随着计算机的普及，电机的设计也从手工的绘图逐步被计算机取代，特别是对于年轻的设计人员，或是非电机专业的人员，直接采用软件的设计模式多一些，可能对于一些电机结构设计的原则和要点不是很清楚，这也是Ms.参推出该文的初衷。我们以交流电机的结构设计为铺垫，再对直流电机结构设计进行一些简单阐述。

交流电机结构设计

在初步确定总体结构后，通常从定子开始进行设计。对于定子铁心，一般应确定其轴向和周向的固紧方式，如果是径向通风结构，还应考虑径向通风道元件的结构;采用扇形片时，还须决定扇形片如何划分、燕尾槽的数目、尺寸和布置。大型电机中，则要确定铁心两端阶梯部分的具体结构。

对于定子绕组，应先由计算或作图求得端部尺寸，并确定其固定方式。然后着手绘制定子的分装草图。绘图时，先画出定子铁心、压圈和绕组端部，再布置线圈间和极相组间的联接线(这对高压电机比较重要)。若定子铁心轭部的径向尺寸较大(如两极电机)，这种联接线可沿径向放在绕组端部和机座之间;若轭部的径向尺寸较小(如多极电机)，则应沿轴向放在绕组端部和端盖之间。然后即可大致确定机座的轴向长度。

对小型封闭式异步电机的机座，若安装尺寸许可，则适当放长机座将有利于散热及保护定子绕组端部不受损伤，而且可减小端盖深度、提高端盖刚度，并可简化端盖形状，对机座本身的稳定性也有好处。这对于采用轴承端盖的大型氢冷汽轮发电机，一般也是适用的。对于冷却器装在电机内部的机座，其轴向长度或横截面形状应作相应考虑。机座横截面的尺寸确定后，要核算其刚度是否满足要求，然后，对于有底脚电机，根据对机座中心高的要求确定底脚位置。在采用端盖轴承的小型电机中，底脚应低于机座的最低点，对中大型电机，则要求不必抬起机座就能取出转子，以利拆装。

转子结构设计的主要内容是铁心(同步电机包括磁极和磁轭)与转轴的设计计算以及两者之间的组合。转子绕组的尺寸在电磁设计时已经算得，但在此需作些必要的补充计算。对转场式同步电机转子，需确定磁极和磁轭的详细结构、尺寸与固紧方式。对其他转子铁心，除具有轴向风道时要确定相应的结构外，其余均与定子铁心的情况相似。

转子铁心(或磁轭)和转轴之间的组合形式有套轴式和支架式两种，究竟选用那一种，主要决定于转子铁心(或磁轭)和转轴的径向尺寸关系。若为绕线转子异步电机和同步电机，则尚需确定集电环的结构型式、尺寸与位置。安排集电环的位置时，应考虑便于检查和更换电刷。对绕线式异步电机，还应考虑安装短路和举刷装置的可能性。其它各档尺寸根据需要确定，但应向两端渐次减小。一般情况下，传动端和非传动端轴承处的轴径分别不超过转子铁心档(或中间档)轴径的0.8和0.7倍。

端盖的结构和尺寸系根据通风系统、绕组对地绝缘距离、轴承套结构及端盖的刚度与强度(包括从工艺上提出的)等方面的要求来确定。滚动轴承的内盖与轴上零件间要有一定的间距，以便拆卸轴承时，有足够的操作空间。

在定子、转子和端盖分装图的基础上，即可作出总装草图，同时布置风扇。此时应校核各零部件间的相对位置、必要的间隙或空间是否适当，安装尺寸和外形尺寸是否符合要求，制造、装配、拆卸和维修是否方便等等。总装草图完成后，即可据此对分装配图作必要修改，并逐步绘出零件图，最后再绘制详细准确的总装配图和校核总装尺寸链。给制零件图时，需确定零

直流电机结构设计

直流电机通常从电枢开始进行设计，其步骤和一般要求与交流电机的大体相似，只是电枢绕组在转子上，磁极在定子上，而且具有换向器，因此稍有不同。

在绘制总装草图时，先画出电枢铁心、压圈(或绕组支架)与电枢绕组的端部，然后加上换向器、电刷及定子各部件。由于电枢绕组端部是通风系统的组成部分，因此端部绑扎应注意勿使端部各相邻导体间的空距过分狭窄。

在多数情况下，还应考虑到励磁绕组的轴向尺寸一般较大，为了保证电刷与刷握正常工作，换向器应位于比单纯根据电枢绕组端部所确定的位置更远离电枢铁心一些。这一情况在小功率电机中尤其突出，因为这时换向器直径和电枢直径比较接近，而励磁绕组轴向尺寸则相对较大。

在中大型直流电机中，确定电枢绕组端部伸出尺寸或换向器的位置时，还应考虑补偿绕组的轴向伸出情况。因补偿绕组的端部往往很长，若不把转子的轴向尺寸相应加长，则所确定的换向器位置将不合适。

在选择换向器直径时，一般总是尽可能选得小些。这样比较价廉，电刷的摩擦损耗也较小。但直径小后，在刷宽和片宽的比值一定时，换向片宽度和电剧宽度均将减小。若直径过小，强度将不够。换向器各零件一般都应进行机械计算。

在采用端盖轴承的情况下，换向器套筒内腔应具有足够大小的空气通道，以利通风。在用座式轴承的大型电机中，为了便于维护电刷装置，应使电机在基础中下沉一些。

在采用座式轴承的电机中，机座对称于电枢铁心长度的中心线。机座截面尺寸的确定主要取决于磁路计算和刚度的要求，通常满足了前者，则后者也常满足。对承担重要任务的大型电机，有时需增加换向器侧前端盖和前轴承间的轴向长度，以便当电枢有故障时，能将机座向换向器方面移开，进行修理。不论采用端盖轴承或座式轴承，选取底脚高度时，均应考虑能装上和取下磁极固定螺钉。若采用分半机座，则在安排其分半位置时，应与磁极固定螺钉的位置同时考虑。为稳固起见，对于采用底脚固定的电机，通过机座质心的垂线，或当采用端盖轴承时，通过整个电机质心的垂线必须在电机底脚的外围线以内。