CN100377477C - 感应电动机 - Google Patents
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Abstract
在径向空气隙型感应电动机中，为了利用两层空气隙结构，增大转矩/(电流的平方)之比，提高效率，制成在圆筒形的外周侧定子和内周侧定子之间配置转子、具有两层径向空气隙的结构，在外周侧定子和内周侧定子上卷绕产生旋转磁场的绕组，在转子上形成鼠笼式绕组。
Description
技术领域
本发明涉及例如作为空气调节器的风机马达用的径向空气隙型的感应电动机，更详细地说，涉及具有两个定子、在它们之间配置转子(单个)并备有2层径向空气隙的感应电动机。
背景技术
感应电动机大多采用将一个转子配置在产生旋转磁场的一个定子的内侧的内转子型。在定子上卷绕产生旋转磁场的绕组，在转子上卷绕产生感应电流的鼠笼式绕组。
根据这种感应电动机，将转子置于由定子产生的旋转磁场中，感应电流流过转子的鼠笼式绕组，通过该旋转磁场和感应电流两者的相互作用，在鼠笼式绕组上作用旋转力矩，转子借此旋转。从其简便性和经济性的观点出发，在家电产品和工业机械中大多采用这种感应电动机。
但是，在现有技术的感应电动机中，越是小型化，与输出相比，其损耗越大，有效率降低的倾向，而且，其极数越多，其效率降低的倾向越强。
在效率，损耗，输出及输入之间有下面的关系。
效率＝输出/输入＝输出/输出+损耗……(1)
从而，为了提高效率，应该降低损耗。在感应电动机中，有以下几种损耗。
①初级铜损(定子绕组电阻损耗)
②次级铜损(转子绕组电阻损耗)
③铁芯损耗(磁滞损耗)
④铁芯损耗(涡流电流损耗)
⑤机械损耗(轴承损耗，气流损耗等)
⑥杂散负荷损耗
其中所占比例较大的是①的初级铜损和②的次级铜损。在现有技术的感应电动机中，为了减轻这些铜损，必须采用加大定子铁芯，增加槽的面积，卷绕线径粗的绕组降低电阻，或者加大转子铁芯的外径以小的感应电流输出相同的转矩的方法。但是，在这些方法中，由于会导致材料费用的大幅度提高，所以是不理想的。
一般地，电动机的输出方程式由下面的(2)式表示。
输出＝K1·D2·L·Bm·Ac·n……(2)
这里，K1是常数，D是径向空气隙的直径，L是铁芯的长度，Bm是空气隙的平均磁通密度，Ac是安培导体数，n是旋转速度。
在感应电动机的场合，由于空气隙的平均磁通密度Bm基本上和安培导体数Ac成正比，所以，上式(2)可以用下面的式(3)表示。
输出＝K2·D2·L·Bm2·n……(3)
此外，K2是常数。
其次，考虑损耗和空气隙的平均磁通密度Bm的关系。电流I和最大磁通密度B基本上成正比。安培导体Ac基本上和电流I成比例，空气隙的平均磁通密度Bm与最大磁通密度B成比例，所以，上述①的初级铜损(电流I2·绕组电阻)基本上和Bm2成正比。
此外，上述②的次级铜损是(流过转子绕组的次级电流)2·次级电阻，该次级电流基本上与Bm成比例，因此，可以说，上述②的次级铜损基本上与Bm2成正比。
上述③的铁芯损耗(磁滞耗损)和④的铁芯损耗(涡流电流损耗)基本上与B2、即Bm2成正比是众所周知的。作为其余损耗的上述⑤的机械损耗(轴承损耗，气流损耗)和⑥的杂散负荷损耗，可以认为所占全部损耗的比例很小，所以，全部耗损可以说基本上和Bm2成比例。
