按照磁通路径方向，电机可分为轴向磁通电机与径向磁通电机，虽然磁通方向不同，但是工作原理都遵从电磁学的基本定律。
即电机驱动器通过改变通过线圈(转子)的电流的方向和大小，从而控制线圈（转子）的的磁场强度和方向，由于定子的磁极固定，当转子的磁场方向和强度发生变化时，磁场相互作用产生洛伦兹力，从而驱动转子旋转。
磁通路径方向示意图
轴向磁通电机定子的磁极沿着轴线排列，转子通常是一个圆柱形的结构，磁通通过转子的中心轴线，当电流通过定子的绕组时，产生的磁场沿着轴线方向穿过转子，根据洛伦兹力定律，这个磁场会在转子中产生力矩，从而驱动转子旋转。
轴向磁通电机的气隙呈平面型，轴向长度短，为薄盘型形状，故又称盘式电机。
轴向磁通与径向磁通电机结构示意图
轴向磁通电机的拓扑结构组合灵活，可以根据实际的应用场景进行组合。根据定转子组合结构，轴向磁通电机可分为以下四种结构：
单定子/单转子结构：1个转子+1个定子，结构简单紧凑，但单边磁拉力大，轴承负荷大，振动噪音大，存在定转子摩擦风险，降低电机寿命；
单定子/双转子结构：2个外定子+1个内转子，功率密度高，比较适合牵引系统、航空航天等领域；
双定子/单转子结构：2个外转子+1个内定子，具有良好的对称性，单边磁拉力相对较小，较适合于风力发电系统；
多定子/多转子结构：多个定子+多个转子，适合大转矩场景，如船舶推进系统、大型风力发电及水利发电机组等。
轴向磁通电机组合结构
体积小、重量轻：YASA 公司为轴向磁通电机先驱，据 YASA 官网数据，其轴向磁通电机体积、质量分别为 5L和24kg，而普通车用径向磁通电机体积、质量分别为10L和50kg，轴向磁通电机符合汽车轻量化趋势，同时结构紧凑、径向长度更短，安装自由度高。
高扭矩密度&功率密度：轴向磁通永磁电机的有效磁表面积位于电机转子的表面，而不是外径，因此在一定体积内通常能提供更大的扭矩，进而提升扭矩密度和功率密度。据YASA官网数据计算，其轴向磁通电机扭矩密度和功率密度分别达160Nm/L和14.9kW/kg，4 倍于传统车用径向磁通电机。
高效率：得益于较短的一维磁通路径，轴向磁通电机的效率很高，通常超过 96%，可媲美或优于市场上最好的二维径向磁通电机。轴向磁通电机在各个功率级别下均比普通径向电机节能15%-25%左右，并能维持更长时间的峰值功率输出。
YASA的轴向磁通电机结构
低噪音和振动：由于磁场分布均匀，轴向磁通电机在运行时产生的噪音和振动较低，尤其适合对噪声和震动要求严格的应用场景。
节能降碳：轴向磁通电机的体积、重量优势能让生产制造环节铜、铁、永磁等材料消耗与径向永磁电机相比减少50%左右，如考虑无铁心PCB定子技术，轴向电机的生产耗铜量能降至径向电机的34%
同时其自重更小、效率更高，在应用中电机消耗电能更低、驱动能力更强，有利于实现节能降碳。
成本问题：轴向磁通电机需要特殊的材料和制造工艺，因而制造成本通常高于传统的径向磁通电机。例如，使用无磁轭拓扑结构和特殊的定子转子设计，会导致成本增加。
设计和生产的复杂性：轴向磁通电机的设计和生产通常会比较复杂，比如需要保持转子和定子之间气隙均匀，运行时的轴向力可能会对电机轴造成严重拉力，制造工艺和机械设备不如径向电机成熟，这些都限制了规模化生产的能力。
轴向磁通电机的剖面图
设计和生产的复杂度高
散热难题：由于轴向磁通电机的绕组位于定子深处和两个转子盘之间，散热非常困难。电机在高负载下运行时会出现过热问题，影响电机的性能和寿命。
当前轴向电机广泛应用于新能源汽车、航空航天、船舶推进、机器人以及风力发电等要求高转矩密度和空间紧凑的场合中。
轴向磁通电机的小体积和低理论成本的特性，有望解决轮边电机的成本和体积难题，推动轮边电机的大规模应用。轴向磁通电机的功率密度优势，能够在保持轻量化，减少簧下质量的同时能够输出足够的扭矩，推动轮毂电机的批量应用。
盘毂动力的轮毂电机参数
轴向磁通电机已在商用车的性能与设计优化中发挥重要作用，商用车电气化是轴向磁通电机的新蓝海。据global information预估，截至2027年，全球汽车轴向电机市场将从2022年1.35亿美元上涨到4.97亿美元，CAGR高达29.8%。
2021年，ACCEL 项目中的“Spirit of Innovation”横空出世，创下了345.4英里/小时的纯电动飞机空速记录。这款固定翼飞机所搭载的轴向电机，拥有400KW的推进功率。
Spirit of Innovation的轴向电机动力方案
据Industry energy预估，到2035 年，仅城市空中交通市场就将增长到1000亿美元以上。据M&M预估，飞机用电机市场规模将从2022年的82亿美元增长到 2027 年的129亿美元，年复合增长率为9.4%。其中，5-10kW/kg功率密度的轴向电机将在预测期内占据最大的市场份额。
轴向电机在船舶提效、减排、结构优化方面优势显著。天然的高扭矩密度意味着比传统电机更高的电能转换效率以及更加紧凑的结构设计，这对于优化船舶推进体系，节能降耗至关重要。Saietta的首款舷外发动机Propel S1利用AFT 140轴向磁通电机，整体效率能够达到62%。
Propel S1 AFT140轴向磁通电机
据Mordor Intelligence预估，电动船舶市场规模将在 2028 年达到 114.3亿美元，在23-28年之间以12.65%的年复合增长率增长。
高精端机器人对关节驱动电机有如下要求：快速性。电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短；起动转矩惯量比大。在驱动负载的情况下，要求机器人关节电机的起动转矩大，转动惯量小；体积小、质量小、轴向尺寸短；能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。
在毫米级别厚度的前提下提供较高的峰值扭矩和高响应速度的大功率推力，径向电机难以实现的性能要求精准命中了轴向电机的优势区间。Genesis Robotics 运用LiveDrive轴向电机方案的厚度紧凑性（2cm 厚度）来减缓机器人脚与地面接触时关节收到的地面冲击力，取得良好效果。
LiveDrive轴向磁通机器人关节电机
据Interact Analysis统计，移动机器人零部件市值预计将在自2022年开始以44.8%的CAGR高速增长，在2027年达到74亿美元。根据Stratistics Market Research Consulting的数据，全球人形机器人市场市值将从2021年的15.11亿美元急剧扩张到2028年的 264.29亿美元，CAGR达到50.5%。
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