电机的设计是一个系统工程，为设计而设计的方案不是一个好的方案，要结合制造工艺、设计成本、工业美感等实际使用效果综合考虑。根据工作流程，电机设计的全过程分为初步设计、电磁设计和施工设计三个阶段。根据工作性质可以分为结构设计和电磁设计。

初步设计主要是确定电机的整体结构类型，这是电磁设计的基础，而结构设计是实现电磁设计的保证，两者统称为电机的结构设计。目前，电机已经广泛应用于从外太空到深海石油钻探，从工农业生产到人们日常生活的各个领域和部门，其使用环境和技术要求千差万别。它们不仅要求电机具有与负载匹配的优异电气性能，还要求不同的形状、耐用和美观的结构来适应它。

电机近百年的发展表明，它不仅取决于电磁理论的研究和设计计算方法的改进，还取决于各种材料的不断进步、电机结构的创新和技术的提高。在通用汽车的设计中，结构设计的工作量往往占70%以上。今天沈女士将和大家谈谈电机结构设计的基本内容、原则和方法。

电机结构设计的基本内容

1)确定电机的整体结构。包括电机保护类型、轴承类型及数量、轴伸类型及数量、安装方式及冷却系统等。

2)确定某个零件的结构类型、形状、具体尺寸和材料。

3)确定一些有机械连接的部件之间的连接方式(如转子铁芯与轴、机架与端盖等)。).

4)计算零件的力学性能，包括强度和刚度的计算。

其中1)至3)项的部分主要内容通常在初步设计阶段完成，而与电磁计算密切相关的其他部分则在电磁设计过程中确定。

结构设计的基本原则

1)所有一般结构应符合相关国家标准的规定和国际电工委员会(IEC)推荐的相关电机文件中的相应规定，并满足客户提出的要求，如电机的中心高度、外形尺寸、安装尺寸、出线盒位置等。

2)所选结构能保证电机有效部件(定子和转子铁芯及绕组)的准确可靠运行。如铁芯紧固、绕组的绝缘结构、带电部分与接地部分的绝缘距离、定子与转子同心度的保证等。

3)注意结构的可制造性。结构应简单，易于加工，加工成本低。

在保证安全可靠的前提下，尽可能减少原材料的消耗：还必须考虑工厂现有的工艺设备、工艺水平和合理先进的工艺传统，注意产品的系列、产品的批次和对生产周期的要求。

4)尽量使用标准件和常规材料，注意通用性。使用特殊材料(特殊性能或特殊规格)时，注意供货条件、价格和交货时间。

5)考虑安装拆卸、维护检修的方便性，以及用户的技术水平。对于大型电机，还应注意运输条件。

结构设计的一般方法

1)在初步设计时，选择电机的整体结构类型和材料，并绘制结构草图。

2)根据电磁计算中确定的电机有效部分的形状和尺寸以及相关部件的结构，如定子和转子铁芯的内径和外径、铁芯的轴向长度和每叠铁芯的长度，在计算绕组端部伸长率后，考虑通风的要求

4）将各部件中各零件（除标准件外）的形状、尺寸进一步具体化，确定所有的加工尺寸和公差、加工精度、表面粗糙度，提出非标准材料的技术要求等，构成了零件加工图。

5）根据零件图，可能要修改分装图，并相应地要修改总装配图。

6）进行机械计算。结构零部件中，除某些计算上还存在困难、计算方法不够准确或不够可靠，或仅涉及工艺上要求而不进行机械计算的以外，一般都要核算其机械性能。即电机的零件在运行时（或加工过程中，甚至考虑到运输和安装过程），在可能承受到的各种力的作用下，零件中的应力及其所产生的相应变形的大小，要求它们既不超过所用材料的许用应力，又不致有危害电机准确及可靠运行的变形。

机械计算应按最不利的情况进行。例如计算离心力时，应取零件在运行或制造过程中的最高可能转速；计算几个力同时作用时，应按可能出现的“相加”作用考虑；某一截面上，力的作用比较复杂时，应同时计算所产生的几种应力（如拉、剪切等），然后按材料力学中的强度理论相加，力的作用表面上看来似乎是“分布”，但由于加工、装配等因素有可能成为“集中”时，应按集中载荷来处理等等。计算时，首先确定所有作用力或转矩，并计算各自的数值，其次分析各力对零件的作用（拉伸、压缩、弯曲、扭转等）和零件本身的力学模型（如简支渠、臂梁、薄环等），力的作用是集中或分布，以及力是否具有周期性、冲击（动态）性等等。于是，根据“材料力学”或“机械设计”课程中和应的情况进行计算。

还应指出，在经验设计阶段，机械计算常采用安全系数法，即为了方便计算，将零部件的复杂受力情况简单化，动态载荷静态化，周期性载荷采用其平均值等等。为了符合实际情况，则降低许用应力值，即用大于1的安全系数来计及。

在当前计算手段不断更新的条件下，应积极研究采用数值计算方法，解决一些以前未能计算的零件受力和变形，或提高现有某些原来只进行简化计算的构件的机械计算精度。

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