【四海读报】20251015：汽车行业深度报告–轴向磁通电机

轴向磁通电机：高功率密度等特点有望助力其成为下一代执行器用电机

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1. 一段话总结

本报告（华鑫证券2025年10月14日发布）指出，轴向磁通电机（盘式电机）因磁通路径与转轴平行，具备高功率密度（较传统径向电机提升30-50%）、高转矩密度（相同材料下扭矩提升4倍）、轻量化（同等功率下重量与轴向尺寸减半）及高效区间广（效率＞90%的区域超90%）等核心优势，是人形机器人关节、新能源汽车、航空电动化等领域的理想动力方案；但当前受制造精度要求高（气隙偏差需微米级）、散热压力大（夹层结构易积热导致磁钢退磁）、成本较高（材料特殊+工艺复杂）等问题制约量产；SMC一体压铸（定子一致性提升15%）、PCB定子（重量减少50%）、扁平线绕组（槽填充率提升20-30%）及新型散热技术（液冷、碳纳米管）等方案有望突破瓶颈，建议关注卧龙电驱（轴向磁通电机专利布局）、信质集团（大尺寸电机研发能力）、东睦股份（小象电动5万套/年产量潜力）、易德龙（PCB定子创新联合体）等标的，同时提示规模化生产、送样进展、商用落地不及预期等风险。

2. 思维导图（mindmap）

3. 详细总结

一、报告基础信息

二、轴向磁通电机：核心优势与应用场景

1. 定义与结构差异

• 定义：轴向磁通电机（盘式电机）是磁通路径与电机轴线平行的电机，气隙为平面结构，转子位于定子侧面（传统径向电机转子包覆定子），通过增大转子直径提升转矩密度。

• 结构类型：按定转子组合分为四类，不同结构适配不同场景：

  结构类型	功率密度	效率	转动惯量	适用场景
  单定子单转子	一般	一般	低	小型设备（如家电）
  单定子双转子	高	高	一般	新能源汽车牵引系统、航空航天
  双定子单转子	较高	较高	低	风力发电（稳定运行需求）
  多定子多转子	极高	极高	高	船舶推进、大型发电机组

2. 核心优势（对比传统径向电机）

3. 应用场景

• 人形机器人：适配关节执行器需求（快速响应、小体积、高转矩），单台机器人需28个执行器，按50%渗透率测算，市场空间达700亿元。
• 新能源汽车：推动轮边/轮毂驱动（减少簧下质量），法拉利、梅赛德斯已采用YASA轴向磁通电机。
• 航空电动化：满足5-10kW/kg功率密度需求，2027年飞机用电机市场规模达129亿美元（CAGR 9.4%）。
• 其他领域：风力发电、船舶推进、电梯（盘式电机节能效果显著）。

三、量产制约因素：四大核心挑战

1. 制造精度要求高：气隙为平面结构，微米级偏差即导致磁通分布不均、轴向磁吸力失衡，引发振动噪音，增加轴承负荷；传统叠片工艺无法适配3D磁通结构，批量生产难度大。
2. 散热压力显著：夹层结构（如双转子-单定子）导致中间定子/转子散热困难，高比功率（功率/重量）使热容量低，转子磁钢易过热退磁（钕铁硼磁钢＞200℃退磁风险剧增）。
3. 成本居高不下：材料端依赖SMC（软磁复合材料）、稀土磁钢等特殊材料；工艺端需高精度装配（气隙控制），量产成本较径向电机高30-50%。
4. 机械应力问题：大半径转子高速旋转时承受巨大离心力（如1000rpm转速下离心力达传统电机2倍），对结构强度与稳定性要求极高。

四、技术突破路径：四大解决方案

1. 材料创新：SMC一体压铸

• 原理：软磁复合材料（SMC）由铁基粉末+绝缘层构成，具备各向同性磁性，支持3D磁通设计，适配3D打印工艺。
• 优势：定子一致性提升15%，综合良品率达96%以上（东睦股份小象电动数据），大幅降低量产难度。

2. 结构优化：PCB定子与扁平线绕组

• PCB定子：无铁芯设计，铜线圈蚀刻在电路板上，重量/尺寸减少50%，涡流损耗降低30%，可靠性提升（减少故障点）。
• 扁平线绕组：槽填充率提升20-30%（传统圆线40-50%→扁平线60-70%），磁场更强，功率增加20-30%；散热面积增大，热导率提升50%。

3. 散热升级：多技术协同

• 液冷通道：定子支架/支撑杆内置流路，直接带走铁芯与线圈热量，散热效率提升40%。
• 新型材料：碳纳米管（导热系数5000W/mK）增强绕组散热，相变材料（微胶囊封装）实现热缓冲，防止局部过热。
• 结构设计：定子分段（段间留间隙）、转子通风孔优化（螺旋布置），增加热交换面积。

4. 厂商实践：国内企业突破

• 盘毂动力：实现规模化量产，功率密度达21kW/kg，功率覆盖63W-900kW，专利储备行业领先。
• 东睦股份：小象电动建成1条样板线，量产潜力5万套/年，2024年轴向磁通电机营收154.23万元。

五、重点标的分析

六、风险提示

1. 规模化生产不及预期：制造精度与工艺复杂度高，若良品率提升缓慢，将制约产能释放。
2. 厂商送样进展滞后：人形机器人、新能源汽车厂商验证周期长，送样延迟影响商业化节奏。
3. 商用落地不及预期：人形机器人成本高、乘用车轮边驱动需求低，可能导致应用场景拓展缓慢。

