提供有力保障。这些不同的拓扑结构为轴向磁通电机在人形机器人核心驱动技术中的应用提供了多样化的选择，以满足不同类型和功能的人形机器人的需求。

优势特性

体积小、重量轻：轴向长度仅为径向电机的 1/5-1/8，扁平盘式结构大幅减轻重量。

相同功率下，轴向长度可缩短50%-60%，重量仅为径向电机的50%-60%。例如，盘毂动力 PDS5K 关节模组自重仅 2.8kg，却能输出 437N・m 峰值转矩，体积较传统方案缩小 40%。

高功率密度与扭矩密度：

磁通路径垂直于转子平面，有效磁表面积更大，功率密度可达8-42kW/kg（顶级径向电机约 7kW/kg），是传统电机的2-6 倍。YASA 最新电机以 13.1kg 重量实现 550kW 功率，功率密度达 42kW/kg，远超 2035 年规划目标。

效率高:一维磁通路径缩短了损耗，效率普遍超过 96%，在不同功率段能耗比径向电机低 15%-25%，且高效区间更宽。

铁损降低20%，铜绕组利用率从传统电机的 40%-50% 提升至85% 以上，持续功率输出能力提升45%。增材制造散热结构与油冷技术（如小象电动与国创中心合作的油冷电机）有效解决高功率密度下的散热难题，温升控制在 80℃以内。

拓扑结构灵活:支持单转子双定子、双转子单定子等模块化设计，可通过堆叠结构轻松扩展功率，对称布局还可抵消单边磁拉力，提升运行稳定性。

应用领域

适用于对体积重量有特殊要求的领域，如新能源汽车、电动摩托车、工业机器人、无人机、电动船舶以及电动飞机等。

其模块化设计使得在上述领域中，可根据具体空间和动力需求进行灵活定制，像在工业机器人领域，能依据不同型号机器人的臂长、负载等参数，精准配置单转子双定子或双转子单定子结构，以满足多样化的作业场景。在无人机领域，通过堆叠结构扩展功率，可提升无人机的续航和负载能力，适应不同飞行任务需求。在电动船舶和电动飞机方面，对称布局抵消单边磁拉力，能有效提升航行的稳定性和安全性，为这些对动力和稳定性要求极高的交通工具提供可靠支持。

核心技术突破路径

材料革新：稀土永磁材料（钕铁硼）与软磁复合材料（SMC）的应用，使电机成本降低 30%，寿命延长至 1.2 万小时。

制造工艺升级：采用增材制造技术，实现电机复杂结构的一体化成型，不仅缩短了生产周期，还提升了电机各部件间的配合精度，进一步降低了运行过程中的能量损耗和噪音产生。同时，先进的油冷技术被引入，通过在电机内部构建高效的油路循环系统，能够快速带走电机运行时产生的热量，将温升控制在合理范围内，确保电机在长时间高负荷运转下依然保持稳定的性能输出，为轴向磁通电机在人形机器人核心关节的持续可靠驱动提供了坚实保障。

控制算法优化：基于先进的传感器技术和智能控制算法，能够实时精准地感知人形机器人关节的运动状态、负载变化等信息，并迅速调整电机的输出参数，如转速、扭矩等。这种动态的精准控制使得人形机器人在执行各种复杂动作时，能够更加流畅、自然，极大地提升了机器人的运动灵活性和操作精度。而且，通过不断学习和优化算法，轴向磁通电机还能逐渐适应不同的工作环境和任务需求，实现更加智能化的驱动控制，成为人形机器人核心关节驱动当之无愧的必选项。

制造工艺：PCB 定子技术减少 66% 铜材用量，3D 打印散热结构将电流密度提升至 25A/mm² 以上。

在制造工艺上，PCB定子技术不仅大幅减少了铜材用量，降低了成本，还使得电机结构更为紧凑。而3D打印散热结构的运用，极大地提升了电流密度，让电机在相同体积下能够输出更大的功率，进一步增强了轴向磁通电机的性能。这些先进的制造工艺共同作用，使得轴向磁通电机在核心关节驱动方面展现出无可比拟的优势，成为人形机器人核心关节驱动的理想选择。