一、YASA轴向磁通电机的工作原理

奔驰在电动化领域一直都是位于前列，在掌握独家专利技术的同时，还不忘在技术领域不断合并“高端玩家”，其收购的业内布局最好的YASA品牌，YASA是一家英国电机公司，是高密度电机的重要Player，相比Equitmake更加大名鼎鼎。值得一说的是他这名的来历。“YASA”其实是一种特殊轴向磁场电机技术的简称。全称是“Yokeless And Segmented Armature”意思是一种分瓣-无轭部的定子绕组铁芯技术。YASA官方直言不讳地宣称“没错，我们就是以这个技术名称来注册公司”。

什么是“轴向磁场电机”？简单来说，扭矩提升4倍，功率密度提升1倍，体积减小2/3，重量降低一半，下面图示意非常明确，即磁场是沿与电机轴平行方向展开的电机。因为总体形态呈现扁平状，也叫“盘式电机”。

1821年，法拉第发明了世界上第一台盘式电机，也就是轴向磁通电机的雏形，但受限于材料与工艺的限制，反而是径向磁通电机（当下电动汽车广泛使用的电机）得到了进一步的发展。这是由于轴向磁通电机无法和径向磁通电机一样通过堆叠叠片来进行生产制造，即便是轴向磁通电机相比于径向磁通电机，重量更轻、体积更小、扭距更强、功率密度更高。

此外，轴向电机当时还面临着如下的问题，比如冷却能力较差，这直接影响电机能否持续输出较大功率；还有对轴向气隙控制困难以及更加复杂的绕组。

2009年，Tim Woolmer 博士创立了YASA电机公司，当然，这家公司的名称是由其技术衍生而来的——“Yokeless And Segmented Armature”。世界上首台YASA电机也是Tim Woolmer博士在牛津大学读博期间与其导师一同开发的。

奔驰在6月15日发布的Vision One-Eleven概念车，就搭载了YASA轴向电机，这辆车是奔驰向上世纪70年代Ｃ111概念车致敬的产品，也是收购YASA公司后的技术亮相。

据奔驰官方透露：“他们十分看好这种电机出现在纯电车型上，收购YASA既免去了自己从0开始研发的麻烦，又节约了资金，同时还能避免竞争对手拿到知识产权。

轴向磁通电机的工作方式与径向磁通电机大不相同，它的磁通线平行旋转轴，通过永磁体（转子）与电磁铁之间的相互作用，来驱动转子旋转。

定子线圈通电变为电磁铁时就会出现N、S极，而转子的N、S极是固定的，根据同极相斥、异极相吸的原理，转子的S极会被定子的N极所吸引，转子的N极会被定子的N极排斥，这样就形成了一个切向力分量，从而驱动转子旋转。

此外，轴向电机更小的体积也丰富了汽车设计的自由度，比如四个车轮都可以按需安装轴向电机，从而形成四轮扭矩矢量分配，让车辆拥有更好的操控性。

前面我们说过，轴向磁通电机相比于径向磁通电机，重量更轻、体积更小、扭距更强、功率密度更高，所以根据奔驰变速箱和电驱研发负责人康斯坦丁内斯介绍：“等该细分市场的供应商变多以后，便能对成本有一个良好的控制”。

当然，轴向磁通电机有优点也有缺点，金属的特性就是抗拉不抗压，定子与转子之间的轴向力是需要克服的物理难题，YASA采用单定子双转子的方式，通过转子间的斥力来克服轴向力。

轴向电机的第二大敌人是热，传统轴向电机的冷却结构位于机壳的径向两侧，对定子铁心和绕组的冷却效果更好，但对转子(永磁体)和支架的冷却效果不佳，而永磁体是受温度影响最为敏感的部件，过热很可能会导致失效。
YASA轴向电机采用直接油冷的方式，环形油道由内圈和外圈两个支路组成，一路顺时针流动，一路逆时针流动，这样的设计让定子绕组与冷却油接触面积更大，再加上冷却油不导电不导磁的特性，显著提高了散热效率。

二、YASA轴向磁通电机的应用及结构

在过去的十年中，YASA已经与一些世界上比较知名的汽车品牌合作，在设计和开发中植入了轴向磁通电机，只不过该电机都被用于混动系统中。捷豹C-X75于2010年巴黎车展首次亮相，由捷豹与威廉姆斯前瞻工程团队合作研发，通过四个YASA轴向电机进行驱动，电池则通过两台柴油微型燃气轮机进行供电。

2015年，配备三台YASA电机的科尼赛格Regera亮相日内瓦车展，其中两台后轴电机可以爆发出360kw，另一台电机作为发电机使用，结合5.0L双涡轮增压V8发动机，系统综合最大功率超过1100kW。

在2015年的派克峰国际爬山赛上，搭载六台YASA电机的 Drive eO PP03获得冠军，最大功率超过1000kW; 2016年 DriveeOPP100以8分57秒领先第二名25秒的巨大优势再次夺冠，7台YASA电机最大功率达到了1190kW。

法拉利SF90配备三台YASA电机，其中两个位于前轴，另一个位于V8发动机和变速箱之间的P2位置，系统综合最大功率574kW，纯电续航里程为25英里。

法拉利296GTB在发动机与变速箱之间配备了一台YASA电机，系统综合最大功率为602kW，电机可以输出121kW并单独驱动车辆，电池组能量为7.45kWh。

关于中间转子-双定子结构（S-R-S），转子安装在中间，定子绕组在两侧，两侧铁心的磁拉力可以相互抵销，解决了轴向力不平衡的问题，同时绕组和铁心的散热效率也会提高。

另外一种就是中间定子-双转子结构（R-S-R），定子绕组安装在中间，转子在两侧，也能实现轴向力的平衡，但单个转子还是受到了单边力的作用，因此保证气隙(定、转子之间的空隙)厚度十分重要。

中间定子结构有一个独特的优点就是很适合无铁芯或薄铁芯结构，但这种结构的缺点是定子的定位装配比较困难。此外绕组产生的热量容易在盘中堆积，因此还要设计额外的内冷却通路。

通过上述对于轴向磁通电机的原理、应用的解析，我们可以了解轴向磁通电机的应用已经初具规模，相较于径向磁通电机，轴向磁通电机重量更轻、体积更小、扭距更强、功率密度更高，这也使得搭载轴向磁通电机的车型能够携带更大的电池组，增加续航里程，还是值得期待的