第35卷第1期中国电机工程学报Vol.35No.1Jan.5,20151922015年1月5日ProceedingsoftheCSEE©2015Chin.Soc.forElec.Eng.DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.01.024文章编号：0258-8013(2015)01-0192-14中图分类号：TM351轴向永磁电机及其研究发展综述黄允凯，周涛，董剑宁，郭保成，张莉(东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心，江苏省南京市210096)AnOverviewonDevelopmentsandResearchesofAxialFluxPermanentMagnetMachinesHUANGYunkai,ZHOUTao,DONGJianning,GUOBaocheng,ZHANGLi(EngineeringResearchCenterforMotionControlofMOE,SoutheastUniversity,Nanjing210096,JiangsuProvince,China)ABSTRACT:Inrecentyears,axialfluxpermanentmagnet(AFPM)machineswithpancakeshape,compactconstruction,highefficiencyandhighpowerdensityhavegainedincreasinginterestsofmanyresearchers.ExtensiveliteratureswhichinvolvingavarietyofAFPMmachinestopologiesindifferentareashaveappeared.ThispaperdescribesvariousconventionalstatorandrotorstructuresandseveralspecialonesoftheAFPMmachines,comparesperformancecharacteristicsoftheAFPMmachinesandthetraditionalradialfluxpermanentmagnet(RFPM)machines,analysestheAFPMmachinedesignandanalysismethodsanddiscussestheAFPMmachinesfordifferentareasresearchesandapplications.Finally,developmenttrendsoftheAFPMmachinerelatedtechnologiesaresummarizedandprospected.KEYWORDS:axialflux;permanentmagnetmachine;topology;analysismethod;developmentprospect摘要：近年来，轴向永磁电机因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得研究人员越来越多的关注，已有大量文献对多种结构的轴向永磁电机在不同领域的应用进行了深入研究。该文介绍了轴向永磁电机的一般定转子结构以及若干特殊结构，对比了轴向永磁电机和传统径向永磁电机的性能和特征，分析了轴向永磁电机的设计分析方法，讨论了轴向永磁电机在不同领域的研究和应用，最后总结展望了轴向永磁电机及其相关技术研究的主要发展方向。关键词：轴向磁场；永磁电机；拓扑结构；分析方法；发展展望0引言轴向永磁电机(axialfluxpermanentmagnetmachine，AFPMM)也称盘式永磁电机，因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得越来越多的关基金项目：国家自然科学基金项目(51377019)。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina注。AFPMM尤其适合应用于电动车辆、可再生能源系统、飞轮储能系统和工业设备等要求高转矩密度和空间紧凑的场合[1-2]。轴向永磁电机气隙呈平面型，气隙磁场沿轴向分布。法拉第发明的世界上第一台电机就是轴向电机，受材料和工艺水平的限制，轴向永磁电机在此后相当长的一段时间未能得到进一步的发展[2]。随着科学技术的进步，新型材料的涌现和工艺水平的改善，为了克服传统圆柱式电机存在的铁心利用率低和冷却困难等问题，轴向永磁电机重新获得重视。目前，轴向永磁电机凭借其在功率密度和效率等方面的优势，已成为电机领域的研究热点。本文回顾并总结了近年来国内外学者在轴向永磁电机方面所进行的研究工作，首先从定转子角度出发，介绍了轴向永磁电机的不同拓扑结构，然后分别从性能与特征、特殊结构、设计分析方法、应用领域等角度归纳与总结了国内外轴向永磁电机的研究现状和关键问题，最后探讨了轴向永磁电机未来发展的主要方向。1定子结构1.1有铁心结构轴向永磁电机结构多样，按照定转子数目以及定转子相对位置可分为四类：单定转子结构(single-sidedstructure，SS)、双定子中间转子结构(double-sidedinternalrotorstructure，AFIR)、双转子中间定子结构(double-sidedinternalstatorstructure，TORUS)和多盘式结构(multi-diskstructure，MS)[1-4]。定子涉及铜耗、铁耗、散热以及绕组绕线方式等多种问题，因此，它是轴向永磁电机研究的重点。(51377019).依据磁通闭合路径的不同，定子可采用有铁心第1期黄允凯等：轴向永磁电机及其研究发展综述193或无铁心结构，有铁心定子又可分为有槽和无槽两种形式，如图1所示。为了减...