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

- 文字原創(chuàng)， 素材來(lái)源：DeepDrive, 專利，網(wǎng)絡(luò)

- 本篇為知識(shí)星球節(jié)選，完整版報(bào)告與解讀在知識(shí)星球發(fā)布

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

導(dǎo)語(yǔ)：過(guò)去十年，電驅(qū)系統(tǒng)的主戰(zhàn)場(chǎng)一直在 e-Axle 集成化上演進(jìn)：把電機(jī)、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(shí)，一個(gè)更激進(jìn)的問(wèn)題始終懸而未決——能不能直接取消傳動(dòng)鏈，讓電機(jī)就住在車輪里（輪內(nèi)電機(jī)）？這條路線并不新，卻長(zhǎng)期被工程現(xiàn)實(shí)壓?。?/strong>非簧載質(zhì)量增加、輪端環(huán)境惡劣、制動(dòng)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(lái)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(jī)做成"甜甜圈"（Donut）形態(tài)，直接嵌入輪胎/輪圈空間，構(gòu)建"無(wú)輪轂（Hubless）/輪緣驅(qū)動(dòng)（Rim Drive）"的直驅(qū)架構(gòu)。例如，面向電動(dòng)汽車的21 英寸版本，單臺(tái)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(jì)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(zhēng)議壓到可接受區(qū)間，同時(shí)以平臺(tái)化思路提供電機(jī)、控制器、軟件乃至電池在內(nèi)的可互操作組件庫(kù)。

此外，Donut Lab 在 2025 年公開(kāi)發(fā)布了五款電機(jī)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(wú)人機(jī)“MiniDonut”。

圖片來(lái)源：Donut Lab

今天開(kāi)始，我們圍繞 Donut Lab 的無(wú)輪轂輪內(nèi)電機(jī)，進(jìn)行系統(tǒng)性的解讀，從工程開(kāi)發(fā)的視角來(lái)看看這些關(guān)鍵問(wèn)題。借此機(jī)會(huì)，也把星友們一直關(guān)心的"輪內(nèi)電機(jī)"的設(shè)計(jì)要素系統(tǒng)性的講一遍。

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

輪端熱管理、密封、軸承載荷與制動(dòng)集成怎么落地？

毫秒級(jí)輪端控制到底帶來(lái)什么車輛動(dòng)力學(xué)價(jià)值？

這條路線真正的工程難點(diǎn)與驗(yàn)證清單（DVP&R）是什么？

對(duì) xEV/兩輪車/特種平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生哪些可遷移的啟示？

目錄

01 Donut Lab 與"無(wú)輪轂輪內(nèi)電機(jī)"概念澄清

1.1 Donut Lab 的平臺(tái)化定位與量產(chǎn)抓手

1.2 輪內(nèi)電機(jī)譜系：輪轂式 vs 無(wú)輪轂/輪緣式

1.3 Donut Motor 五型號(hào)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(jī)"做成車輪"的底層邏輯(知識(shí)星球發(fā)布)

2.1 典型輪緣驅(qū)動(dòng)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(shí)星球發(fā)布)

3.1 輪端熱源分布與散熱通道

3.2 密封、防護(hù)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(jī)械系統(tǒng)集成：從"電機(jī)"到"輪模塊"的跨域耦合(知識(shí)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(dòng)系統(tǒng)與輪內(nèi)空間競(jìng)爭(zhēng)：摩擦制動(dòng)如何放

4.3 非簧載質(zhì)量爭(zhēng)議：Donut 的論點(diǎn)與工程核算

4.4 高壓走線、冷卻與可維護(hù)性：量產(chǎn)必須回答的問(wèn)題

05 電控與軟件(知識(shí)星球發(fā)布)

5.1 直驅(qū)+分布式驅(qū)動(dòng)：控制帶寬從哪來(lái)

5.2 扭矩矢量與軟件定義駕駛

5.3 功能安全與失效降級(jí)：輪端執(zhí)行器如何做"可控失效"

06 應(yīng)用場(chǎng)景拆解：摩托車、輕量化滑板底盤(pán)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(diǎn)與 DVP框架(知識(shí)星球發(fā)布)

7.1 必須跨過(guò)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(jī)視角）

7.3 對(duì)行業(yè)的啟示：架構(gòu)、驗(yàn)證方法與平臺(tái)化供應(yīng)鏈

08 總結(jié)

注：以上內(nèi)容節(jié)選，完整版請(qǐng)?jiān)谥R(shí)星球查閱（點(diǎn)擊文末閱讀原文）

01

Donut Lab與"無(wú)輪轂輪內(nèi)電機(jī)"概念澄清

|SysPro備注，正式開(kāi)始前我們先說(shuō)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(jī)"的譜系說(shuō)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(tái)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(jī)方案供應(yīng)商，進(jìn)一步調(diào)研后發(fā)現(xiàn)Donut Lab 在對(duì)外表達(dá)中并不把自己定義為單一電機(jī)供應(yīng)商，而是強(qiáng)調(diào)Donut Platform（平臺(tái)）：

