在传统结构的旋转电机中，磁力线沿径向或轴向流通，以保证与电机旋转方向垂直；相应地，绕组中电流的方向为轴向或径向。此时根据Lorentz定律，电机中将产生一个切向的电磁力以驱动电机运转。在径向磁场或轴向磁场电机中，磁力线所在平面均与电机运动方向在同一平面内；并且如果忽略端部效应，电机内的磁场可以用二维场来表示。
与传统电机不同，横向磁通永磁电机（TFPM）内的磁场是一个典型的三维场。图9-9a所示为双边平板式横向磁通永磁电机的剖面，图9-9b所示为双边平板式横向磁通永磁电机的局部结构示意图及相应的三维坐标系。按照横向磁通电机的磁路特点，可以分为平板式、聚磁式、无源转子式和磁阻式等四种结构形式。
横向磁通拓扑结构的主要优点在于空间优势，磁路和电路互不干扰，大大提高了转矩密度。
图9-9 横向磁通永磁电机结构示意图
a）剖面 b）局部
横向磁通永磁电机从磁路结构上很好地解决了影响转矩密度提高的问题。图9-10给出了横向磁通部分结构示意图。图9-10a是简化的版本，U形软铁导磁元件只放在转子一侧，U形元件中间包围的部件是定子绕组。S、N磁极并列在两条导轨上，通过中间的软铁材料形成磁通回路，磁极距不再对绕组构成限制。图9-10b所示是原设计，该原型机为双定子结构，上下两层沿圆周均匀分布的U形铁心构成双定子铁心，上下定子铁心之间互错半个定子极距；两个环形的集中绕组分别放置于定子铁心的凹槽中。转子中置，上下两面对称地布置了定子和U形软铁导磁元件。转子是由扇形铁心片和稀土永磁体叠装而成，形成聚磁转子，相邻永磁体极性相对形成一对极，并且前后转子极性相反。
横向磁通永磁电机基本工作原理是：当定子绕组不通电时，永磁转子磁场由转子的N极出发，经过外（上）定子铁心前端→外（上）定子铁心后端→转子S极→转子N极→内（下）定子铁心后端→内（下）定子铁心前端→定子S极→定子N极形成闭合回路。
当定子绕组通电流后，U形的定子铁心中也产生磁场，这时可以等效地把定子的前后两个齿部看成是两个不同的磁极，产生运动转矩，其极性应与转子的极性相反。根据同性相斥，异性相吸的原理，这两个齿部的磁场和转子中的永磁体所产生的磁场会有相互作用，使得转子朝着一个方向转动起来，转子移过一个极的距离后，达到新的平衡位置。
可以看出，与传统电机磁路结构不同，横向磁通电机绕组截面的配置与磁路结构不在同一平面内，不存在相互制约关系，可以独立选取，使得提高转矩密度成为可能。因此，横向磁通电机具有以下特点：(www.xing528.com)
图9-10 横向磁通电机原理
a）多相电机的单边组件 b）中间转子双边电机
（1）结构的模块化。横向磁通电机是以U形定子冲片叠装而成的，通过U形铁心模块的不同组合就可以形成不同功率等级的横向磁通电机，而无需重新进行冲片模具的再加工；同时U形单元模块体积小、易于加工、工装模具成本低、系列化程度高。这种模块化结构是横向磁场电机的主要结构特点。
（2）磁路的解耦性。横向磁通电机尽管为多相电机，但是电机各相是相互独立的，各相之间没有关联，实现了结构上的解耦。横向磁场电机结构上的解耦不仅简化了控制方法，而且为电机控制的实时性、准确性提供了可能和条件。
（3）高转矩密度。横向磁通电机采用了U形定子铁心，其齿部和轭部具有相同的面积，不存在传统电机由于齿部面积小、磁路饱和所造成的轭部铁心的浪费；同时横向磁通电机绕组不存在传统电机的端部，因此横向磁场电机的材料有效利用率高、转矩密度高，这也是近来横向磁场电机得以迅速发展的主要原因之一。
横向磁通永磁电机起源于开关磁阻电机，是线性开关磁阻电机的延伸。开关磁阻电机的命名是根据它对气隙磁阻的改变特性而来。使励磁绕组的感抗最大化来产生运动力。运动可以是旋转的，也可以是线性的，转子可以为内转子，也可以为外转子。开关磁阻电机中，电磁体独立分布，依次励磁。由转子位置决定给哪一相励磁。所以需要功率变换器、控制器、转子位置检测装置等。TFPM的励磁由永磁体提供，不必在转子绕组中通入电流。通过控制定子绕组电流来实现电机控制。不需要开关磁阻电机那么复杂的功率变换器。
不论开关磁阻电机还是TFPM电机，控制都比较难。因为当转子旋转时，气隙是非正弦的，磁路是时变非线性的，并且在定子和转子交叠边界有很强的局部饱和性，电机经常工作在欠饱和或过饱和的条件下。
TFPM电机和永磁电机有相同的同步电机运行特性，可以制造成多极形式，适合于直驱、无齿轮箱风力发电机结构。然而TFPM有较大的漏磁电感，如果在开关磁阻电机中，会引起功率因数降低，短路电流大，容易引起保护性跳闸，但TFPM电机中，问题虽然也存在，但不是很严重。
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