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永磁材料的种类目前，永磁材料主要分为三大类：铝镍钴永磁材料、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料[6]。20世纪30年代，铝镍钴永磁材料研制成功，其显著特点是温度系数小，剩余磁感应强度较高，最高情况能够达到1.35T，矫顽力很低，一般情况低于169kA/m[7]。
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铁氧体永磁材料因不含稀土元素等贵金属，价格较低，主要优点是矫顽力大，抗去磁能力强，缺点是剩磁密度低，受温度影响大。目前永磁电机中使用最多的永磁材料便是铁氧体 [8]。
稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料都属于稀土永磁材料，共性是剩磁高、矫顽力高和磁能积高，但两者在性能上有较大区别。稀土钴的磁稳定性最好，但价格昂贵，材质硬而脆，不易加工成型。钕铁硼的价格较低，但温度系数较高，受温度影响较大，容易造成较大磁损[9]。30141
2 横向磁通永磁电机的分类
在传统的径向和轴向磁通电机中，电机定子中的齿与槽是相互制约的，即电负荷与磁负荷相互影响。齿和槽处于同一平面，当齿一定时，如果槽比较窄，放置的绕组数便会相应减少，电动势减小；当槽一定时，如果齿比较窄，可能会导致齿中的磁感应强度饱和，导致磁感应强度降低，转矩减小；如果两者同时增大的话，则会使电机半径增大，转矩密度减小[10]。为了解决这一问题，德国Herbert Weh教授于1986年提出了横向磁通电机的设计概念，电枢绕组与定子齿槽在空间上垂直，不再相互制约。横向磁通电机的概念引起了人们关注，各国开始竞相研究、优化、应用 [11]。
横向磁通电机有多种拓扑结构，大体可以分为平板式、聚磁式和磁阻式 [12]：论文网
图1.1为平板式结构，转子上沿圆周方向均匀放置若干永磁体，每个永磁体的前后极性相反，且相邻永磁体极性也相反。定子由U型铁芯构成，环形绕组放置在定子铁芯的U型槽中，相邻两个定子齿相差半个极距分布在定子轭上[13]。
图1.1 平板式横向磁通永磁电机
图1.2为聚磁式结构，永磁体沿圆周方向放置在转子铁芯上，相邻的永磁体磁极相反，转子沿轴向方向放置在两个相同的定子铁芯中间，定子铁芯沿径向方向排布着相同数量的内齿和外齿，内齿和外齿的数量与极对数相等，且相邻的内齿与外齿相差半个极距，绕组嵌在内齿与外齿之间。此结构的优点是具有较高气隙磁通密度和转矩密度[14]。
图1.2 聚磁式横向磁通永磁电机
磁阻式横向磁通永磁电机的结构如图1.3所示，转子中没有永磁体，通过改变绕组中的电流来产生变化的磁场，产生转矩。磁阻式电机控制较为容易，但存在转矩密度较低的缺点[15]。
图1.3 磁阻式横向磁通永磁电机
3 国外横向磁通研究现状
近十几年来，横向磁通电机因具有较高性能，受到国内外众多专家学者的关注，主要对其结构进行改进与优化，提出多种新型结构。
英国南安普敦大学研究了单边结构电机，采用外转子结构，转子内部无绕组，能够减小外径和体积。绕组放置在定子中，加工便利，便于采用机械绕制。采用散热性能较好的液态冷却方式，使电机能够承受大负载，转矩密度也较大[16]。
丹麦阿尔伯格大学研究出目前极数最少的横向磁通电机结构，极数为6，采用E型铁芯结构，适用转速较高的场合，例如汽车的直接驱动，转速可以达到1000r/min，效率大于70%[17]。
瑞典皇家工学院设计的新型横向磁通样机，将三相放在同一圆周平面上，气隙和磁极端面都处于同一平面，便于加工[18]。