早在1889年，尼古拉·特斯拉就为一种原始的轴向磁通电机申请了专利。126年后，这一概念才被应用到汽车上，即2015年推出的科尼赛克Regera混合动力车，这款车拥有1500马力（1103千瓦）的功率，售价190万美元。即使在今天，世界上几乎所有的电动汽车和混合动力汽车仍然依赖于效率相对较低但易于制造的径向磁通电机。
然而，由YASA引领的最新一场电气化革命正在进行中。YASA由蒂姆·伍尔默于2009年在英国创立，源于他在牛津大学的博士研究项目。该公司开创性的轴向磁通电机正为众多顶级跑车制造商的混合动力超级跑车提供动力，包括法拉利、兰博基尼、迈凯伦和科尼赛克。其中就包括我最近在意大利试驾的法拉利296 Speciale和兰博基尼Temerario 。
在这些高功率电机的助力下，这些意大利跑车如同帕尔玛火腿般在艾米利亚-罗马涅的道路上驰骋。Temerario 的汽油 V8 发动机转速高达惊人的 10,000 转/分，超越了任何量产超级跑车。但这还不够：Temerario 还集成了三台 YASA 电机。前轴上的两台电机提供全轮驱动，并可输出 294马力（216 千瓦）的峰值功率。混合动力系统总共可提供 907 马力（667 千瓦）的功率，使 Temerario 的最高时速达到惊人的 343 公里/小时（213 英里/小时）。电机能够有效地弥补汽油发动机加速的不足，并通过扭矩矢量分配技术优化操控性能，电动前轮的助力使兰博基尼能够以惊人的轻松度驶出弯道。
凭借其紧凑的设计和卓越的功率重量比，这些电机正在陆地、海洋和空中创造纪录。世界上速度最快的电动飞机——劳斯莱斯“创新精神号”（Rolls-Royce Spirit of Innovation）——在其螺旋桨中集成了三台YASA电机，使其最高速度达到了创纪录的559.9公里/小时（345.4英里/小时）。捷豹（Jaguar）运用其电动方程式赛车项目中的技术，于2018年在英国湖区使用YASA电机创造了142.6公里/小时（88英里/小时）的海上电动速度纪录（该纪录已被打破）。
据称其功率密度是特斯拉最佳功率密度的三倍
8月，YASA的电机助力梅赛德斯-AMG GT XX原型车创造了数十项电动汽车耐力纪录。这辆功率约为1000千瓦（1360马力）的梅赛德斯电动汽车在意大利纳尔多赛道以持续300公里/小时（186英里/小时）的速度巡航，每天行驶约5300公里。在7.5天内，它行驶了40075公里（24902英里），正好相当于地球的周长。这段时间包含了充电时间，充电功率为850千瓦。
今年八月，梅赛德斯F1车手乔治·拉塞尔站在一辆梅赛德斯AMG GT XX概念电动车旁，见证了该车创下的耐力赛纪录。这辆概念电动车由三台YASA轴向磁通电机驱动，在7.5天内以接近恒定的300公里/小时的速度行驶了相当于地球周长的距离。该车的量产版本有望成为保时捷Taycan的竞争对手。梅赛德斯-奔驰
梅赛德斯于 2021 年全资收购了 YASA。梅赛德斯的母公司戴姆勒正在改造柏林的一家工厂，以每年生产多达 10 万台 YASA 电机，这是合乎逻辑的下一步：这些电机将首次为量产电动汽车提供动力，特别是来自梅赛德斯强大的高性能部门 AMG 的电动汽车。
该公司最近发布了其最新款电机，其数据令人瞩目：这款轴向磁通原型机在测功机上测试的峰值功率可达 750 千瓦（1005 马力）。该电机可持续输出 350-400 千瓦（469-536 马力）的功率。然而，该电机的重量仅为 12.7 公斤（27.9 磅）。伍尔默表示，其功率密度高达 59 千瓦/公斤，这在非官方的电机领域创造了新的世界纪录，约为包括特斯拉在内的领先径向磁通电机设计的三倍。
