直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。隨著人們對直線電機的研究深入，直線電機的應用也越來越廣泛。其中，永磁直線同步電機以其靈活的結(jié)構(gòu)、較高的效率、良好的可靠性等優(yōu)點而受到了人們的普遍關(guān)注。橫向磁場結(jié)構(gòu)是上世紀80年代末由德國教授H.Weh提出的一種新型電機結(jié)構(gòu)形式，它具有低速大功率的特點，能直接驅(qū)動低速大推力負載，在船舶螺旋槳直接驅(qū)動、武器裝備轉(zhuǎn)臺用電動伺服系統(tǒng)、風力發(fā)電、電動車電機等方面有廣闊的應用空間。隨著永磁材料性能和電力電子器件性能價格比的不斷提高，隨著現(xiàn)代控制理論、微機控制技術(shù)和電機制造工藝的迅猛發(fā)展以及新磁路結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，橫向磁場永磁直線電機以其電磁力密度大的優(yōu)異性能和本身結(jié)構(gòu)上同傳統(tǒng)直線電機的較大差異，受到了國內(nèi)外學者的普遍關(guān)注。

1、結(jié)構(gòu)和工作原理

本文提出的新型結(jié)構(gòu)的永磁直線電動機在磁路結(jié)構(gòu)上與橫向磁場旋轉(zhuǎn)電動機有相似的地方，因而稱之為橫向磁場永磁直線電動機。

該電動機的結(jié)構(gòu)特點是磁路為橫向磁場結(jié)構(gòu)，繞組為沿圓周三相分布排列的集中繞組；定子鐵芯以雙極距間隔沿軸向多段均勻排列，各段鐵芯的極性相同；轉(zhuǎn)子由沿軸向N、S極**替排列的永磁磁鋼組成，磁鋼沿圓周按三相互差排列，各相間互差一定的電角度。橫向磁場永磁直線電機的主磁通從永磁體N極出發(fā)，穿過氣磁，通過齒部進入定子鐵芯，再穿過另一側(cè)氣隙回到永磁體S極，這與傳統(tǒng)電動機的磁路相似。

2、特點

與傳統(tǒng)直線電動機相比，新型橫向磁場永磁直線電機具有以下特點：

(1)與傳統(tǒng)的橫向磁場旋轉(zhuǎn)電動機相似，可以通過合理設計電動機的極距來提高磁通密度，因此能明顯地提高電動機出力。

(2)各相之間沒有耦合，便于分析和控制。

(3)電路參數(shù)和磁路參數(shù)彼此相互獨立，參數(shù)選擇的自由度大。

(4)各相均采用集中繞組，繞組端部小，電動機結(jié)構(gòu)緊湊。正是由于具有以上的特點，使得橫向磁場永磁直線電動機除了工作可靠穩(wěn)定外，還能夠提供比傳統(tǒng)直線電動機大得多的電磁力密度和功率密度，因而特別適用于低速、大推力、大功率直線伺服系統(tǒng)。繞組通電后，定子鐵芯中產(chǎn)生磁場，從齒部經(jīng)過氣隙進入永磁體(轉(zhuǎn)子)，再穿過氣隙抵達另一個齒，從而形成磁回路。這時，可以等效地把定子鐵芯的兩個齒看成是兩個磁極，根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，定子中的電樞磁場和轉(zhuǎn)子中的永磁磁場將相互作用，使轉(zhuǎn)子朝某一個方向運動。

 3、驅(qū)動控制系統(tǒng)

橫向磁場永磁直線電機是典型的機電一體化系統(tǒng)，它包括電機本體、動子位置檢測裝置、控制電路、驅(qū)動電路和功率變換器彼此相關(guān)的五個部分。電機繞組采用雙極性三相六狀態(tài)連線方式，可采用IR2110作為驅(qū)動芯片，它具有功耗小、工作穩(wěn)定、性能優(yōu)良等特點。為了提高系統(tǒng)的力能指標(如提高功率因數(shù))和伺服驅(qū)動的需要，基于DSP的數(shù)字控制也是必要的。

4、應用前景

由于目前橫向磁場用于直線電機還是一種比較新的技術(shù)，所以其應用仍不如橫向磁場電機和直線電機一樣廣泛，但是隨著這項技術(shù)的發(fā)展，其具有的優(yōu)勢一定會得到進一步的發(fā)展，比如在軌道交通工具的應用中，橫向磁場永磁直線電機擁有很大的優(yōu)勢。另外，在高壓斷路器操動機構(gòu)中橫向磁場永磁直線電機也得到了應用。

目前，我國對橫向磁場永磁直線電機的研究剛剛起步，我們應該吸收國外的一些先進經(jīng)驗和成果，結(jié)合我國的實際情況，探索合適的途徑。針對橫向磁場永磁直線電機工藝制造方面存在的問題，采用新材料、新的設計方法和新組裝技術(shù)將是我國今后研究開發(fā)的重點。