少数派技术：轴向磁通电机，梅赛德斯-奔驰的新能源之路

【编者按】“真理往往掌握在少数人手中”。当前的少数派可能成为未来的多数派，就像正在走向多数派的汽车电动化和智能化一样。但少数派又常常被忽略，不被理解。

百度有驾特推出《少数派》栏目，关注面向汽车电动化和智能化的少数派技术，探寻拥有全新商业逻辑的少数派模式，输出站在多数人对立面的少数派观点。让“少数派”也能被“多数派”看见。

本文为《少数派》栏目的第3篇，关注被奔驰押宝的“小众”新能源技术——轴向磁通电机。

早在1821年，英国物理学法拉第（Michael Faraday）发现，变化磁场能够在封闭电路中产生电动势能，这就是著名的电磁感应现象。

法拉第用一个可转动的金属圆盘置于磁铁的磁场中，并用电流表测量圆盘边沿和轴心之间的电流。实验表明，当圆盘旋转时，电流表发生了偏转，证实回路中出现了电流，也就是说实现了机械能转变为电能。

为证明电磁感应现象所打造的这台主要依赖金属圆盘加磁铁的机器就是历史上第一台发电机。值得一提的是，它是一种轴向磁通电机。

虽然轴向磁通电机自诞生至今已过去超过200年，比汽车产业的历史还要长。但由于电磁计算难度大、材料选型难、工艺难度大等问题，轴向磁通电机长期无法成为驱动汽车前进的动力系统。当下的新能源汽车几乎全部采用径向磁通电机驱动。

然而，这样的情况正在逐渐产生变化。轴向磁通电机已经初步开始在新能源汽车上进行搭载，并有望在未来10年内进入大规模量产时代。

2023年6月中旬，梅赛德斯-奔驰发布了全新Vision One-Eleven电动概念车，展示其面向未来的电动汽车技术。值得一提的是，这款概念车就配备了两个来自YASA的轴向磁通电机。

新概念车发布半个多月后，百度有驾受邀参与了梅赛德斯-奔驰组织的小型媒体沟通会，与该公司动力系统与电力驱动部门研发负责人康斯坦丁·奈斯（Konstantin Neiß）就YASA的轴向磁通电机进行了深入交流。

从交流中可以感受出，奈斯在谈到YASA轴向磁通电机的未来是十分兴奋。那么，这一小众产品让他如此兴奋的原因何在？我们一起来探索。

虽然在2023年6月发布的Vision One-Eleven只是一款概念车，但它代表着梅赛德斯-奔驰未来电动化路线的发展方向，包括电机层面。

与目前市场上99%以上新能源汽车中所使用的径向磁通电机相比，Vision One-Eleven概念车上搭载的这款YASA轴向磁通电机拥有重量轻、结构紧凑的优势，同时还具备大扭矩的特征。

在径向磁通电机中，底部都需要设计一个定子磁轭。并对其进行铜线绕组。但是YASA在轴向磁通电机中取消了定子磁轭这样的结构。这一全新的设计，不仅让电机的体积大幅缩减，还实现了重量的明显降低。

由于整体结构更加紧凑，因此轴向磁通电机的半径增加对于扭矩的提升幅度会大大优于径向磁通电机。借

助结构优势与扁线绕组技术的结合，YASA轴向磁通电机可以提供最高800N·m的扭矩。

与此同时，YASA的轴向磁通电机采用油冷技术对电机进行降温。通过这种更加直接的冷却的方式，可以大幅提升冷却效果，让电机稳定地进行高功率输出。这一方面有利于电机设计更高的功率，另一方面也有利于让车辆拥有更持久的强劲动力。

如果要达到市场上常见的250马力输出功率性能，一般的径向磁通电机重量大约为45～50kg，而同样的YASA轴向磁通电机的重量仅为20kg。此外，YASA电机的体积仅为径向磁通电机的三分之一，却在扭矩方面达到了后者的4倍。

尺寸更小、重量更轻，且能够长时间进行大功率输出，再加上更加昂贵的价格。也难怪，这样的产品会优先在超跑这类高价格、高性能的产品上进行商业化落地。

然而，高昂的价格并不会长期成为轴向磁通电机的标签。据奈斯介绍，与传统径向电动机相比，YASA轴向磁通电机所使用的材料更少。这意味着，该产品将有机会成为成本更低、对环境更友好的选择，从而推向更广阔的市场。

更轻、更小、更大扭矩、更低成本……这些优势显然是说服梅赛德斯-奔驰全资收购YASA公司最重要的理由。

谈到YASA，我们不得不从一个名叫Tim Woolmer的牛津大学博士生说起。

2005年，正在牛津大学读书的Tim Woolmer被拉进了一个氢能跑车的项目中。分配给他所在团队的任务是，为世界上第一辆氢跑车设计、建造和测试电力传动系统。

为了保证这款氢能跑车的性能，他们需要让电机拥有足够高的扭矩。然而，受限于车辆的设计，这款产品所要搭载的电机必须足够轻便。

但Tim Woolmer很快发现，市面上能够满足其动力需求的电动机都太重了，平均重量在50～100kg之间，而这款跑车理想的电机重量则是20kg以下。现实与理想之间的差距过于悬殊，远远不是通过优化就能迅速拉近的。

