氣隙是電機設計中的主要問題之一，電磁器件的磁路中含有低電阻的材料（如鐵），這樣可以最大限度地減少產(chǎn)生磁場所需的電能。磁路中的間隙通常是不可避免的，它們含有空氣，這提供了對磁通量的高電阻，這樣的間隙需要在磁化電流和相關的電損耗方面的是有害的。

氣隙是磁路的非磁性部分，它通常與電路的其余部分串聯(lián)在一起，這樣就有很大一部分磁通量流過間隙。氣隙可填充非磁性材料，如氣體、水、真空、塑料、木材等，而不一定只填充空氣。

氣隙的影響

定子和轉子是電機的兩個主要部件，它們是磁耦合的，能量通過磁場從兩邊通過機器傳遞的，氣隙小可以帶來低噪音，較小的不平衡磁拉力。由于氣隙磁阻的增加，磁通量擴散到周圍介質中，會導致磁通邊緣效應，這是一種不必要的現(xiàn)象，它會增加位于空氣間隙附近的導體中的鄰近和渦流損耗。氣隙會引起轉子與定子之間磁鏈的減少，被看作是一種損耗。由于定子和轉子繞組之間的磁通量降低，從而削弱磁能的傳遞，大的氣隙意味著更多的磁化電流和低的功率因數(shù)，大氣隙的正側對電動機的過載能力有較好的影響。

氣隙可能是確保設備正確性能的一個組成部分，它應該盡可能小，氣隙的形式、形狀和大小取決于磁路的類型和形狀，這由工作原理、性能、尺寸、效率和許多其他技術因素決定。在旋轉機械中，由于定子和轉子之間需要物理運動，氣隙通常是不需要的，但不可避免，工業(yè)機器的最小實際氣隙約為0.2毫米。在繼電器中，氣隙通常是一個不可分割的部分，有助于固定部分（如繞組和磁芯）和主動電樞之間的運動，機械地驅動主電觸點的連接或斷開。在傳統(tǒng)的變壓器中，通常避免氣隙，變壓器的作用是將一次繞組的能量瞬間輸送到二次繞組，而無需儲能。

電機的氣隙

氣隙是電機的轉子和定子之間的間隙，一個“自由開放的空間”將兩個電機部件物理分離，由于轉子和定子不是磁耦合的，所以它們之間存在空氣間隙。當適當?shù)墓┙o（取決于機器的類型）時，磁場被建立并連接定子和轉子，由于存在氣隙，某些部分磁場通過轉子或定子，但不是兩者都通過，這部分磁通被稱為漏磁或氣隙磁通（因為它單獨通過氣隙）。這種漏磁通在功率傳輸中不起作用，因為它與定子和轉子都沒有連接，為建立漏磁通而產(chǎn)生的電流使機器功率損失。

定子和轉子都是由磁性材料（通常是硅鋼）構成的，芯介質的磁導率越高，磁阻越小，空氣的磁導率更低；磁阻越大，氣隙越長，漏磁越大導致功率越小。因此，空氣帶長度保持在盡可能短的范圍內(nèi)，以便在轉子和定子之間分離，并提供所需的機器機械平衡。一個自由旋轉的轉子預留大約2毫米的間隙，作為一個犧牲性的磁力損失，從而使電機或發(fā)電機能夠正常的機械操作。

在同步電機和直流電機中，兩個獨立的磁場在氣隙中相互作用，電樞產(chǎn)生的交流磁場（在同步電機中靜止，在直流電機中旋轉）扭曲了直流磁場的供應，降低了效率，降低了電機性能，增加氣隙會減少“電樞反應”的影響，因此，這些機器的氣隙將比感應電動機的氣隙大幾倍。在感應電動機中，轉子繞組中感應的電動勢是相互感應的電動勢，當轉子中感應的電動勢是通過相互感應產(chǎn)生的時，感應電動機可以看作一個旋轉變壓器，如果氣隙越大，漏磁通越大，相互磁通越小，從而降低轉子的電動勢、電流和轉矩。

在同步電機中，磁通量是通過磁場繞組單獨設置的，定子電樞繞組中感應的電動勢不是通過相互感應產(chǎn)生的，而是由于磁場和導體之間的相對運動而產(chǎn)生的動態(tài)感應電動勢，因此，不考慮氣隙。對于凸極電機，在兩極之間的區(qū)域，氣隙會大得多。發(fā)電機中旋轉轉子與定子分離所需的氣隙應盡可能小，以降低磁化功率要求，但應足夠大，以防止兩者之間的接觸，制造公差在其尺寸上，或由于機械偏轉和支承軸承松動而引起的移動。

結論

在任何情況下，間隙必須足夠大，以確保轉子相對于定子的偏心度不會導致軸剛度被不平衡磁拉力影響，這可能使轉子撞擊定子。常用的經(jīng)驗計算包括轉子圓周速度、堆芯長度和轉子直徑，增加氣隙會增加磁化電流，也會減少雜散負載損耗。很少有設計準則來選擇最適合于任何旋轉機器的氣隙尺寸，對于感應電動機，在3/4到750千瓦的額定功率范圍內(nèi)，0.2到5毫米的實際值是典型的，電動機轉速越高，間隙越大。

來源：老趙說制造

審核編輯 黃昊宇