Was ist ein Luftspalt?

Der Luftspalt ist der Luftraum zwischen dem Statorkern und dem Rotor der elektrischen Maschine innerhalb eines Magnetkreises. Bei elektrischen Maschinen kann die Reluktanz des Luftspalts dank des Kontrasts zur Reluktanz der Magnetkreisdifferenz manchmal vernachlässigt werden, ohne dass die Berechnungen einen großen Fehler aufweisen.

Einerseits wandeln Elektromotoren die zugeführte elektrische Energie in mechanische Energie um. Andererseits nutzt der elektrische Generator die mechanische Energie und wandelt sie anschließend in elektrische Energie um.

In beiden Fällen arbeiten der Stator und der Rotor in dem Moment, in dem sie Energie umwandeln, gleichzeitig, um mittels der Kupferspulen, über die die beiden Maschinen verfügen, einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Bei diesem Prozess der Energieumwandlung kommt der Luftspalt ins Spiel.

Im Luftspalt bildet sich ein Magnetfeld, eine der Spulen ist für die Erzeugung des Flusses zuständig, der sich durch den Luftspalt bewegen muss. Der Luftspalt muss von jedem in der elektrischen Maschine enthaltenen Pol für jede Phase zweimal durchquert werden.

Wie funktioniert der Luftspalt?

Eine seiner wichtigsten Funktionen besteht darin, dem Magnetkreis Linearität zu verleihen. Er ist auch dafür verantwortlich, eine Sättigung des Kerns zu vermeiden, da er die im Luftspalt auftretende Flussstreuung in hohem Maße verteilt.

Mit zunehmendem Luftspalt steigt die Reluktanz, also der Widerstand des Materials beim Durchgang durch den vom Magnetfeld in der Luft beeinflussten Magnetfluss. Nach dem ohmschen Gesetz müsste der Fluss reduziert werden, da er eine Kraft ist, die eine konstante magnetische Feldstärke erzeugt.

Ein sehr wichtiger Faktor ist, dass der Fluss den Luftspalt umso öfter durchqueren muss, je größer die Anzahl der Motor- oder Generatorpole ist. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Überwachung des Luftspalts in Elektromotoren und Generatoren, da dieser sonst zu Fehlfunktionen der Maschine führt.