4. 关键问题

问题1：轴向磁通电机相比传统径向电机，在人形机器人关节应用中具备哪些不可替代的优势？这些优势如何解决机器人执行器的核心痛点？

答案：
轴向磁通电机在人形机器人关节应用中的不可替代优势及痛点解决逻辑如下：

1. 高转矩密度+轻量化：轴向磁通电机转矩与转子直径³成正比，相同材料下扭矩提升4倍，且重量减轻50%，完美解决机器人关节“小空间高转矩”痛点——机器人关节体积有限（如手指关节直径＜5cm），传统径向电机需更大体积才能输出同等扭矩，而轴向电机扁平结构（轴向尺寸缩短50%）可嵌入狭小空间，同时轻量化减少关节负荷，提升运动灵活性。
2. 宽高效区间：轴向电机效率＞90%的区域超90%，远高于径向电机（约70%），解决机器人“高频启停能耗高”痛点——人形机器人关节需频繁正反转、加减速（如行走时每秒启停3-5次），宽高效区间可降低能耗，延长续航时间（如电池供电机器人续航提升20-30%）。
3. 低转动惯量：部分结构（如双定子单转子）转动惯量低，响应速度提升40%，解决机器人“动作精度差”痛点——机器人关节需快速响应指令（如抓取物体时响应时间＜0.1秒），低转动惯量使电机从启动到稳定运行的时间缩短，减少动作延迟，提升定位精度（误差从±0.5mm降至±0.1mm）。

问题2：当前制约轴向磁通电机量产的核心瓶颈是制造精度与散热，行业已采取哪些具体技术方案突破这些瓶颈？这些方案的落地效果如何（请用数据支撑）？

答案：
针对制造精度与散热瓶颈的技术方案及落地效果如下：

1. 制造精度瓶颈突破：

• 方案1：SMC一体压铸工艺：采用软磁复合材料（SMC）通过模压成型制造定子，替代传统叠片工艺，适配3D磁通结构，同时通过模具保证微米级气隙精度。

  • 落地效果：东睦股份小象电动通过该工艺使定子一致性提升15%，综合良品率达96%以上，较传统工艺（良品率70-80%）大幅提升，单条生产线量产潜力达5万套/年。

• 方案2：模块化定子设计：将整体定子拆分为独立模块，单齿绕线后组装，避免整体绕线的精度误差，同时通过“翻盖”结构固定，保证气隙均匀。

  • 落地效果：盘毂动力采用该方案，气隙偏差控制在5微米以内（传统工艺偏差10-20微米），电机效率提升5-8%。

2. 散热瓶颈突破：

• 方案1：液冷通道集成：在定子支架外壁及支撑杆内置冷却液流路，直接接触铁芯与线圈，加速热量传导。

  • 落地效果：卧龙电驱在轴向磁通电机中应用该技术，散热效率提升40%，转子磁钢最高温度从220℃降至180℃，避免退磁风险（钕铁硼磁钢安全温度＜200℃）。

• 方案2：碳纳米管导热增强：在定子绕组绝缘层添加碳纳米管（导热系数5000W/mK），增强绕组散热能力。

  • 落地效果：易德龙联合苏大研发的该方案，使绕组热导率提升150%，电机连续运行时温度稳定在120℃以下，较传统设计（150-160℃）显著降低。

问题3：东睦股份、易德龙等标的在轴向磁通电机产业链中分别占据哪些关键环节？它们的核心竞争力如何支撑其在行业中的地位？

答案：
东睦股份与易德龙在产业链中的定位及核心竞争力如下：

1. 东睦股份：轴向磁通电机核心部件（定子）+整机制造环节

• 产业链定位：上游材料（SMC）→中游核心部件（SMC定子）→下游整机（小象电动轴向磁通电机），覆盖“材料-部件-整机”垂直链条。

• 核心竞争力：

  1. MIM工艺龙头优势：作为粉末冶金（MIM）领域龙头，具备SMC材料制备与模压成型核心技术，定子良品率达96%+，较同行高10-15个百分点；
  2. 产能与客户储备：已建成1条轴向磁通电机样板线，量产潜力5万套/年，2024年实现营收154.23万元，客户覆盖新能源汽车与机器人厂商；
  3. 成本控制能力：通过规模化采购SMC材料与一体化制造，定子成本较外购降低20-25%，整机性价比优势显著。

2. 易德龙：轴向磁通电机特殊定子（PCB定子） 环节

• 产业链定位：中游特殊定子制造，聚焦PCB定子（无铁芯设计），为下游电机厂商提供核心部件，同时联合高校攻关系统技术。

• 核心竞争力：

  1. PCB制造经验：作为柔性EMS龙头，具备多层PCB设计与蚀刻工艺优势，PCB定子槽填充率达65%（传统PCB定子50-55%），磁场强度提升15%；
  2. 技术研发能力：牵头组建“苏州市轴向PCB定子磁通电机创新联合体”，攻关气隙磁场提升、散热优化等6大关键技术，2025年已完成原型机测试；
  3. 下游场景绑定：产品适配工业机器人与家用智能机器人，客户包括头部机器人厂商，2025H1工业控制板块营收占比超40%，为PCB定子落地提供场景支撑。