轴向磁通电机结构优势明显，具有高功率密度等特点
思瀚产业研究院    2025-10-15

 旋转及线性执行器共同构成人形机器人核心动力单元

执行器是机器人实现运动的核心部件，按传动形式可分为旋转与线性两类。执行器（即一体化关节）是将电机的旋转运动转化为连杆机构运动的关键组件，是机器人实现动作的核心动力单元。电机作为执行器的核心零部件，负责将电能转化为机械能，为整体运动提供驱动力。

人形机器人躯干中的执行器可分为两类：旋转执行器与线性执行器，主要区别在于其传动机构形式——前者通常采用减速器，后者则采用行星滚柱丝杠。以特斯拉Optimus为例，其全身配置14个线性执行器与14个旋转执行器，通过协同运作实现精确灵活的运动控制。

电机是执行器核心部件，通过电磁感应原理实现能量转换

电机是通过电磁感应实现能量或信号转换的电气设备，可按功能或结构分为发电机、电动机等多种类型。电机是一种依靠电磁感应原理运行的电气设备，用于实现机械能与电能之间的转换，或不同形式电能及信号之间的传递与转换。电机种类繁多、结构多样、性能各异，通常可从以下两方面进行分类：① 按能量转换或传递的功能及用途，可分为发电机、电动机、变压器和控制电机；② 按结构特点及电源类型，可分为变压器与旋转电机两大类。其中，旋转电机具有相对旋转的运动部件，可进一步细分为控制电动机、功率电动机及信号电机。

轴向磁通电机：磁通量平行于轴线的电机，盘式结构带来性能优势

轴向磁通电机通过改变磁通方向与结构布局，使转子位于定子侧面，实现更高的功率密度与设计灵活性。轴向磁通电机（又称“盘式电机”）是一种磁通路径区别于传统径向电机的创新型电机，其气隙为平面结构，气隙磁场方向与电机轴线平行。与普通电机相比，轴向磁通电机在结构上最大的特点是转子位于定子的侧面，而非包覆于定子内部。此设计使转子直径可显著增大，从而带来更高的转矩密度与结构设计灵活性，成为新一代高性能驱动系统的重要发展方向。

轴向磁通电机设计灵活，可根据定转子不同数量组合成多类型

轴向磁通电机可根据定转子组合分为多种结构形式，不同配置在功率密度、受力特性及应用领域上各具优势。根据定子与转子的组合方式，轴向磁通电机可分为以下四种典型结构：

1、单定子/单转子结构：由一个转子与一个定子组成，结构简单、体积紧凑，但存在单边磁拉力大、轴承负荷高、振动噪音明显及定转子摩擦风险，影响电机寿命。

2、单定子/双转子结构：由一个内定子与两个外转子构成，功率密度高，能在有限空间内输出更大转矩，适用于牵引系统、航空航天等对性能密度要求高的领域。

3、双定子/单转子结构：由一个内定子与两个外转子组成，结构对称性好，可有效降低单边磁拉力，常用于风力发电等需要稳定运行的系统。4、多定子/多转子结构：由多个定子与转子叠加形成，能输出极高转矩，适合船舶推进、大型风力与水力发电机组等大功率场景。

轴向磁通电机拥有高转矩与高功率密度优势

轴向磁通电机因转矩与转子直径立方成正比，在相同材料与转速条件下可实现4倍扭矩提升。电机的能量输出主要以转矩衡量，转矩定义为力 × 半径。对于轴向磁通电机，其转矩与转子直径的立方成正比，而传统径向磁通电机的转矩仅与转子直径的平方成正比，因此在相同的受力条件下，轴向磁通电机能获得更高的转矩输出。功率密度与扭矩密度通过转速相联系，公式为 P = T × ω（功率 = 转矩 × 角速度），即在相同转速下，轴向磁通电机可实现更高功率输出。总体来看，在使用相同数量的永磁材料与铜线材料时，轴向磁通电机可较径向磁通电机实现4倍扭矩提升，展现出显著的能量转换效率优势。

轴向磁通电机性能跃升，国内厂商已实现规模化量产与应用

轴向磁通电机在同等功率下实现更轻、更薄、更高效的性能表现，国内厂商盘毂动力已率先实现规模化量产与技术领先。在相同功率条件下，轴向磁通电机相较于传统径向磁通电机具备显著的性能优势：整机重量可减轻约50%，轴向尺寸缩短约50%，高效运行区间更广，高效区（效率＞90%）覆盖面积超过90%，同时扭矩密度与功率密度均大幅提升。国内领先厂商盘毂动力已率先实现轴向磁通电机的规模化量产与应用，在细分领域专利储备方面处于行业领先地位。其量产电机功率密度可达21kW/kg，产品功率覆盖63W至900kW，可满足从轻型装备到大型动力系统的多场景应用需求，标志着国产轴向磁通电机产业化的关键突破。

轴向磁通电机：高比功率驱动的前沿技术与产业布局

新型轴向磁通电机作为实现高比功率与高转矩密度电驱动的前沿技术，正由国内科创企业与部分上市公司加速布局。新型轴向磁通电机技术是实现高比功率、高转矩密度电驱动系统的关键前沿方向，代表着电机技术由传统结构向高效轻量化的演进趋势。目前，产品与技术研发主要集中于少数高新科创企业及高校科研团队。在A股上市公司中，已有多家企业积极布局相关技术，包括东睦股份（小象电机）、信质集团、卧龙电驱等等。这些企业正围绕材料、结构设计、制造工艺等环节展开协同创新，为轴向磁通电机的国产化与规模化应用奠定基础。

轴向磁通电机在航空电动化等多领域的应用与轮边驱动潜力

凭借高转矩密度与紧凑结构，轴向磁通电机正加速渗透至新能源汽车、机器人及风电等领域。目前，轴向磁通电机已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对高转矩密度与结构紧凑性要求极高的领域。其小体积与低理论成本的特性，有望有效解决轮边电机在成本、体积与集成度方面的瓶颈问题，推动轮边驱动系统的大规模商业化应用。此外，凭借更高的功率密度与轻量化结构设计，轴向磁通电机能够在减少簧下质量的同时输出充足扭矩，为轮毂电机的批量化推广提供了关键技术支撑。

轴向磁通电机应用

体积小功率密度便于布置：其功率密度优势，能够在保持轻量化，减少簧下质量的同时能够输出足够的扭矩，推动轮毂电机的批量应用。

功率密度适配航空电气化要求：2021年，ACCEL 项目拥有400KW的推进功率。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。

机器人执行器要求快速性：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；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；体积小、质量小、轴向尺寸短；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。轴向磁通电机十分契合。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告（立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会）、产业规划、园区规划、商业计划书（股权融资、招商合资、内部决策）、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。