軸向磁通電機專家會

（來源：老司機駕新車）

軸向磁通電機專家會

一、軸向磁通電機：特性凸顯，應用待拓展

高扭矩優勢賦能下肢關節應用:軸向磁通電機在單位重量下可輸出更大力矩，峰值扭矩密度能達30多牛米每公斤，相比德國q的無鋼力矩電機有翻倍體現，可在相同力矩下減輕一半重量。主要應用於下肢關節，因下肢需大力矩控制、小速比實現力控以保證機器人動態響應，且要承載本體及搬運物重量；上肢多為大速比狀態，多配無框力矩小電機。

散熱難題待解，多途徑探索良方:軸向磁通電機散熱困難，因尺寸和重量限制，散熱表面積不足以支撐長時間使用，尤其是雙轉子方案中間定子扁平化，與外界接觸表面積小。解決方式包括使用更高導熱介質的灌封膠，如導入係數能做到2-3的灌封膠；採用強制風冷或輔助風冷方式；使用液冷模塊，但液冷模塊需另外設計，且要與整機廠商共同開發。

成本現狀與未來降本可期:目前軸向磁通電機成本較高，主要原因是未解決大批量生產製造設備，中間環節需人工組裝和焊接，人工成本與BOM成本相近。隨着量產能力提升和新設備開發，未來成本有望降低，理論成本應比無框力矩電機更低，因材料可輕量化。目前該電機成本已接近機器人關節的無框鋸電機成本。

壽命可靠性待考，深度綁定優化:軸向磁通電機因未經過長時間測試周期，其壽命和可靠性目前難以評估，缺乏相關數據支撐。解決辦法是與下游深度綁定，根據實際使用狀況進行測試，再根據反饋進行優化。

二、成本結構剖析：材料主導成本走向

成本佔比：磁鋼領銜各材料:軸向磁通電機成本中，磁鋼部分佔比最高，達35%-40%；銅線（線圈）佔比約30%；鐵芯部分佔比10%，其余為輔料，如軸承、外殼等。

軟磁合金應用：工藝待突破:軸向磁通電機因3D磁場無法用硅鋼片實現大批量量產，採用粉末冶金一體化壓鑄方式，使用粉末冶金軟磁材料。國內在該工藝上尚在開發階段，未達良好效果。目前研發階段多采用瑞典赫格拉斯的材料，電機定型批量后希望國內博科金材、東木、科達等企業進行粉料匹配性開發。

軟磁合金難點：絕緣與密度挑戰:軟磁合金材料製作難點在於粉末顆粒的絕緣層需非常薄，以保證密度，但塗覆包覆困難，且熱處理過程中易燒掉絕緣層，導致損耗和發熱增大。同時，要保證鐵芯整體密度一致性，在高強度壓合過程中不能破壞絕緣層，這些都需長時間驗證。

材料價格佔比：成本影響幾何:軟磁合金粉末材料價格約為0.2硅鋼片的兩倍，但在電機端利用率達95%，無硅鋼（更多實時紀要加微信：aileesir）片的損耗問題，在電機成本中佔比約10%。目前機器人關節模組（含電機、減速器、驅動器）售價約5000元，軸向磁通電機也能達到此售價水平。

三、市場導入：預研測試為主，需求待釋放

客户預研測試：汽車企業積極參與:目前軸向磁通電機客户大多處於預研和測試階段，頭部客户除語數智遠等消費級人形機器人企業外，主要是汽車製造企業，如比亞迪、賽力斯、廣汽、吉利、領跑等，他們在做人形機器人全尺寸預研項目。此外，還有上海的一些企業、芯片製造企業等也在涉足相關測試。

眺望對接：樣機測試小範圍推進:與杭州眺望有對接，目前處於樣機測試階段，對接方為三花，但測試規模較小。

市場需求趨勢：機器狗初現端倪，人形待起步:目前市場需求加速情況不明顯，機器狗領域有一定需求趨勢，包括軍用機器狗等。人形機器人市場目前仍處於起步階段，頭部企業有一定量，但整體仍在進行運控、AI智能等方面的工作。

四、下游應用與產業鏈：汽車預研，多方入局

汽車領域應用：預研為主，量產尚遠:嵐圖推出軸向磁通電機作為主驅，長城有樣機，比亞迪在測試車輛小電機。工程車輛、商用車主驅或輪轂、無人車輪轂電機等也有應用，但多處於預研項目，主驅尚未形成特別大的批量。汽車應用需經過長時間可靠性測試和論證，通過測試后可先應用於高端車，如跑車、越野車等，普及到乘用車需解決量產和成本問題。

