Simone怎样入门电机设计？
的有关信息介绍如下：
对于最常见的径向磁场表贴式的永磁电机，设计过程主要就是选择两个密度：“线电流密度”和“电流密度”，注意这是两个不同的概念。其中“线电流密度”用来确定转子尺寸，“电流密度”用来确定定子尺寸。对于表贴式永磁同步电机不太了解的，可参阅：
电机的本质是能量转换装置，即机械能←→电磁能。
对于机械能而言，最好的方法还是牛逼顿牛大爷的方法，一般是研究力和力矩。
对于电磁能而言，不用说了，世间最美方程组——Maxwell equations。
注意：麦克斯韦方程组仅描述电磁场的分布，还需要“洛伦兹公式”将“力”和“电磁场”联系起来。
总之，经过一顿推导，就可以得到一组张量来描述电磁场中应力分布，进而来获得机械动态量。对于常规的径向电机而言，忽略轴向影响的话，在极坐标系下，麦克斯韦应力张量可进一步简化成两个量，切向分量和径向分量：
为径向磁密； 为切向磁密；
通常，电磁能主要存储在气隙中，气隙中的磁场密度分布至关重要，切向应力分布知道了，就可以计算转矩；径向应力分布知道了，就可以计算径向力波，进而分析电机的振动和噪音。
注意，以下为重点：
在径向磁场表贴式永磁电机中，气隙中 是由永磁体产生， 气隙中 是由绕组产生，更确切一点的话，是由线电流密度 确定（ ）。
实际上上面这句话不太严谨，理论上径向磁场表贴式永磁电机绕组电流也会在气隙中产生径向磁场，只不过和自身产生的切向磁场不产生转矩，因此分析的时候可忽略，只考虑永磁体产生的径向磁场。
这样电机的转矩为：
即：
也就是说，想要期望的转矩 ，确定了气隙磁场 和线电路密度 ，那么气隙尺寸（也就是转子体积）也就可以确定。
第O节对于有一定电磁场基础的童鞋，不理解的没关系，可以看第一节，内容是等同的，只不过从更初级的点着手。
高中我们都学过电磁力的计算，即一根导体放在磁场中的受力问题，公式为：
公式很简单， 为磁场径向密度， 为电流， 为导体长度，高中知识，不用细说。
现在我们进一步引申，如果有很多导体，沿圆周一圈放置，周围磁场密度为 那会是什么样呢？示意图如下：
示意图上只放了4根（2匝），我们可以想象一个如果放了 根，每根都受切向力 ，如果我们通过某种方式把它们绑成一个整体，则很容易计算其整体受到的扭矩为：
其中 为半径。
可见，对于力矩的产生，包含三部分，一部分表示磁场信息（ ），一部分表示电场信息（ ），还有一部分表示物理尺寸 （ 、 ）
则可以把公式改写成：
通常由于对称性，我们会把 均布在圆周上，这样就可以定义一个新的量：
这称之为线电流密度，也叫线负荷，物理含义就是单位长度上电流大小。 表示电机相数，一般我们碰到的电机都是3相，所以一般 。 为每相匝数，每匝来回两个导体，所以总的导体数为
这样我们的力矩公式就变成：
即力矩公司可以写成：
式中， 为气隙中的磁密，受限于磁性材料的物理特性以及电机的机械结构，一般在 特斯拉之间，取值区间相对比较小的。通常 与 的比例关系要适当，这个比值同铜耗和铁耗的分配有关，具体的数值，就不推荐了，可以参照同行业中类似电机的情况。可见，一旦力矩确定了，电机转子的尺寸主要决定于线电流密度，那如何取值呢？这和电机的适用环境，负载特性和散热方式有关，总的来说，线电流密度选的大，转子体积就小，线电流密度选的小，转子体积就大。
我们现在是确定了转子体积，但是相同的体积，可以设计的细长，也可以设计的短粗，这就要引入另外一个关键参数：长径比 ，其定义为：
这个比值决定了电机是修长还是矮胖。如果电机设计的细长，则绕组端部变短，由于端部绕组不产生力矩，显然细长的电机铜的利用率更高。但是过细的电机叠片加工、绕制以及刚度都会变差。
这样就可以确定转子的尺寸：
前面是假定所有导线都放在气隙里，这显然是很难实现的，毕竟气隙那么小，放不了几根啊。
最早的一批电机工程师真是天才，他们的解决方案就是在定子上开槽，这样就保证了拓扑结构是一致的，想象一下沿圆周方向“槽”被拉开拉直的情形，就回到了我们之前把所有导体放在气隙的模型。
现在要做的一个事情就是如何把气隙里的导体放到槽里面去，请看如下示意图：
前面为简单起见呢，我们定义可线电流密度，沿圆周方向一维分布。实际上呢，导体上是分布在一个区域里面的，因此，需要将一维模型扩展到二维，这样就需要一个新的变量：电流密度，一般用 表示，即单位面积上的电流。电流密度和线负荷有什么关系呢?——从不同的角度来看电流，具体来说 ：
对于线电流密度来说，总的电流可以这么计算：
对于电流密度来说，总的电流可以这么计算：
其中 槽的总面积面积， 为槽满率，因为考虑到导线有绝缘皮，导线之间有间隙以及嵌线的方便，只能将槽内部分放置导线。这样就可以得到槽的总面积为：
有了槽的面积如何设计定子尺寸呢？我们把定子的结构放大，主要有四个关键参数（图中展示了两个）：
齿宽 ，轭厚 ，
除此之外还有：
极距：
槽距：
其中 为极对数， 为槽数。
我们知道，定子中除了槽外，剩下的是实体，充当着导磁作用，其约束就是磁密不能太高，否则磁性材料饱和，磁阻增大，损耗会大大增加。那怎么设计呢？
当我们知道了 ， 以及 之后，极距 和槽距 也就已知了，为什么这两个参数要单独提呢？请看下图：
这样当我们选定了软磁材料后，其需用的最大磁密也就基本确定了：
这样就可以计算：
、 为齿和轭部磁密（取决于材料）。这样，定子实体尺寸和和槽尺寸都基本定了，定子尺寸就可以基本确定了，剩下就是简单数学推导，就不细写了。
对于采用SVPWM调制的系统来说，其每相绕组的端部相对于接地点
对SVPWM不太了解的，参见
空载时，电流接近为零，可认为反电势等于电源端电压，则每相产生的永磁体感应基波电动势为
为空载转速对应的电频率。
这样就初步估算一个电机的基本情况。
好了，经过前面的工作，我们已经基本确定电机的关键参数，那电机设计是不是就基本结束了？——不是的，因为我们在第一步的时候没有任何附加条件的先假定一个线电流密度，这样做默认的条件就这个线电流密度是可实现的，然而事实并不是一定这样，因为电源的端电压是确定的，转速一旦确定后，电机的端电压必须小于电源能给到的端电压才行，这一步需要我们计算已经设计出来的电机的电阻、电感来校核这一点。
电阻、电感计算书上有很多了，这里不细说。只有满足这一点，设计的电机才是一个理论上的可行解。
当然，要想找到一个工程上的可行解，还需要进行强度校核、发热校核，NVH等等，这就不是入门阶段的事了。