为了大幅度提高效率，有必要尽可能地减少损耗。由于损耗基本上与空气隙的平均磁通密度Bm的平方(Bm2)成正比，所以，为了大幅度降低损耗，大幅度降低Bm2即可。但是，当降低Bm2时，输出也与之成比例地减少，所以，必须采取补偿输出的措施。
作为这种方法，通过将(径向空气隙的直径D)的平方×铁芯长度L增大Bm2减小的量，保持(Bm2)×(D2·L)不变，所以，可以保持输出恒定。但是，在现有技术的感应电动机中，当增大(D2·L)时，铁芯尺寸(体积)加大，不划算。
从而，本发明的课题是，在小的输出时，不必加大铁芯的尺寸(体积)而大幅度提高感应电动机的效率。
发明内容
为解决上述课题，本发明为一种备有径向空气隙的感应电动机，在外周侧定子与内周侧定子之间配置转子，在上述外周侧定子和上述内周侧定子上，卷绕对上述转子产生旋转磁场的绕组，在上述转子上，卷绕鼠笼式绕组，其中，上述外周侧定子的槽数为2n×极数，在它的各个齿上交替地卷绕主绕组和辅助绕组，其中n为正整数，上述内周侧定子的槽数为2m×极数，在它的各个齿上交替地卷绕与上述外周侧定子同样的主绕组和辅助绕组，其中m为正整数，对于上述外周侧定子的主绕组和辅助绕组，主绕组彼此以相邻的主绕组产生相反方向的磁通的方式串联连接，辅助绕组彼此同样以相邻的辅助绕组产生相反方向的磁通的方式串联连接，对于上述内周侧定子的主绕组和辅助绕组，主绕组彼此以相邻的主绕组产生相同方向的磁通的方式串联连接，辅助绕组彼此同样以相邻的辅助绕组产生相同方向的磁通的方式串联连接，进而将上述外周侧定子的串联连接的主绕组和上述内周侧定子的串联连接的主绕组串联连接，作为该感应电动机的主绕组，进而将上述外周侧定子的串联连接的辅助绕组和上述内周侧定子的串联连接的辅助绕组串联连接，作为该感应电动机的辅助绕组。
这样，将径向空气隙制成双层，通过尽可能地加大各径向空气隙的直径，可以大幅度增大(D2·L)，所以，可以大幅度降低Bm2，与此相应地大幅度减少损耗。从而，不必增大铁芯尺寸(体积)即可以提高效率。将径向空气隙制成双层时的输出方程式由下面的公式(4)表示。
输出＝K2·(Do2+Di2)·L·Bm2·n……(4)
式中，Do是外周侧径向空气隙的直径，Di是内周侧径向空气隙的直径。
参照图4至图6，根据本发明，在构成上述外周侧定子的12个槽的齿上交替地卷绕各主绕组和辅助绕组，同时将其主绕组和辅助绕组分别串联连接成相邻的绕组之间产生相反方向的磁通。
另一方面，在构成上述内周侧定子的12个槽的槽上，依次分别每隔一个槽卷绕三个相距两个槽间距的主绕组和辅助绕组，这些主绕组和辅助绕组错开一个槽进行卷绕，同时，以各主绕组和辅助绕组分别产生相同方向的磁通的方式串联连接。
同时，外周侧定子的主绕组和内周侧定子的主绕组串联连接，制成电容式感应电动机的主绕组，同时，将外周侧定子的辅助绕组和内周侧定子的辅助绕组串联连接，制成电容式感应电动机的辅助绕组，获得六极的电容式感应电动机。
此外，上述外周侧定子和内周侧定子具有相同数量的槽，使设于该外周侧定子的内周侧上的齿和设于内周侧定子的外周侧上的齿对向，在所述外周侧定子和内周侧定子的齿上，通过分别以集中绕组卷绕主绕组和辅助绕组，使各定子产生旋转磁场，可以制成在上述转子的鼠笼式绕组上流过感应电流的电容式感应电动机。
参照图9至图11，根据本发明，在构成上述外周侧定子的12个槽的齿上分别交替地卷绕6个主绕组和辅助绕组，同时，在构成上述内周侧定子的12个槽的齿上分别交替地卷绕和外周侧定子同样的6个主绕组和辅助绕组。