產業鏈玩家：多方佈局，各有側重:商用車和工程車輛領域有盤古中豪、無錫尼坤尼坤動力等企業；機器人關節領域有星漢動力、南京夸克等企業；指尖之情在做靈巧手電機替代研發和測試。

五、技術搭配與企業情況：搭配有優，企業待發展

電機減速器搭配：行星組合優勢凸顯:軸向磁通電機與行星減速器搭配出貨量最多，因其好設計、成本低。該電機也可與諧波減速器、擺線針減速器、行星滾珠絲桿配對。從性能上看，配行星減速器體現性能更好，因電機力矩大，配行星可小速比輸出更大力矩。

企業研發出貨：規模尚小，拓展新應用:公司約二三十人，研發人員10人以內，設備端與外部做設備的企業共同開發。目前機器人業務出貨量不大，單家客户年銷售額多為兩三百萬，公司正尋求工業自動化等其他行業應用提升銷量。

行業壁壘時間成本：傳統切入不易:傳統電機企業切入軸向磁通電機市場存在壁壘，主要是性能優勢難以發揮，且生產製造工藝與傳統電機差別大，需重新開發定製設備，預計最少需要一兩年時間成本。結構電子仿真做樣機相對容易，但達到極致效果有較大提升空間。

關節模組零角手應用：設計量產待優化:客户需求多為電機、減速器、驅動或編碼器組成的關節模組，做成一體化模組主要難點在於電機設計和量產能否達到性能需求。指尖之情用軸向磁通電機配擺線針減速器替代零角手的空心杯電機，抓取速度更快，但目前處於研發和測試階段，且手指結構較粗大，存在一定劣勢。

Q&A

Q1:人形機器人上軸向磁通電機主要應用在哪些關節，呈現出哪些產品特性和優勢？

A1:軸向磁通電機主要應用在人形機器人的下肢關節。其產品特性和優勢包括：在單位重量下能輸出更大的力矩，峰值扭矩密度目前可做到30多牛米每公斤，相比德國q的無鋼力矩電機（10幾牛米每公斤），力矩密度翻倍；在相同力矩下，可減輕一半的重量；適用於下肢關節大力矩控制、小速比實現力控的情況，能保證機器人的動態響應，承載本體和搬運物品的重量。

Q2:軸向磁通電機在下肢應用中除高負載外，還存在哪些劣勢，如成本、發熱等問題，設備自動化開發的問題在哪，作為行業頭部玩家，目前設備自動化情況及能做到的成本水平如何，從成本角度看，其未來是否為制約因素，理論成本能否比無框力矩更低？

A2:軸向磁通電機在下肢應用中的劣勢主要有發熱和成本兩方面。發熱方面，由於為實現更大的峰值力矩需輸入更大電流，但電機外表尺寸和散熱表面積不足以支撐長時間使用，導致發熱較大，且雙轉子方案的中間定子扁平化，與外界接觸表面積小，散熱困難，需要更好的導熱介質和方式。成本方面，目前電機未解決大批量生產製造設備問題，中間環節需人工組裝、焊接等，自動化程度低，導致人工成本和BOM成本較高。設備自動化開發的問題在於，做自動化設備的廠家缺乏軸向磁通電機的生產經驗，需與電機制造商共同開發，開發時間周期長、費用高。作為行業頭部玩家，目前一些基本零部件已實現自動化，如繞線、定子粉末冶金壓鑄、轉子部分等，但人工接線焊線、裝配和調整信息等環節仍需人工，導致人工成本較高。目前軸向磁通電機成本已接近機器人關節的無框力矩電機，隨着自動化程度提高，有更大降價空間。從成本角度看，未來不是制約因素，理論成本可低於無框力矩電機，因為其材料可輕量化。

Q3:除成本和散熱問題，軸向磁通電機產品應用中還有哪些卡脖子點或劣勢？

A3:除成本和散熱問題外，軸向磁通電機產品應用中的卡脖子點和劣勢主要是可靠性和壽命問題。由於該電機未經多年測試周期，目前主要應用於小批量市場或預研階段，不像傳統電機經過幾十年磨合，因此其壽命難以評估，缺乏相關數據支撐。

