本发明公开一种两自由度双定子电机气隙调整装置及其调整方法，该装置由安装底座、为被测电机提供轴向力的直线电机、待测电机转子及轴承、待测电机外定子、支撑被测电机的支架、机座、底部固定板以及侧面固定板组成。该方法通过在机座与底部固定板之间空隙放置垫片调整被测电机外定子及机座的竖直高度，通过旋转侧面固定板和机座之间的螺栓调整被测电机外定子及机座的横向位置，并通过旋紧螺栓固定气隙宽度，待测电机通过在转子与内定子之间均匀放置环状含油轴承来保持内气隙宽度，通过在转子内表面切出环形槽来安装永磁体。本发明能够免拆卸地调整待测电机外气隙宽度，便于随时改变被测电机实验条件，其装置简单、调控灵活、贴合实际。