Для двигунів, розроблених для вакуумних середовищ, основними проблемами, які необхідно вирішити, є ізоляція та розсіювання тепла. Через відсутність конвекції повітря у вакуумі тепло, що утворюється під час роботи, не може легко розсіюватися звичайними засобами, що робить підвищення температури обмотки критичним обмеженням; отже, необхідна комплексна оптимізація щодо електромагнітної конструкції, вибору матеріалів і теплових структур. Ізоляційні матеріали обмоток повинні не тільки мати високі теплові показники, але й демонструвати низьку летючість і вакуумну сумісність, щоб запобігти таким проблемам, як виділення газів або погіршення характеристик ізоляції під час тривалої експлуатації. Одночасно внутрішня структура повинна звести до мінімуму непотрібне утворення тепла, і тепло має ефективно передаватися назовні через провідність корпусу та оптимізовані теплові шляхи, щоб забезпечити стабільну роботу у вакуумі.
Вакуумне середовище висуває більш жорсткі вимоги до надійності матеріалів і конструкцій двигуна. Мастила, клеї та певні неметалічні матеріали, поширені у стандартних двигунах, можуть випаровуватися, розкладатися або змінюватись у вакуумі, потенційно скорочуючи термін служби двигуна або навіть забруднюючи всю вакуумну систему. Таким чином, під час вибору матеріалів для спеціальних вакуумних двигунів пріоритетом є низьке виділення газів, стійкість до екстремальних температур і довготривала стабільність, а також цільові конструкції для критичних компонентів, таких як підшипники, ущільнення та ротори. Що стосується підшипникових систем, відповідні методи змащування необхідно вибирати на основі рівнів вакууму, швидкості обертання та робочих температур; де необхідно, для пом’якшення впливу тертя та зносу використовуються тверді мастила або спеціально оброблені вакуумом мастила.
Крім того, електромагнітні характеристики, контроль швидкості та довгострокова стабільність роботи є ключовими аспектами конструкції. Умови роботи у вакуумі істотно відрізняються від умов атмосфери; таким чином, такі параметри, як повітряні зазори, магнітні ланцюги, специфікації обмоток і структури ротора, повинні бути ретельно узгоджені, щоб мінімізувати втрати при дотриманні вимог до вихідного крутного моменту і швидкості. Для високошвидкісних вакуумних двигунів особливу увагу слід приділяти механічній міцності ротора, динамічному балансу та проблемам вібрації, пов’язаним із роботою на високій швидкості, причому ризики зменшуються за допомогою точної обробки та динамічного балансування. У практичних застосуваннях комплексний підхід до проектування, що включає такі фактори, як рівні вакууму, характеристики навантаження, робочі температури та робочі цикли, є важливим для забезпечення необхідної продуктивності двигуна, зберігаючи високу надійність і тривалий термін служби.