Q4:解決軸向磁通電機散熱問題，產品里導熱介質的主要選擇是什麼，批產是否會用液冷模塊實現散熱，未來機器人散熱若實現液冷化，主要設計點在哪？

A4:解決軸向磁通電機散熱問題，導熱介質的主要選擇有以下幾種：一是自然冷卻，將定子內部用高導熱係數的灌封膠（如導熱係數能做到2點幾或3）灌封，通過自然方式將熱量導到外殼，外殼設置更多散熱鰭以增加散熱表面積；二是強制風冷或輔助風冷，利用渦扇（更多實時紀要加微信：aileesir）渦流風扇等輔助散熱；三是液冷，將電機內部線圈部分包覆成腔體，灌入絕緣油（如液壓油），循環散熱，可成倍提升散熱效果和功率，但液冷模塊需另外設計，並與整機廠商共同開發。目前批產不太會使用液冷模塊實現散熱，未來機器人散熱若實現液冷化，主要設計點在於整機配合，需在整機上設計散熱管道、散熱片等，同時要解決密封性問題，防止液體滲漏，以及考慮高強度運行或失控狀況下的可靠性。

Q5:請拆分磁向軸承電機的內部結構和成本？

A5:磁向軸承電機的內部結構主要包括磁鋼、銅線（線圈）、鐵芯和輔料（如軸承、外殼等）。成本方面，磁鋼成本佔比最高，達35%-40%；銅線（線圈）佔整機成本的30%；鐵芯部分佔10%；其余為輔料成本。

Q6:做電機電芯的軟磁合金產業趨勢有何變化，軸向磁通電機主要採購海外哪些家的產品，軟磁合金在機器人上應用，國內與海外存在差距，下游應用遷移未實現國產化替代的難點在哪？

A6:做電機電芯的軟磁合金產業趨勢變化在於，傳統電機用硅鋼片即可，而軸向磁通電機因3D磁場無法用硅鋼片實現大批量量產，需採用粉末冶金一體化壓鑄方式，使用粉末冶金軟磁材料。軸向磁通電機在研發階段主要採購瑞典赫格拉斯的產品以保證樣機性能；電機定型批量生產后，希望中國的博科金材、東木、科達等企業進行粉料的匹配性開發。軟磁合金在機器人上應用，國內與海外存在差距，下游應用遷移未實現國產化替代的難點在於：一是絕緣層塗覆包覆鐵硅顆粒困難，且絕緣層需非常薄；二是熱處理過程中可能燒掉絕緣層，導致損耗極大提升、發熱增大；三是高強度壓合時要保證鐵芯密度一致性，且不能破壞絕緣層，這些都需長時間驗證。

Q7:軸向磁通電機的報價水平如何，軟質合金粉末在售價或成本中的佔比是多少？

A7:軸向磁通電機目前售價與機器人關節模組價格相當，如機器人關節模組賣5000塊錢，軸向磁通電機也能賣到這個價格。軟質合金粉末在電機成本中佔比約10%。

Q8:軸向磁通電機在人形機器人導入方面的進展如何，小米是否在測試，與眺望對接的客户有哪些，需求是否有明顯加速的情況？

A8:軸向磁通電機在人形機器人導入方面，目前絕大多數客户處於預研和測試階段。國內有二三十家企業參與，包括汽車製造企業（如比亞迪、賽力斯、廣汽、吉利、領跑等）、專門做人形機器人的企業（如上海智源、青龍等）。小米等國內企業兩三年前曾測試過該電機，但因材料端和量產端問題，認為其不具備量產可能性，未實現商業化閉環；隨着今年價格下降，量產可能性增加。與眺望對接的客户是三花，目前處於樣機測試階段。目前機器狗有一些需求趨勢，包括軍用等方面，但人形機器人仍處於起步階段，需求加速情況不明顯。

Q9:軸向磁通電機除人形機器人外，下游應用的延展性有哪些方向，藍圖上市的車是否採用，該電機在車上去用，主驅輔驅的作用是什麼，應用路徑是怎樣的，車上面哪些環節會優先用其替代鏡像磁通電機？

