電機(jī)設(shè)計(jì)基本上包含三要素：磁能設(shè)計(jì)、磁路設(shè)計(jì)及輸入電能設(shè)計(jì)三部分，以較為簡(jiǎn)單的永磁電機(jī)來(lái)舉例說(shuō)明，磁能設(shè)計(jì)就是磁鐵規(guī)格的選定及配置安裝設(shè)計(jì)；輸入電能設(shè)計(jì)則為選定漆包線徑與圈數(shù)等規(guī)格；磁路設(shè)計(jì)則是挑選導(dǎo)磁材料特性與尺寸規(guī)格部分。
電機(jī)的能力規(guī)格就取決于此三要素，其中影響最大的往往是磁路設(shè)計(jì)，一旦導(dǎo)磁材料尺寸設(shè)計(jì)完成，則電機(jī)的最大輸出能力就已經(jīng)確定，即便再將磁鐵或電能加強(qiáng)，都無(wú)法有效的獲得輸出能力。
導(dǎo)磁材料的影響為何如此重要磁力線由電機(jī)轉(zhuǎn)子上的磁鐵部分產(chǎn)生，經(jīng)由導(dǎo)磁材料的傳導(dǎo)至定子部分，與定子上的電能線圈進(jìn)行正交作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力量的來(lái)源。但導(dǎo)磁材料能容許的磁通密度有限，目前能容納最多的磁力通過(guò)的材質(zhì)即為矽鋼片，也是目前電機(jī)中最常使用的導(dǎo)磁材料。一旦矽鋼片的磁通密度達(dá)到飽和狀態(tài)，多出的磁力會(huì)變成到處亂串，無(wú)法有效流經(jīng)定子與電能線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩應(yīng)用，視為漏磁通。
電機(jī)內(nèi)部磁路示意圖
在導(dǎo)磁材料已選定之情況下，則單位面積可容納的最大磁通密度已確定，剩下的就是相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)，也就是電機(jī)設(shè)計(jì)中最常討論的矽鋼片尺寸設(shè)計(jì)。若在內(nèi)外徑尺寸已確定之情況下，其主要工作包括三方向，第一就是在最小的面積內(nèi)達(dá)到最大磁通密度的傳導(dǎo)；第二則是避免漏磁通的產(chǎn)生；第三則是于不影響磁通需求下，增加槽面積，以容納更多的電能導(dǎo)體使用。
如何設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子的幾何尺寸電機(jī)定子矽鋼片作為解說(shuō)各部位的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，約略分為三部分，分別為齒部、軛部、靴部，最佳化的電機(jī)磁路設(shè)計(jì)，往往會(huì)借助軟件模擬，方可達(dá)到最佳設(shè)計(jì)需求與效果。
定子矽鋼片各部分示意圖
軛部：設(shè)計(jì)有三項(xiàng)需注意，分別為磁通密度、機(jī)械強(qiáng)度及鉚合點(diǎn)問(wèn)題，先由最簡(jiǎn)單的鉚點(diǎn)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，基本上要先考量矽鋼片堆疊后的重量來(lái)決定鉚點(diǎn)數(shù)量，過(guò)多的鉚點(diǎn)數(shù)會(huì)影響磁力通過(guò)及機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題，合理的鉚合強(qiáng)度，鉚點(diǎn)數(shù)越少越好。下圖表示鉚點(diǎn)的方向最好與磁通方向一致，降低對(duì)磁通影響程度。
鉚點(diǎn)方向設(shè)計(jì)示意圖
磁通密度及機(jī)械強(qiáng)度都是受到軛部總寬度所影響，越寬則機(jī)械強(qiáng)度越好，可避免因矽鋼片受磁力影響變形所產(chǎn)生的震動(dòng)噪音；同時(shí)避免磁力過(guò)度飽和的情況，達(dá)到降低鐵損效果。忽略機(jī)械強(qiáng)度，僅考慮最小磁通需求寬度之情況下，軛部寬度、齒部寬度及電機(jī)槽極配有一基本公式。首先要知道電機(jī)的槽極配關(guān)系，也就是一極會(huì)對(duì)應(yīng)到幾齒數(shù)量，來(lái)決定軛部與齒部的關(guān)系式。以下圖為例，則左方定子軛部會(huì)流經(jīng)的磁通與單一齒部的一致，則最小軛部需求寬度與齒部同寬即可；右方例子中，軛部最密集處會(huì)流經(jīng)三個(gè)齒部的磁通，因此軛部最小寬度應(yīng)為齒部寬度的三倍，方為合理的關(guān)系。
