電機(jī)設(shè)計基本上包含三要素：磁能設(shè)計、磁路設(shè)計及輸入電能設(shè)計三部分，以較為簡單的永磁電機(jī)來舉例說明，磁能設(shè)計就是磁鐵規(guī)格的選定及配置安裝設(shè)計；輸入電能設(shè)計則為選定漆包線徑與圈數(shù)等規(guī)格；磁路設(shè)計則是挑選導(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，一旦導(dǎo)磁材料尺寸設(shè)計完成，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)動力量的來源。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)，多出的磁力會變成到處亂串，無法有效流經(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，也就是電機(jī)設(shè)計中最常討論的矽鋼片尺寸設(shè)計。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)計轉(zhuǎn)子的幾何尺寸電機(jī)定子矽鋼片作為解說各部位的設(shè)計要點(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，往往會借助軟件模擬，方可達(dá)到最佳設(shè)計需求與效果。
定子矽鋼片各部分示意圖
軛部：設(shè)計有三項(xiàng)需注意，分別為磁通密度、機(jī)械強(qiáng)度及鉚合點(diǎn)問題，先由最簡單的鉚點(diǎn)設(shè)計來說，基本上要先考量矽鋼片堆疊后的重量來決定鉚點(diǎn)數(shù)量，過多的鉚點(diǎn)數(shù)會影響磁力通過及機(jī)械強(qiáng)度問題，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，降低對磁通影響程度。
鉚點(diǎn)方向設(shè)計示意圖
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)生的震動噪音；同時避免磁力過度飽和的情況，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，也就是一極會對應(yīng)到幾齒數(shù)量，來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，軛部最密集處會流經(jīng)三個齒部的磁通，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。
