电驱的转矩密度之争，大体绕不开两条路：加大电流，或者加大体积。前者撞上磁路饱和与发热，后者受制于整车里一寸难让的轴向和径向空间。于是近两年出现了一个不太起眼的动向，往同一个径向截面里叠两套磁路，内外双转子电机就是其中一类：定子夹在内、外两个转子之间，定子采用双绕组设计或在铁心的内外侧各开一套齿槽绕组，分别隔着气隙对两个转子做功。用一份定子铁心，同时伺候两台"电机"。

这类布局的价值不在拓扑本身有多新，而在它把"有效材料利用率"推到了新的尺度：内侧和外侧共享同一段轭部磁路，绕组、磁钢、气隙各自独立，理论上可以让一台电机同时干两件事，既驱动又发电，或者按工况只让一侧出力。

本期内容就借着比亚迪的双转子径向电机专利他，以及DeepDrive的双转子设计，来看看这类双转子电机磁路怎么走、绕组怎么布置，以及散热、机械和系统集成上还欠哪些功课。

01. 比亚迪的内外双转子方案

比亚迪公开的一项专利申请，将内转子、定子和外转子沿径向依次嵌套，让定子的内外两面分别参与做功。具体结构为定子的内圆侧有一套齿槽和绕组，面向内转子；外圆侧还有一套齿槽和绕组，面向外转子，两边分别通过各自的气隙产生电磁转矩。可以把它理解为：内侧电机和外侧电机共用中间的定子铁心，在同一径向截面内完成集成。内转子采用内埋磁钢布置，外转子的磁极位于朝向定子的内圆侧。通过内、外定子绕组相互独立，分别控制内外转子。

从其功能设想来看，可以只让一侧输出转矩，也可以让两侧同时工作，还可以让一侧发电、另一侧驱动。在此基础上，外转子的磁极数量被设定为内转子的两倍，通过调整磁路，为提高转矩密度争取空间。按其专利表述，该结构可以提高集成度、减小体积，并通过内外转子的极数配置缓解磁路饱和，进一步提高5%的转矩密度。

要理解这套设计，就要先从电机的横截面入手。

从轴心向外，首先是内转子，随后是内气隙、环形定子、外气隙，最外层则是外转子。定子夹在两个转子之间，固定不动，内圆侧和外圆侧分别设置齿槽与绕组。内侧绕组通过内气隙与内转子作用，外侧绕组则通过外气隙驱动外转子。

这样，中间的定子同时承担了两侧电机的电磁功能。两套绕组各有对应的齿槽，磁路在定子中间的轭部获得回路。所谓轭部，就是连接定子齿、供磁通通过的铁心部分，也是这套结构需要重点安排的空间。

专利给出的一个实施例采用内侧48槽、外侧72槽，内转子8极、外转子16极。绕组层数也有所区别，内侧为五层，外侧为八层。这些参数是根据内外两侧各自的工作半径、磁路和负载需求分别设计的。

其中，外转子磁极数是内转子的两倍，具体采用8极和16极只是示例。极数配置之所以重要，是因为它会影响每个磁极对应的磁通，以及铁心承担磁通所需的截面。

在电机内部，磁通经由气隙、定子齿和轭部形成回路。如果轭部过薄，局部磁密容易升高并进入饱和区域，继续增加电流所带来的转矩收益就会受到限制。增加轭厚可以改善磁路，却会占用径向空间，影响槽面积或总成尺寸。

在直径、有效长度和气隙磁密等条件相近时，增加磁极数量会缩短极距，使每极磁通下降，从而降低轭部承载磁通的压力。设计者可以利用这一变化减轻饱和，或者在保持合理磁密的条件下减薄轭部。这也是电机设计中增加极数能够减少所需轭厚的基本原因。

结合比亚迪这项专利的结构，可以作出这样的工程理解：外侧电机的工作圆周更大，采用更多磁极，有助于控制其每极磁通对共用定子轭部的要求。由此，内外两侧磁路能够在有限的径向空间中进行匹配，为绕组和其他有效材料留出设计余量。

不过，外转子的直径也更大，极数翻倍并不能直接推导出其每极磁通恰好是内侧的一半。具体改善程度，还取决于气隙磁密、磁钢尺寸、轭厚和两侧负载。

两套绕组的独立设置，还使内外转子具备分别控制的基础。

对于同步运行的电机，机械转速由供电电频率和极对数共同决定。按照专利的示例，内转子8极，对应4对极；外转子16极，对应8对极。如果两侧都运行在6000 rpm，内侧所需电频率为400 Hz，外侧则为800 Hz。通过分别调节两组绕组的供电，可以安排两侧的运行速度和转矩。