同时，使外周侧定子的主绕组和内周侧定子的主绕组处于产生相同方向的磁通的状态、并且，以由相邻的主绕组产生的磁通成为反向的方式串联连接。
此外，使外周侧定子的辅助绕组和内周侧定子的辅助绕组处于产生相同方向的磁通的状态、并且，以由相邻的辅助绕组产生的磁通成为反向的方式串联连接。
这样，通过将外周侧定子和内周侧定子的主绕组串联连接构成的绕组作为电容式感应电动机的主绕组，同时，将外周侧定子和内周侧定子的主辅助绕组串联连接构成的绕组作为电容式感应电动机的辅助绕组，获得6极电容式感应电动机。
上述外周侧定子和内周侧定子具有相同数目的槽，通过使设于该外周侧定子的内周侧上的齿和设于内周侧定子的外周侧上的齿对向，在外周侧定子和内周侧定子的齿上分别以集中绕组卷绕三相绕组，产生旋转磁场，可以制成感应电流流过上述转子的鼠笼式绕组的三相感应电动机。
参照图12至14，根据本发明，在上述外周侧的定子的各齿上依次卷绕三相绕组，在上述内周侧定子的各齿上依次卷绕与外周侧定子同样的三相绕组。
在各相的绕组中，在外周侧定子的绕组和内周侧定子的绕组交替地串联连接的同时，以各个外周侧定子的绕组与相对的内周侧定子的绕组产生相同方向的磁通的状态、并且各个邻接的绕组产生反向磁通的方式将所述绕组串联连接。通过将串联连接的各相的绕组进行Y形(星形)连接，获得三相感应电动机。
上述外周侧定子和内周侧定子，在将其铁芯进行绝缘之后，把线圈用手或者插入器插入到槽内，或者将绕组直接卷绕到齿上，或者将环形线圈卷绕到定子磁轭部上。这样，通过采用符合感应电动机的特性的绕组，获得最合适的感应电动机。
上述转子由至少具有齿和槽的铁芯和经由所述槽卷绕的鼠笼式绕组构成，铁芯可以将电磁钢板在压力加工金属模内沿转子轴的轴向方向自动叠层，在槽上利用导电性金属形成鼠笼式绕组。这样，可以利用现有技术的制造装置制造感应电动机，可以抑制成本的上升。
优选地，利用热固化性树脂将进行过上述绕组的卷绕的外周侧定子和内周侧定子凝固成一个整体，将其固定到托架的内侧。此外，优选地，上述外周侧定子固定到托架的内径嵌合部上的同时，利用保持部将内周侧定子固定到托架的内侧面上，或者固定到轴的轴承支架上。这样，由于定子被可靠地固定到托架上，所以，可以提高感应电动机的可靠性。
上述转子铁芯的槽为将外周侧端或者内周侧端制成敞开的形状，或者将其外周侧和内周侧的两端制成敞开的形状或者封闭的形状，在将它们中的一个或者双方制成敞开的形状的情况下，将铁芯叠层片的一部分作为封闭的槽。借此，由于在转子上形成不连续的独立的齿，所以，可以有效地利用磁通，达到电动机的高效率。
对于上述转子，将压铸铝铸到槽内将鼠笼式绕组与端环形成一体，通过在至少一个端环侧设置连接部固定到转子轴上，可以容易进行鼠笼式绕组的制造，可以降低成本。
此外，将上述转子的铁芯制成均为敞开的槽，全部的齿用环形的臂连接的结构，因此，由于磁通集中在齿上，提高了磁通密度，所以可以进一步提高效率。
附图说明
图1是表示根据本发明的感应电动机的实施方式的简略平面图。
图2是图1所示的感应电动机的简略侧视图。
图3是表示图1所示的感应电动机的转子的简略平面图和侧视剖面图。
图4是表示根据本发明的第一个实施例的感应电动机的简略平面图。
图5是根据上述第一个实施例的感应电动机的定子绕组的简略展开图。
图6是表示根据上述第一个实施例的感应电动机的定子绕组的连线的简略电路图。