经过对一系列已有资料进行研究之后，Tim Woolmer发现了环形轴向磁通电机有机会满足该项目对性能、体积、重量等多维度的需求。这款全新的电机移除了电机中的定子磁轭以减轻重量和减小体积。他还通过提高电机扭矩来提升该电机的性能。

2008年，搭载着Tim Woolmer与自己博士生导师共同开发的首台YASA电机的Morgan LIFEcar概念车正式亮相。

2009年，牛津大学旗下技术转让公司ISIS Innovation向Tim Woolmer提出了商业化建议，并表示愿意为其投资150万英镑（约合人民币1400万元）。当年9月，YASA公司正式成立，Tim Woolmer担任该公司的创始人兼CEO。在成立的第一年，该公司的销售额就达到了200万英镑。

2015年，搭载6台YASA轴向磁通电机的DriveeO PP03在派克峰国际爬山赛上获得冠军。该车的最大功率超过1000kW。2016年，DriveeO PP100以8分57秒领先第二名25秒的巨大优势再次夺冠。该车搭载了7台YASA电机，最大功率达到了1190kW。

但受限于技术、成本等因素，在成立十余年后的今天，YASA公司旗下产品仍然仅出现在一些小规模量产的

交通工具上，比如插电混动超跑科尼赛格Regera、法拉利SF90等。

2021年，梅赛德斯-奔驰宣布完成对YASA公司的收购。根据收购条款，YASA将成为梅赛德斯-奔驰的全资子公司，开发超高性能电机，但同时保留自己的品牌、团队和设施，并继续为现有的超跑客户提供服务。只是Tim Woolmer职位从CEO变为CTO。

随着这一次收购的完成，梅赛德斯-奔驰和YASA公司都进入了发展的新篇章。

早在收购完成之前，梅赛德斯-奔驰与YASA公司就已经研究在一款搭载轴向磁通电机的跑车。该车将于2025年左右推出，并成为全球首款搭载YASA轴向磁通电机的纯电动车型。

然而，随着合作和交流越来越深入，梅赛德斯-奔驰与YASA看到了一个更有趣的未来：加速轴向磁通电机走向更广阔的市场。

还在牛津上学时，Tim Woolmer就展现了巨大的“野心”。在他看来，轴向磁通电机和径向磁通电机在未来的关系就像是盘式刹车和鼓式刹车在当下的关系。未来，全球民用车市场将更多采用轴向磁通电机，就像当前的轿车大都使用盘式刹车一样。

简而言之，Tim Woolmer希望通过YASA让轴向磁通电机取代径向磁通电机的市场地位。

梅赛德斯-奔驰方面则非常清楚，他们在未来将离不开轴向磁通电机，而且也看到了轴向磁通电机走向大众化市场的机会。

“在21世纪中期，如果要为高性能电动汽车选择电驱动系统的话，我们肯定只会选择轴向磁通电机。因为它的尺寸和重量足够小。在只能放入一个径向磁通电机的驱动系统中，我们可以放入两个轴向磁通电机，这意味着我们能获得更强劲的动力。”奈斯在与媒体交流时表示。

梅赛德斯-奔驰要的不止是轴向磁通电机的供应，还想要这项技术的所有IP和知识产权，以便在未来的竞争中占得先机。

“就像在内燃机时代，我们会跟其他的汽车制造商分享发动机、变速器等方面的技术，我们也会在电动化时代向其他汽车生产商分享电机技术，但我们要避免竞争对手们获得YASA的这些知识产权。”奈斯强调。

面向未来，梅赛德斯-奔驰将与YASA公司一起研发更多品类的轴向磁通电机，并这些电机放在不同定位的产品中去。在梅赛德斯-奔驰看来，YASA轴向磁通电机能够让汽车的整体设计能带来更大空间。

得益于重量更轻、体积更小，电机可以被挪动到车轮到轮毂或其他位置，以大大减少对车内空间的挤占。车辆的这部分空间的利用就将有无限想象，既可以交给动力电池以提升续航里程，也可以为乘员或后备箱留出更多空间，甚至可以借此改变车身结构已满足更多元化的用车需求。

耗材更少的特点，也让轴向磁通电机在未来的供应链体系更加成熟之后可能拥有比径向磁通电机更强的成本优势。届时，新能源汽车驱动电机或许就到了改朝换代的时候了。

目前，YASA还在英国的牛津拥有一个小型的生产工厂，但在2022年，他们将开始在德国启动一家新工厂。这家工厂将扩大产能，以满足未来的大规模量产需求。

随着梅赛德斯-奔驰的加入和投资，YASA轴向磁通电机有望在未来几年实现大规模商业化，并在汽车电动化领域发挥重要作用。

未来，我们有理由期待更多汽车制造商对轴向磁通电机的关注与采用，这项技术将为新能源汽车的发展带来更多可能性。