直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。随着人们对直线电机的研究深入，直线电机的应用也越来越广泛。其中，永磁直线同步电机以其灵活的结构、较高的效率、良好的可靠性等优点而受到了人们的普遍关注。横向磁场结构是上世纪 80 年代末由德国教授 H.Weh 提出的一种新型电机结构形式，它具有低速大功率的特点，能直接驱动低速大推力负载，在船舶螺旋桨直接驱动、武器装备转台用电动伺服系统、风力发电、电动车电机等方面有广阔的应用空间。随着永磁材料性能和电力电子器件性能价格比的不断提高，随着现代控制理论、微机控制技术和电机制造工艺的迅猛发展以及新磁路结构的不断涌现，横向磁场永磁直线电机以其电磁力密度大的优异性能和本身结构上同传统直线电机的较大差异，受到了国内外学者的普遍关注。

1、结构和工作原理

本文提出的新型结构的永磁直线电动机在磁路结构上与横向磁场旋转电动机有相似的地方，因而称之为横向磁场永磁直线电动机。

该电动机的结构特点是磁路为横向磁场结构，绕组为沿圆周三相分布排列的集中绕组；定子铁芯以双极距间隔沿轴向多段均匀排列，各段铁芯的极性相同；转子由沿轴向 N、S 极性交替排列的永磁磁钢组成，磁钢沿圆周按三相互差排列，各相间互差一定的电角度。横向磁场永磁直线电机的主磁通从永磁体N极出发，穿过气磁，通过齿部进入定子铁芯，再穿过另一侧气隙回到永磁体 S 极，这与传统电动机的磁路相似。

2、特点

与传统直线电动机相比，新型横向磁场永磁直线电机具有以下特点：

(1)与传统的横向磁场旋转电动机相似，可以通过合理设计电动机的极距来提高磁通密度，因此能明显地提高电动机出力。

(2)各相之间没有耦合，便于分析和控制。

(3)电路参数和磁路参数彼此相互独立，参数选择的自由度大。

(4)各相均采用集中绕组，绕组端部小，电动机结构紧凑。正是由于具有以上的特点，使得横向磁场永磁直线电动机除了工作可靠稳定外，还能够提供比传统直线电动机大得多的电磁力密度和功率密度，因而特别适用于低速、大推力、大功率直线伺服系统。绕组通电后，定子铁芯中产生磁场，从齿部经过气隙进入永磁体(转子)，再穿过气隙抵达另一个齿，从而形成磁回路。这时，可以等效地把定子铁芯的两个齿看成是两个磁极，根据同性相斥、异性相吸的原理，定子中的电枢磁场和转子中的永磁磁场将相互作用，使转子朝某一个方向运动。

 3、驱动控制系统

横向磁场永磁直线电机是典型的机电一体化系统，它包括电机本体、动子位置检测装置、控制电路、驱动电路和功率变换器彼此相关的五个部分。电机绕组采用双极性三相六状态连线方式，可采用 IR2110 作为驱动芯片，它具有功耗小、工作稳定、性能优良等特点。为了提高系统的力能指标(如提高功率因数)和伺服驱动的需要，基于 DSP 的数字控制也是必要的。

4、应用前景

由于目前横向磁场用于直线电机还是一种比较新的技术，所以其应用仍不如横向磁场电机和直线电机一样广泛，但是随着这项技术的发展，其具有的优势一定会得到进一步的发展，比如在轨道交通工具的应用中，横向磁场永磁直线电机拥有很大的优势。另外，在高压断路器操动机构中横向磁场永磁直线电机也得到了应用。

目前，我国对横向磁场永磁直线电机的研究刚刚起步，我们应该吸收国外的一些先进经验和成果，结合我国的实际情况，探索合适的途径。针对横向磁场永磁直线电机工艺制造方面存在的问题，采用新材料、新的设计方法和新组装技术将是我国今后研究开发的重点。