图7是表示本发明的感应电动机的转子槽的变形例的简略平面图。
图8是表示上述转子槽的另外的变形例的简略平面图。
图9是根据本发明的第二个实施例的感应电动机的简略平面图。
图10是表示根据上述第二个实施例的感应电动机的定子绕组的简略展开图。
图11是表示根据上述第二个实施例的感应电动机的定子绕组的连线的简略电路图。
图12是根据本发明的第三个实施例的感应电动机的简略平面图。
图13是表示根据上述第三个实施例的感应电动机的定子绕组的简略展开图。
图14是表示根据上述第三个实施例的感应电动机的定子绕组的简略电路图。
图15是表示本发明的感应电动机的定子绕组的变形例简略平面图。
图16是表示本发明的感应电动机的定子绕组的另外的变形例简略平面图。
图17是表示本发明的感应电动机的定子保持机构的变形例的简略侧视剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。本发明的感应电动机利用相当于现有技术的转子磁轭的部分作为最内侧的定子，在最外径部侧的外周侧定子和最内径部侧的内周侧定子之间配置转子，形成两层径向空气隙，以一面抑制定子绕组的电阻、一面抑制磁阻的方式在定子上卷绕两个绕组，通过增大(Do2+Di2)·L、缩小Bm2，可以大幅度降低损耗，实现高效率化。
如图1至图3所示，该感应电动机包括：外周侧定子1，配置在该外周侧定子1的内侧的内周侧定子2，配置在这些外周侧定子1和内周侧2之间的转子3，以及将该转子3固定到中心的转子轴4上用的截面为コ字状的连接部5。即，在外周侧定子1的内周和转子3的外周之间，以及转子3的内周和内周侧定子2的外周之间分别形成空气隙。
外周侧定子1，在作为规定的厚度的圆筒状的磁轭部1a的内周侧上，沿圆周方向等间隔地形成多个(例如12个)沿转子轴4的方向延伸的齿1b，同时，在这些齿1b上卷绕集中绕组的绕组6。
内周侧定子2，在圆柱形的磁轭部2a的外周侧沿圆周方向等间隔地形成多个(例如12个)呈放射状延伸的齿2b，同时，在这些齿2b上卷绕多个分布绕组的绕组7。此外，外周侧定子1和内周侧定子2的槽数并不限于12个，也可以构成其它数目的槽。
转子3是规定厚度的圆筒形，将多个(例如20个)与转子轴4的轴向方向平行或者以适当的锐角设置的导体(导电性金属)3a等间隔地配置在转子3的圆筒部分上，并配备有分别用端环3b连接这些导体3a的两端的鼠笼式绕组。
即，转子3没有磁轭，由齿和槽构成，各槽例如为椭圆形，圆形，梯形等，将导体3a收存于所述槽内。收存导体3a的槽的数目优选地为素数×2(10，14，22，26，34，38，46等)，或者是素数×4(20，28，44等)。
此外，外周侧定子1，内周侧定子2和转子3的直径可以根据电动机的规格及特性等决定。此外，对于外周侧定子1及内周侧定子2的槽数，定子绕组数，绕组间距及转子3的槽数，可以考虑电动机的规格及特性适当决定。
截面为コ字形的连接部5由连接到转子3的端部上的相同形状的圆筒部5a和将该圆筒部5a固定到转子轴4上的圆盘部5b构成，在圆盘部5b的中心部设置凸起部5c，在凸起部5c的中央设置和圆筒部5a的转子铁芯同心、同轴的孔，通过与该孔热压配合，可以将圆盘部5b固定到转子轴4上。
此外，利用热固化性树脂8将卷绕有上述绕组6的外周侧定子1和卷绕有绕组7的内周侧定子2一体化，将其固定到电动机的托架(外壳)9的内侧，用托架9经由轴承部10保持上述转子3，转子轴4。
