- 關(guān)于Donut Moto輪邊驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)方案全解析

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- 本篇為知識星球節(jié)選，完整版報告與解讀在知識星球發(fā)布

- 1400+最新全球汽車動力系統(tǒng)相關(guān)的報告與解析已上傳知識星球

導(dǎo)語：過去十年，電驅(qū)系統(tǒng)的主戰(zhàn)場一直在 e-Axle 集成化上演進：把電機、逆變器、減速器打包得更緊湊，把效率做得更高，把成本壓得更低。但與此同時，一個更激進的問題始終懸而未決——能不能直接取消傳動鏈，讓電機就住在車輪里（輪內(nèi)電機）？這條路線并不新，卻長期被工程現(xiàn)實壓住：非簧載質(zhì)量增加、輪端環(huán)境惡劣、制動與結(jié)構(gòu)集成復(fù)雜、密封與可靠性難控、量產(chǎn)一致性難保證。

一家來自芬蘭的Donut Lab公司，打破這一工程瓶頸。

Donut Lab 給出的答案是：把輪內(nèi)電機做成"甜甜圈"（Donut）形態(tài)，直接嵌入輪胎/輪圈空間，構(gòu)建"無輪轂（Hubless）/輪緣驅(qū)動（Rim Drive）"的直驅(qū)架構(gòu)。例如，面向電動汽車的21 英寸版本，單臺僅40 kg，卻宣稱可輸出630 kW與4300 Nm。這意味著它的功率密度約 15.75 kW/kg、扭矩密度約 107.5 Nm/kg。

一句話概括Donut設(shè)計理念核心就是：Donut用極端的扭矩密度與功率密度把"非簧載質(zhì)量"的爭議壓到可接受區(qū)間，同時以平臺化思路提供電機、控制器、軟件乃至電池在內(nèi)的可互操作組件庫。

此外，Donut Lab 在 2025 年公開發(fā)布了五款電機家族：面向汽車的 21 英寸版本、面向卡車的特制版本、面向兩輪車的 17 英寸版本、面向小型兩輪車的 12 英寸版本，以及直徑 120mm 的無人機“MiniDonut”。

圖片來源：Donut Lab

今天開始，我們圍繞 Donut Lab 的無輪轂輪內(nèi)電機，進行系統(tǒng)性的解讀，從工程開發(fā)的視角來看看這些關(guān)鍵問題。借此機會，也把星友們一直關(guān)心的"輪內(nèi)電機"的設(shè)計要素系統(tǒng)性的講一遍。

它的結(jié)構(gòu)與電磁設(shè)計邏輯是什么？為什么環(huán)形輪緣驅(qū)動天然更容易做高扭矩？

輪端熱管理、密封、軸承載荷與制動集成怎么落地？

毫秒級輪端控制到底帶來什么車輛動力學(xué)價值？

這條路線真正的工程難點與驗證清單（DVP&R）是什么？

對 xEV/兩輪車/特種平臺的架構(gòu)設(shè)計會產(chǎn)生哪些可遷移的啟示？

目錄

01 Donut Lab 與"無輪轂輪內(nèi)電機"概念澄清

1.1 Donut Lab 的平臺化定位與量產(chǎn)抓手

1.2 輪內(nèi)電機譜系：輪轂式 vs 無輪轂/輪緣式

1.3 Donut Motor 五型號參數(shù)總覽與密度指標(biāo)推導(dǎo)

02 結(jié)構(gòu)與電磁：把電機"做成車輪"的底層邏輯(知識星球發(fā)布)

2.1 典型輪緣驅(qū)動結(jié)構(gòu)拆解與力路徑

2.2 扭矩為什么更容易做大：半徑效應(yīng)與剪切應(yīng)力

2.3 功率密度為什么也能高：熱、材料與電磁的耦合

2.4 “減少活性材料”的秘密

03 輪端熱管理與環(huán)境可靠性(知識星球發(fā)布)

3.1 輪端熱源分布與散熱通道

3.2 密封、防護與耐久：水、鹽霧、沖擊、石擊

3.3 NVH 與電磁噪聲：為什么輪端更敏感

3.4 關(guān)鍵可靠性指標(biāo)與典型失效模式（工程清單）

04 機械系統(tǒng)集成：從"電機"到"輪模塊"的跨域耦合(知識星球發(fā)布)