对于车辆应用，这意味着两侧单元可以承担不同任务。专利也提出了一种混动用途：由发动机带动内转子，使内侧单元发电，外侧单元承担驱动功能。按其永磁结构理解，发动机带动转子磁场相对定子绕组运动，在相应绕组中建立电动势，再通过配套功率电子系统管理电能。

这种安排为发电与驱动功能的紧凑布置提供了思路。但要构成完整的混动系统，还需要明确发动机、两个转子与车辆传动系之间的连接，以及发电侧和驱动侧的电气连接。当前专利主要展示了电磁结构横截面，没有给出完整的输出轴、减速机构或离合器方案。其整车运行模式，仍需要更多系统设计信息才能确定。

散热则直接关系到这套结构能够持续输出多大的转矩。

专利为内外两侧设置了不同的绕组电流密度范围：内侧为25～35 A/mm²，外侧为35～45 A/mm²。比亚迪专利认为，外侧具有更大的散热面积，因此可以采用更高的电流密度；同时，外侧增加槽数有利于散热，可使峰值转矩和持续转矩提高3%。

绕组产生的热量，要经过绝缘、铁心及相应冷却介质传递出去。定子被两个转子夹在中间，如何固定、冷却通道如何布置、热量从哪里导出，都会影响持续输出能力。仅有槽数和电流密度，还不足以确定温升和持续转矩。

共用定子也使两侧单元之间的相互影响成为设计重点。绕组电路可以分别控制，磁场仍可能通过共用铁心耦合。当一侧转速或负载变化时，另一侧的磁密分布、损耗和转矩波动是否受到影响，需要通过电磁计算与试验确认。外转子采用更大的工作半径，也需要同时处理结构强度、转动惯量以及气隙稳定性问题。

因此，专利提出的5%转矩密度改善和3%转矩提升，应理解为比亚迪对设计效果的表述。公开文本没有附上对应的仿真对比、样机测试、基准机型和冷却条件，也没有明确转矩密度采用体积还是质量口径，目前还无法据此评价完整总成的实际收益。

02. DeepDrive无轭磁路与自支撑绕组

径向双转子布局也出现在DeepDrive的公开方案中。与比亚迪围绕共用轭部、独立绕组和极数配置展开设计相比，DeepDrive更侧重无轭磁路与自支撑绕组，并将内外转子机械连接、共同输出。相似的截面布局，由此形成了不同的磁路和机械设计。

径向双转子电机会因轴向磁场变化产生磁场畸变，导致磁场最大值偏移和扭矩降低，而DeepDrive通过抗扭绕组和斜向布置的永磁体组合解决这个问题。

抗扭绕组的导条沿螺旋线布置并在两端连接，形成类似骨架的结构，能传递扭矩，其产生的磁场在电机轴向中间最强、两端减弱且有切向畸变。而永磁体通过轴向偏移形成斜向磁场，与绕组的螺旋方向匹配，可抵消磁场畸变带来的扭矩损失，甚至能提高约10%的扭矩。

此外，转子采用软磁实心材料，永磁体可分成多个轴向段（每段按一定角度偏移）或制成平行四边形等形状，通过调整倾斜角度优化磁场。定子的抗扭绕组由内外两层导条组成，每层厚度为单个导条厚度，导条扭转设计使各处横截面一致，能均匀受力。

定子铁芯由叠片组成，叠片上的槽通过旋转堆叠形成螺旋状，适应导条布置，槽的宽度设计能让导条顺利插入并均匀支撑扭矩。还有支撑装置与绕组端部形成锁合，将扭矩传递到固定基座，支撑装置可用导热材料，还能辅助散热。这种电机特别适合汽车轮毂驱动，能减轻重量、提高扭矩密度，实现高扭矩，无需变速箱直接驱动车轮，甚至能替代后轮制动，通过功能整合提升性能和经济性。

总结.

把两套方案放在一起，能看到双转子电机内部的两种取向。比亚迪的落点在"复用"：共用定子只是手段，独立的两套绕组让内外转子可以分别调速、分别控制，进而把发电与驱动塞进同一台电机，指向的是混动系统里紧凑布置的整车功能。DeepDrive的落点在"简化"：无轭结构省掉了传统电机里最占磁路压力的轭部，自支撑绕组既通电又传扭，斜向永磁体去抵消磁场畸变，指向的是轮毂驱动里更薄、更轻、更直接的机械结构。一个做功能的加法，一个做结构的减法。