“这可不是屏幕上的概念图——它现在正在测功机上运行，”伍尔默说。“我们制造出了一款功率密度远超以往任何产品的电动机，而且全部采用可扩展的材料和工艺。”
YASA公司新技术主管西蒙·奥德林向我详细介绍了这项技术。传统的径向磁通电机外形像香肠卷。旋转的转子安装在固定的定子内。磁通线呈径向排列，垂直于电机的中心轴。这些磁通线代表了转子中永磁体和定子中电磁铁相互作用产生的磁场。正是这种相互作用产生了扭矩。
轴向磁通设计更像是一个扁平的煎饼。在YASA的配置中，一对尺寸更大的转子位于定子两侧，值得注意的是，这三个转子的直径大致相同。磁通方向沿轴向，与轴平行。由于扭矩与转子直径的平方成正比，因此轴向磁通设计可以比同等尺寸的径向磁通装置产生更大的扭矩。双永磁转子使关键扭矩产生部件的数量翻倍，并确保了较短的磁路，从而通过减少磁场损耗来提高效率。
YASA研发工程师埃迪·马丁手持一台重12.7公斤的轴向磁通电机，该电机可输出750千瓦/1005马力的功率。
奥德林表示，该公司生产的电机质量和长度约为同类径向磁通电机的三分之一，在车辆封装和减轻重量方面具有显著优势。“在混合动力应用中，这种电机可以完美地安装在发动机和变速箱之间；在电动汽车中，它也可以作为非常紧凑的驱动单元。”奥德林说道。这种结构也非常适合轮毂电机，因为其扁平的形状可以轻松容纳在汽车甚至摩托车的车轮宽度内。
YASA公司还大力宣传其减重优势。该公司表示，车辆架构的层层改进至少能使目前的电动汽车减重200公斤，其中约一半来自电机本身，其余部分则来自更小的电池、刹车和更轻的支撑结构。
YASA的秘诀在于一种软磁性复合材料
公司名称也暗示了其技术优势：YASA 代表“无轭分段式架构”。这种电机摒弃了传统定子中支撑铜线圈的结构和磁路支柱——笨重的铁或钢制轭架。取而代之的是软磁复合材料(SMC)——一种磁导率极高的材料。这一特性意味着该材料能够高效地传导磁通，因此可用于集中和引导电机中的磁场。在典型的应用中，定子线圈缠绕在由 SMC 制成的结构上。
伍尔默在2000年代中期就开始研究SMC电机，当时他的早期电机设计还没有潜在客户：特斯拉Roadster直到2008年才问世，而当时这些电机的供应商和模具都还不存在。伍尔默早期的轴向磁通电机设计最终在2010年被应用到捷豹C-X75概念车上，但该车型在量产前就被取消了。到了2019年，法拉利在其首款混合动力车型SF90中集成了伍尔默的一款电机。
SMC（硅基复合材料）成为一项关键创新，因为轴向磁通电机无法采用径向磁通电机的叠片式钢片制造。伍尔默将定子分割成由SMC制成的独立“极片”，这些极片可在压力下成型为各种各样的三维形状。这种灵活性大大降低了重量和涡流损耗，并减轻了冷却负担。传统电机可能需要30公斤的铁芯，而同等功率和扭矩的YASA设计仅需5公斤铁芯即可产生相同的功率和扭矩。
奥德林表示，YASA的定子还采用了扁平铜绕组和直接油冷技术，不存在油无法到达的“埋藏铜”。这大大提高了热性能和在严苛条件下的恢复能力，对高性能电动汽车而言是一大优势。
YASA公司在其牛津创新中心设计和开发电机。今年5月，该公司在附近的亚恩顿开设了一家新的轴向电机“超级工厂”，年产能超过25,000台电机。该公司还将英国先进推进中心（APC）视为其扩张的关键。英国政府、工业界和学术界之间的合作旨在加速本土零排放交通工具的研发，以实现净零排放目标。
YASA计划在12月公布其最新原型电机的更多细节。但公司高管表示，该电机已准备好交付客户，无需使用特殊材料或制造工艺。
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