4.1 軸承載荷與壽命：徑向/軸向/傾覆力矩

4.2 制動系統(tǒng)與輪內(nèi)空間競爭：摩擦制動如何放

4.3 非簧載質(zhì)量爭議：Donut 的論點與工程核算

4.4 高壓走線、冷卻與可維護性：量產(chǎn)必須回答的問題

05 電控與軟件(知識星球發(fā)布)

5.1 直驅(qū)+分布式驅(qū)動：控制帶寬從哪來

5.2 扭矩矢量與軟件定義駕駛

5.3 功能安全與失效降級：輪端執(zhí)行器如何做"可控失效"

06 應(yīng)用場景拆解：摩托車、輕量化滑板底盤與高性能汽車

6.1 Verge 摩托車

6.2 WATT EV 輕量化滑板

6.3 21 英寸汽車版

6.4 MiniDonut

07 工程化落地路線：量產(chǎn)難點與 DVP框架(知識星球發(fā)布)

7.1 必須跨過的四道坎：結(jié)構(gòu)、熱、密封、制造一致性

7.2 DVP關(guān)鍵條目清單（輪端電機視角）

7.3 對行業(yè)的啟示：架構(gòu)、驗證方法與平臺化供應(yīng)鏈

08 總結(jié)

注：以上內(nèi)容節(jié)選，完整版請在知識星球查閱（點擊文末閱讀原文）

01

Donut Lab與"無輪轂輪內(nèi)電機"概念澄清

|SysPro備注，正式開始前我們先說清兩件事，以便后續(xù)的解讀

第一，把 Donut Lab到底在賣什么講清楚；

第二，把"輪內(nèi)電機"的譜系說清楚，這里涉及輪轂式和輪緣式不同的兩種概念

1.1 Donut Lab 的平臺化定位與量產(chǎn)抓手

下面我們先把"Donut Lab 到底在賣什么"講清楚。

最初我理解的Donut為一家電機方案供應(yīng)商，進一步調(diào)研后發(fā)現(xiàn)Donut Lab 在對外表達中并不把自己定義為單一電機供應(yīng)商，而是強調(diào)Donut Platform（平臺）：

電機（Motor）

控制硬件（Inverter / Controller）

軟件與控制（Software / Control Stack）

電池與系統(tǒng)組件（Battery / Interoperable Modules）

Donut對上述子系統(tǒng)按統(tǒng)一架構(gòu)設(shè)計，可單獨部署，也可組合成平臺交付。|SysPro備注：一些公開信息里也給出了真實項目線索：向 Verge TS Pro 提供輪內(nèi)電機與電池相關(guān)技術(shù)、與 WATT EV 輕量化滑板平臺做輪端直驅(qū)集成等。

這個定位也能理解，因為單一的電機供應(yīng)商是不可能把輪內(nèi)驅(qū)動這一概念做好的，這是因為：當(dāng)動力在輪端產(chǎn)生、傳動鏈條消失，輪內(nèi)電機不是"部件替換"，而是一場架構(gòu)級重構(gòu)：

底盤幾何與懸架布置：輪端模塊占用空間、載荷路徑改變；

制動布置：制動盤/卡鉗與電機結(jié)構(gòu)必然競爭空間；

熱管理路徑：熱源更貼近路面，更依賴輪端邊界條件；

整車控制策略：牽引力分配、扭矩矢量、失效降級都要重寫；

功能安全與診斷邏輯：單輪執(zhí)行器失效的可控性變成必須回答的問題；

EMC 與線束工程：高壓/高 dv/dt 的功率鏈路下沉到輪端，系統(tǒng)復(fù)雜度上升。

所以你會發(fā)現(xiàn)：如果供應(yīng)商只交付"電機本體"，OEM 仍要付出巨額的系統(tǒng)集成成本，且風(fēng)險大頭還在 OEM 身上。Donut Lab 把互操作組件庫 + 標(biāo)準(zhǔn)連接器 + 軟硬件協(xié)同作為賣點，本質(zhì)是在向系統(tǒng)集成成本開刀：

把接口標(biāo)準(zhǔn)化（機械接口/電接口/熱接口/診斷接口）

把控制策略模塊化（扭矩請求、限扭、熱降額、故障隔離）

把可驗證邊界前置（DVP&R 架構(gòu)的提前定義）

|SysPro備注，這里面我們需要關(guān)注的重點是：平臺化不是說一說的，是真正尤其商業(yè)價值的，甚至可以說輪端直驅(qū)這種架構(gòu)變更在商業(yè)化上的唯一現(xiàn)實路徑之一。只有平臺化，才能把"高集成風(fēng)險"從 OEM 側(cè)往供應(yīng)商側(cè)可復(fù)制地遷移。

