12公斤的东西，一袋米的重量，能输出1000匹马力。十年前写进小说里，读者都会骂你乱编。
一台普通家用车的发动机，一百五六十公斤重，马力也就两百匹上下。布加迪那台W16发动机，8.0升排量，马力超过千匹，自重四五百公斤。
但有一台电机，重量只有12公斤，峰值功率480千瓦，折算下来650匹马力。两台加一起，24公斤，输出超过1000匹。
一台电机，重量只有12公斤，峰值功率480千瓦，折算下来650匹马力。这玩意儿不是实验室里的概念，已经量产了。
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奔驰Vision One-Eleven概念车上，装的正是这种电机。英国YASA公司提供的产品，一台12公斤，功率480千瓦。
两台组合，总重量只有24公斤，输出了一辆超跑的动力。这种功率密度，放在传统动力时代根本没法想象。
2023年，奔驰宣布收购YASA，把这项技术纳入自己的动力总成体系。2024年，YASA电机进入量产准备阶段。2025年以来，越来越多车企开始关注轴向磁通技术路线。
02
传统汽车的动力总成，重量和动力之间的关系，一百多年来一直没什么突破。
一台2.0升四缸发动机，自重约150公斤，输出250匹马力左右。功率密度大概每公斤1.7匹。
布加迪的W16，8.0升排量，自重450公斤，输出1500匹马力。功率密度每公斤3.3匹。
再看轴向磁通电机——12公斤，650匹马力。功率密度每公斤超过54匹。是布加迪W16的16倍，是普通家用发动机的32倍。
这个数字，足够让任何搞内燃机的人沉默。
03
传统电机叫径向磁通，磁力线沿着半径方向走。定子和转子像两个套在一起的圆筒，转子在里面转，定子在外面包着。
这种结构一百多年来没太大变化。优点是技术成熟，缺点是扭矩密度有天花板。想要更大的扭矩，只能把电机做粗做长。
轴向磁通电机不一样。磁力线沿着转轴方向走，定子和转子像两张面对面放着的盘子。同样的外径尺寸下，能装更多磁钢，绕更多线圈。
扭矩密度天然就高。这是物理结构决定的，不是靠什么黑科技。
04
轴向磁通电机不只是在结构上占优。散热，才是它把功率压到极限的关键。
径向磁通电机靠外壳散热，热量从线圈传到铁芯，再从铁芯传到外壳，最后散到空气里。每一步都有热阻，效率低，温度一高就得降功率。
轴向磁通电机的油冷技术，直接把冷却油喷到发热最狠的线圈端部。不经过铁芯传导，直接带走热量。
散热效率上去了，功率就能往狠了压。同样的铜线，同样的磁钢，温度降下来，电流就能往上加。
05
这就回到了一个根本问题：燃油车为什么一定要有变速箱。
内燃机的脾气太怪了。怠速以下转不动，转太快又炸。真正能出力的转速区间，就那么窄的一段，大概两千转到六千转。
低于这个区间，扭矩不够，起步能憋熄火。高于这个区间，功率往下掉，嗓门还大。
没有变速箱，你连起步都做不到。一档把扭矩放大，让你能爬上坡。高速巡航挂高档，让发动机转慢点省油。
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变速箱是一个妥协的产物。它是给内燃机那副暴脾气擦屁股的。
内燃机需要变速箱，因为它的转速-扭矩曲线太窄。发动机只在一个很小的转速范围内能输出理想扭矩，低于这个范围扭矩不够，高于这个范围效率下降。
变速箱用不同齿比的齿轮组，把发动机那点狭窄的可用转速，匹配到车轮从零到一两百公里的全部速度范围。
没有变速箱，内燃机连个红灯都过不去，起步就熄火。
07
电机不需要变速箱。从零转速开始，就能输出峰值扭矩。
堵车的时候，车轮几乎是静止的，电机可以维持大扭矩输出而不熄火。速度起来之后，电机转速随随便便能拉到一万多转甚至两万转。
覆盖的范围比发动机宽了不知道多少倍。所以市面上的电动车，绝大多数都是单级减速器，没有多档位的变速箱。
靠一个固定齿比，从零加速到极速，一气呵成。没有顿挫，没有换挡延迟，没有降档补油那套复杂操作。
但同样是电机，现在市面上电动车大多用的是径向磁通，YASA这台是轴向磁通。两种电机，差了整整一代，差的是一种叫扭矩密度的东西。
