横向磁通电机

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目前市面上听到的有径向磁通、横向磁通电机，但最近听说一种横向磁通电机将要进军机器人领域，这我可是第一次听说啊，有资料说横向磁通电机扭矩密度可以达到传统电机的10倍，欢迎论坛的大师讨论并普及下横向磁通电机的原理，为什么它能做到那么高的扭矩密度？它的优劣势有哪些？后续的应用前景以及量产性瓶颈在哪里？谢谢！

Utakuta

“横向”是指电机内的主磁力线方向与旋转轴垂直，磁路与电路在空间上正交解耦，结构上比较类似直线电机做成了一个环实现旋转运动，主要优势点在于由于磁路和绕组在空间上分开，可以同时增大绕组截面积和定子铁心齿截面积且输出扭矩与极对数成正比；极高的扭矩和功率密度，尤其适合低速大扭矩直驱场景；
主要劣势：三维磁路导致铁心形状复杂（如U型、C型），难以用传统硅钢片叠压工艺制造，常需使用软磁复合材料（SMC）或机械加工，成本高。
功率因数较低，系统效率偏低，会增大配套逆变器的容量和使用成本。齿槽转矩大，且漏磁相对严重，平顺性不适用于高速应用场景。

原能

是这种吗？

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张老五

径向磁通：最传统的构造，所以所以气隙磁场方向沿着直径（或者说半径）的方向
轴向磁通：气隙磁场方向沿着旋转轴的方向
横向磁通：气隙磁场方向沿着圆周方向

原能

应该是这个了，百度百科

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张老五

你发的第一个图，是外转子的径向磁通
第二个，是轴向磁通

原能

张老五 发表于 2026-02-11 18:19
你发的第一个图，是外转子的径向磁通
第二个，是轴向磁通

人家就给这种结构取名横向磁通

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张老五

原能 发表于 2026-2-11 18:54
人家就给这种结构取名横向磁通

这个“人家”是谁？

Utakuta

电磁原理的区别可参考此图：
a横向磁通电机TFM；b径向磁通电机RFM；c轴向磁通电机AFM

明志

横向电机（通常指横向磁通电机，Transverse Flux Machine, TFM）是一种磁路方向与电机旋转方向垂直的新型电机结构，其核心优势在于独特的磁路与电路解耦设计，使其在特定应用场景下表现出显著的性能优势。
横向电机的主要优势
‌高转矩密度‌：这是横向电机最突出的优势。由于其定子齿槽与电枢线圈在空间上相互垂直，铁心尺寸和线圈参数可以独立设计和优化。这意味着可以在不显著增加电机体积和重量的情况下，通过增大线圈截面积来承载更大电流，同时优化铁心以承载更多磁通，从而实现比传统径向磁通电机更高的转矩输出密度。这使其在需要大转矩、小体积的场合（如电动汽车直驱、船舶推进、风力发电）极具吸引力。‌
高材料利用率与结构灵活性‌：磁路与电路的解耦设计，使得电机的几何形状设计更加灵活。可以采用如盘式、环形、C型、E型等多种创新结构，更容易实现模块化和多相化设计。这种灵活性有助于优化电机的重量分布和空间利用，例如在工业机器人伺服系统中，可以设计出轴向长度更短、转动惯量更低的电机。‌
适用于低速大转矩直驱场景‌：由于其天生的高转矩密度特性，横向电机无需复杂的减速机构，即可直接驱动负载，实现高效、可靠的直驱。这不仅简化了传动系统，减少了机械损耗和维护成本，还提高了系统整体的响应速度和控制精度，特别适合电动汽车、磁悬浮列车、潜油电泵等应用。‌
潜在的高效率与节能潜力‌：虽然部分早期样机存在功率因数较低的问题，但通过结构优化（如采用软磁复合材料SMC、优化磁路设计）和先进的控制策略，可以有效降低铁损和铜损，提升整体效率。其高转矩密度也意味着在输出相同转矩时，电机体积和材料用量更少，具有节约原材料和能源的潜力。‌
在直线电机中的独特优势‌：在横向磁通永磁直线电机中，其结构同样具备电负荷与磁负荷解耦、易于模块化的特点，且通过特定设计（如斜气隙、次级采用导磁碳钢）可以有效抑制齿槽效应和定位力波动，提高运动精度，适用于高精密工业伺服和往复式潜油电泵等特殊场景

轩轩

我做过，仿真是挺好，工艺太复杂，用SMC材料，批量化还有很大问题。

BaumChen

这么高的扭矩密度，散热怎么处理，有没有想要讨论一下微水道散热在轴向磁通电机上的应用的

AdrianChanyu

原能 发表于 2026-2-11 18:54
人家就给这种结构取名横向磁通

也好理解嘛，横向就是轴向的意思，是相对径向就是纵向的意思

AdrianChanyu

你那“资料”，有没有说功率范围？要实现传统电机的10倍扭矩密度，较小功率的好实现，大功率的就不好实现了；还有，运行环境的条件限制，对周围环境的耐受阈值，比其他电机会有不同。

AdrianChanyu

Utakuta 发表于 2026-2-12 09:38
电磁原理的区别可参考此图：
a横向磁通电机TFM；b径向磁通电机RFM；c轴向磁通电机AFM ...

在讨论“横向（TFM）”、“轴向（AFM）”区分的时候，只有“径向电流”产生转矩，而AFM、TFM中构成电流回路所不同的那两个方向的电流，都是起副作用的无效电流（正常励磁方式下不产生转矩的）——只会是带来问题的电流（损耗、集肤效应、漏感、功率因数），所以，这两种磁通，按一种绕组方式来归类，具体区分还是要看功率和使用环境的条件限制。

原能

结构上和爪极血缘更近一些

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明志 发表于 2026-2-12 14:45
横向电机（通常指横向磁通电机，Transverse Flux Machine, TFM）是一种磁路方向与电机旋转方向垂直的新型电 ...

这个很直观