以上我們知道了Donut Lab平臺的出發(fā)點，接下我們把"輪內(nèi)電機”這四個字拆開，聊聊：到底是哪一種輪內(nèi)電機？不同譜系帶來的工程矛盾又在哪里？

圖片來源：SysPro

1.2 輪內(nèi)電機譜系：輪轂式 vs 無輪轂/輪緣式

通常而言，輪內(nèi)電機的概念在工程上至少要拆成兩類

輪轂式（Hub Motor）：電機與輪轂同軸，電機多在輪中心區(qū)域，輪輻/輪轂承擔(dān)結(jié)構(gòu)連接

無輪轂/輪緣式（Hubless / Rim Drive）：電機做成環(huán)形，圍繞輪圈布置，輪中心可以"空出來"，更像輪圈里藏了一臺外轉(zhuǎn)子電機

|SysPro備注，分類的目的是為了更好的定義設(shè)計目標(biāo)，否則我們討論非簧載、制動、熱邊界時會混亂

Donut Lab 的 Donut Motor 屬于第二類：強調(diào)可直接嵌入輪胎/輪圈空間，并以此作為"取消傳動系統(tǒng)、提升控制帶寬"的關(guān)鍵支點。這個是什么意思呢？下面我們用三個對比把差異說明白。

圖片來源：Donut Lab

1. 結(jié)構(gòu)空間差異：輪心是否必須"被電機占用"

輪轂式：輪心區(qū)域被電機占用，制動、軸承、連接結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)"疊羅漢"

輪緣式：輪心空間釋放出來，理論上更利于制動/懸架/線束的重新組織，但輪緣區(qū)域空間同樣緊張，且更靠近石擊與泥水邊界

圖片來源：SysPr

2. 力臂差異：扭矩從哪里"長出來"

輪轂式：力臂半徑更接近輪心，做高扭矩往往更依賴電磁負(fù)荷堆疊

輪緣式：力臂半徑更大，扭矩更容易隨半徑放大，這也是 Donut 方案的“天然紅利”。

3. 代價差異（輪緣的設(shè)計難點）

輪緣位置直面沖擊、水、泥、石擊，密封與防護門檻更高

非簧載質(zhì)量爭議更敏感，因為質(zhì)量更貼近輪端、且半徑更大；

軸承載荷與傾覆力矩更尖銳，力路徑更"外置"

制動空間競爭更復(fù)雜，輪圈內(nèi)的"黃金體積"更稀缺。

|SysPro備注：下面我們會用參數(shù)與工程核算把這些矛盾攤開來講講

以上我們把譜系講清楚了，下面我們回歸到Donut Lab的Motor，看看他們到底發(fā)布了哪些產(chǎn)品？

圖片來源：SysPro

1.3 Donut Motor 五型號參數(shù)總覽與密度指標(biāo)推導(dǎo)

下表是 Donut Lab 公布的驅(qū)動家族參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，我們簡單核算下，用功率/扭矩密度指標(biāo)來理解其宣傳的"非簧載優(yōu)勢"。

1.3.1 五型號核心參數(shù)表

圖片來源：Donut Lab

1.3.2 密度指標(biāo)：為什么他們敢把"非簧載質(zhì)量"說得很輕

把汽車版本的21 英寸版本的密度簡單算一下，Donut 的設(shè)計思考就清楚了：

功率密度（630 kW / 40 kg）：15.75 kW/kg

扭矩密度（4300 Nm / 40 kg）：107.5 Nm/kg

圖片來源：SysPro

Donut正是通過對功率和扭矩密度極致的追求，把相對重量變小，弱化了非簧載質(zhì)量的影響，其質(zhì)是在用"單位輸出的輪端質(zhì)量負(fù)擔(dān)"去對沖輪內(nèi)電機的先天劣勢。

|SysPro備注，這與大多OEM/Tier1的思考一致，但這里面有個奇點考量：輪端電機要做的很強、并且強到足以抵消它帶來的系統(tǒng)代價。

這又引申出來新的問題：按照Donut這套邏輯，想要成立，必須在三條鏈路上同時達成目標(biāo)。

結(jié)構(gòu)與電磁：扭矩/功率為什么能做出來？

熱與可靠性：為什么能反復(fù)、穩(wěn)定輸出？

量產(chǎn)與一致性：為什么能規(guī)模化交付？

這些問題，我們在后面2-8章節(jié)中一一解釋下。

圖片來源：Donut Lab