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YASA的轴向磁通电机，结构上跟传统电机完全不同。它的定子和转子做成薄薄的盘状，像几片饼干叠在一起，同样外径下能塞进更多磁钢和线圈，扭矩密度天然高出一大截。真正让YASA电机跑赢同行的，是它把电机里最重的一块东西给扔了。
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这个被扔掉的大件，叫定子铁芯。
传统电机定子有铁芯，用来导磁和固定线圈。但铁芯本身会产生铁损，转速越高铁损越大，限制了电机的高速性能。
YASA的定子没有铁芯，直接把线圈做成一个盘状结构，用复合材料固定。重量轻了，铁损没了，电机可以拉到更高的转速。
高转速意味着高功率，这就是为什么12公斤能输出480千瓦。它把转速拉到了极限，同时把重量降到了极限。
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轴向磁通电机还有一个潜在优势：可以做成多盘式结构。
两个定子中间夹一个转子，或者两个转子中间夹一个定子，功率翻倍，但轴向尺寸增加不多。
YASA还在开发多盘叠层结构，在同一个转轴上叠好几个定子转子。功率有望超过1000千瓦，轴向尺寸却依然很紧凑。
这种结构特别适合装在轮毂里，直接驱动车轮，连减速器都省了。
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这就是未来燃油车的方向——发动机不直接驱动车轮，而是变成一台专职发电机。
增程式或者串并联混动系统里，发动机不再直接驱动车轮。它只干一件事——发电。车轮完全由电机驱动。
既然发动机不直接连接车轮，它的转速就不再受车速约束。可以一直停在热效率最高的那个点，安静地转着，给电池充电，给电机供电。
变速箱，这个在传统汽车上复杂程度仅次于发动机的大件，可以彻底消失了。
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扔掉变速箱的好处，开过车的人都懂。
变速箱是整车故障率最高的部件之一。顿挫、异响、漏油、阀体故障，哪一个都是大几千的维修费。变速箱重，动不动八九十公斤，里面一堆齿轮、离合器片、液压控制机构。
扔掉它，车轻了，成本低了，传动损耗少了，可靠性上去了。结构简化到这个地步，汽车才算真正从机械表进化成了电子表。
发动机本身也可以被重新设计。既然它只负责发电，不再伺候那些忽快忽慢的车速变化，它只需要在一个点把热效率做到极致。
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什么可变气门正时、可变截面涡轮，这些为了应付变工况而生的复杂机构，都能简化甚至扔掉。
发动机可以做成转子式的，或者更小排量更高压缩比的，甚至直接用微型燃气轮机。热效率奔着50%往上走，不是梦。
轴向磁通电机更大的意义在于，它让内燃机摆脱了变速箱的拖累。未来的燃油车，可能是一台几十公斤重的超高效小排量发动机，永远在最佳工况下静悄悄地转着。
驱动它的是一台十几公斤重、功率却大的离谱的轴向磁通电机。变速箱那个位置，只剩下一根电线和一个简单的减速齿轮。
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没有顿挫，没有涡轮迟滞，没有变速箱过热保护。油门踩下去就是峰值扭矩。还能加油，还能跑长途。
电机把动力的事全扛了，发动机把省油的事全扛了。各自干各自最擅长的事。
这大概就是内燃机最好的归宿了。不是被消灭，而是被松绑。不用再去干那些自己不擅长的事，不用再去匹配变速箱那个笨重的搭档。
安安静静地当一个高效的发电机，剩下的，交给12公斤就能输出1000匹马力的电机。
本文依据：《节能与新能源汽车技术路线图2.0》（中国汽车工程学会/2020）；《轴向磁通电机设计与应用》（机械工业出版社/2023）；YASA公司技术白皮书（2023）；《电动汽车电机系统设计》（清华大学出版社/2022）