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

這個(gè)定位也能理解，因?yàn)閱我坏碾姍C(jī)供應(yīng)商是不可能把輪內(nèi)驅(qū)動(dòng)這一概念做好的，這是因?yàn)椋?strong>當(dāng)動(dòng)力在輪端產(chǎn)生、傳動(dòng)鏈條消失，輪內(nèi)電機(jī)不是"部件替換"，而是一場(chǎng)架構(gòu)級(jí)重構(gòu)：

底盤(pán)幾何與懸架布置：輪端模塊占用空間、載荷路徑改變；

制動(dòng)布置：制動(dòng)盤(pán)/卡鉗與電機(jī)結(jié)構(gòu)必然競(jìng)爭(zhēng)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(jí)都要重寫(xiě)；

功能安全與診斷邏輯：?jiǎn)屋唸?zhí)行器失效的可控性變成必須回答的問(wèn)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(huì)發(fā)現(xiàn)：如果供應(yīng)商只交付"電機(jī)本體"，OEM 仍要付出巨額的系統(tǒng)集成成本，且風(fēng)險(xiǎn)大頭還在 OEM 身上。Donut Lab 把互操作組件庫(kù) + 標(biāo)準(zhǔn)連接器 + 軟硬件協(xié)同作為賣點(diǎn)，本質(zhì)是在向系統(tǒng)集成成本開(kāi)刀：

把接口標(biāo)準(zhǔn)化（機(jī)械接口/電接口/熱接口/診斷接口）

把控制策略模塊化（扭矩請(qǐng)求、限扭、熱降額、故障隔離）

把可驗(yàn)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(diǎn)是：平臺(tái)化不是說(shuō)一說(shuō)的，是真正尤其商業(yè)價(jià)值的，甚至可以說(shuō)輪端直驅(qū)這種架構(gòu)變更在商業(yè)化上的唯一現(xiàn)實(shí)路徑之一。只有平臺(tái)化，才能把"高集成風(fēng)險(xiǎn)"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(tái)的出發(fā)點(diǎn)，接下我們把"輪內(nèi)電機(jī)”這四個(gè)字拆開(kāi)，聊聊：到底是哪一種輪內(nèi)電機(jī)？不同譜系帶來(lái)的工程矛盾又在哪里？

圖片來(lái)源：SysPro

1.2 輪內(nèi)電機(jī)譜系：輪轂式 vs 無(wú)輪轂/輪緣式

通常而言，輪內(nèi)電機(jī)的概念在工程上至少要拆成兩類

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

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

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

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

圖片來(lái)源：Donut Lab

1. 結(jié)構(gòu)空間差異：輪心是否必須"被電機(jī)占用"

輪轂式：輪心區(qū)域被電機(jī)占用，制動(dòng)、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(lái)，理論上更利于制動(dòng)/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(lái)源：SysPr

2. 力臂差異：扭矩從哪里"長(zhǎng)出來(lái)"

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(jià)差異（輪緣的設(shè)計(jì)難點(diǎn)）

輪緣位置直面沖擊、水、泥、石擊，密封與防護(hù)門檻更高

非簧載質(zhì)量爭(zhēng)議更敏感，因?yàn)橘|(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(dòng)空間競(jìng)爭(zhēng)更復(fù)雜，輪圈內(nèi)的"黃金體積"更稀缺。

|SysPro備注：下面我們會(huì)用參數(shù)與工程核算把這些矛盾攤開(kāi)來(lái)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(lái)源：SysPro

1.3 Donut Motor 五型號(hào)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(dòng)家族參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，我們簡(jiǎn)單核算下，用功率/扭矩密度指標(biāo)來(lái)理解其宣傳的"非簧載優(yōu)勢(shì)"。

1.3.1 五型號(hào)核心參數(shù)表

圖片來(lái)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(shuō)得很輕

把汽車版本的21 英寸版本的密度簡(jiǎn)單算一下，Donut 的設(shè)計(jì)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(lái)源：SysPro

Donut正是通過(guò)對(duì)功率和扭矩密度極致的追求，把相對(duì)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(duì)沖輪內(nèi)電機(jī)的先天劣勢(shì)。

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

這又引申出來(lái)新的問(wèn)題：按照Donut這套邏輯，想要成立，必須在三條鏈路上同時(shí)達(dá)成目標(biāo)。

結(jié)構(gòu)與電磁：扭矩/功率為什么能做出來(lái)？

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)?；桓?？

這些問(wèn)題，我們?cè)诤竺?-8章節(jié)中一一解釋下。

圖片來(lái)源：Donut Lab