A9:軸向磁通電機除人形機器人外，下游應用延展性方向包括：新能源車領域，如嵐圖將其作為主驅，長城有樣機，比亞迪在測試車輛上的小電機；商用車、工程車輛的主驅或輪轂應用；無人車的輪轂電機有小批量應用。藍圖雖有新聞稱採用軸向磁通電機作為主驅，但從預研時間看，一年時間從原理型樣機到上車測試達到標準太快，預計目前不太可能。該電機在汽車上應用，主驅需經過長時間測試和驗證，且乘用車對成本敏感，需解決量產問題；輔驅可應用於自動轉向等系統。應用路徑是先通過可靠性測試（如NVH等），可先應用於高端車，再解決量產問題后考慮應用於大批量乘用車。在汽車上，只要能使用的環節都希望用軸向磁通電機替代鏡像磁通電機，因其具有輕、小的特點，可降低成本。

Q10:軸向磁通電機產業鏈里比較主流的玩家有哪些？

A10:軸向磁通電機產業鏈里比較主流的玩家包括：做軸向磁通電機的商用車和工程車輛企業，如盤古中豪、無錫尼坤動力（被雷利入股）；做機器人關節的企業，如星漢動力、南京夸克；做靈巧手的指尖之情。

Q11:軸向磁通電機與減速器或傳動機構的搭配有什麼講究，是否有更適配的組合？

A11:軸向磁通電機目前出貨量最多的搭配是加上行星減速器，因為行星減速器好設計，外發加工即可，且成本更低。該電機也可與諧波減速器、擺線針減速器、行星滾珠絲桿配對，但目前配得最多的是行星減速器。從性能上講，各種搭配沒有絕對的優劣之分。例如，作為整個關節模組，配上行星減速器后達到最終輸出，可能會比其他搭配更輕。從成本和性能綜合來看，這種電機本身力矩大，配行星減速器可以小速比輸出更大的力矩，軸向磁通配小速比優勢更明顯。

Q12:公司現在的研發人員大概有多少，是否有專門做設備端研發的，在機器人領域的出貨量口徑如何，目前是否在尋找其他應用方向，提到可能會搞運營的車企是否都是公司目前在對接的？

A12:公司目前整個團隊二三十人，研發人員10人以內，設備端是與外部做設備的共同開發。在機器人領域，各客户出貨量不多，多的一年大概兩三百萬到三四百萬的銷售額。目前公司正在工業自動化等行業尋找其他應用方向。嵐圖、長城、一汽、比亞迪、賽力斯等都是公司對接的整車客户，其中比亞迪有送樣和測試，賽力斯也在對接，嵐圖去年對接后因功率等級大選擇自行生產，長城的蜂巢也有對接。

Q13:傳統電機公司切入軸向磁通電機市場的壁壘和所需時間大概是怎樣的，在結構設計等方面的壁壘是否相對不重要，達到極致效果的提升空間有多大？

A13:傳統電機公司切入軸向磁通電機市場存在兩個主要壁壘。一是性能方面，很多公司雖有涉足該電機，但能否發揮其最大性能優勢尚不明確，目前未出現有明顯性能優勢且有相關測試報告和應用端成果的產品。二是生產製造方面，與傳統生產製造有很大差別，需要全新的工藝，如粉末冶金壓鑄一體化壓鑄、繞線工藝等，還需重新開發定製化設備。預計最少需要一兩年時間。在結構設計等方面，雖然做樣機相對可行，但要達到極致效果仍有很大提升空間。例如，某產品能做到40多千瓦每公斤的功率密度，包括國內較大的盤古等公司都難以達到。

Q14:將軸向磁通電機做成一體化關節模組，會有哪些設計或生產上的難點，指尖之前是否有往該方向發展，其應用情況如何，特斯拉採用建成方案將電機放在手腕處，該電機是否有應用機會，是否看好其在手上的應用？

A14:將軸向磁通電機做成一體化關節模組，主要難點在於匹配性設計，包括減速機、雙編碼器等結構上的改變，最終還是取決於電機的設計和量產能否達到性能需求。指尖之前有往該方向發展，其主打的是菱角軸的用軸上的電機，配擺線針減速器，用於菱角手的電機替代空心杯電機，抓取速度比用齒輪或絲槓的方式更快，但目前處於研發和給客户測（更多實時紀要加微信：aileesir）試階段，且手指結構較粗大，相比空心杯電機在結構上有劣勢。特斯拉採用建成方案將電機放在手腕處，該電機在此方案中沒有優勢體現，不太看好其在手上的應用，因為這種電機優勢在於放在每個手指彎曲關節里形成快速驅動，而建成方案並非如此。此外，4槓方案成本高、齒輪複雜程度高，大家可能會向特斯拉的方向努力以彌補相關劣勢。