这里，对上述外周侧定子1、内周侧定子2及转子3的制造进行说明。在压力加工金属模内冲裁电磁钢板，沿转子轴4的方向自动叠层，对于转子3的铁芯，将电磁钢板冲裁成中空圆盘状，同时，将外周侧和内周侧冲裁成闭合的闭合槽，形成齿和槽并进行叠层。在这种情况下，由于转子3的槽是封闭的。所以该转子3的齿成为连续的。
对于卷绕到外周侧定子1和内周侧定子2上的绕组，在将它们的铁芯绝缘后，可以利用手或者插入器将绕组插入到槽内，或者，也可以直接向所述外周侧定子1及内周侧定子2的齿1b，2b上卷绕绕组，或者在它们的磁轭上卷绕环形绕组。
对于转子3的鼠笼式绕组，利用模铸铝将导体3a铸入闭合的槽内形成。与此同时，在转子3的两端成一整体地形成端环3b，3b，将连接部5连接到其中的一个端环3b上，利用该连接部5将转子3固定到转子轴4上。
这里，对于本发明例和现有技术例，进行电磁场分析、模拟的结果示于下面的表1中。
【表1】(注：表内的短节距绕组为short-pitch winding)
| 现有技术例 | 本发明例 | |
| 极数 | 6 | 6 |
| 额定输出(W) | 20 | 20 |
| 额定转速(rpm) | 720 | 720 |
| 额定频率(Hz) | 50 | 50 |
| 铁芯叠层长度(mm) | 20 | 20 |
| 外周侧定子铁芯外径(mm) | 95 | 95 |
| 外侧空气隙直径(mm) | 55 | 73 |
| 内侧空气隙直径(mm) | - | 62.9 |
| 外周侧定子槽数 | 12 | 12 |
| 外周侧定子绕组方式 | 集中绕组 | 集中绕组 |
| 同上，短节距绕组系数 | sin45° | sin45° |
| 内周侧定子槽数 | - | 24 |
| 内周侧定子绕组方式 | - | 分布绕组 |
| 同上，短节距绕组系数 | - | sin67.5° |
| 转子槽数 | 22 | 22 |
| D<sup>2</sup>×L(mm<sup>3</sup>) | 60.500 | 185.700 |
| 同上，本发明例/现有技术例之比 | 185.700/60.500＝3.07 | |
| 损耗(W) | 41.2 | 15.8 |
| 同上，本发明例/现有技术例之比 | 15.8/41.2＝1/2.61 | |
| 输出(W) | 22.2 | 21.6 |
| 输入＝输出+损耗(W) | 63.4 | 37.4 |
| 效率＝输出/(输出+损耗)(％) | 35.0 | 57.7 |
如上面的具体例子说明的那样，根据本发明，通过采取下面的技术措施(1)～(10)，可以获得比现有技术效率高的感应电动机。
(1)将转子夹持在中央，在其外周侧和内周侧配置两个定子，将空气隙制成两层。
(2)空气隙的直径比现有技术的电动机大，尽可能增大(Do2+Di2)的数值(在上述例子中约为3.07)。
(3)将磁通密度Bm大致缩小(在上述例子中约为0.57)。
(4)定子的齿宽和磁轭宽度与磁通密度成比例地变窄，以所变窄的量扩大槽的面积可以加粗绕组的线径，缩小绕组的电阻。
(5)定子绕组的磁通势(AT)，以尽量减小外周侧定子绕组与内周侧定子绕组的合成AT的空间高次谐波的方式卷绕绕组。
(6)因此，外周侧定子铁芯和内周侧定子铁芯的齿并不一定必须相等。
(7)在定子的绕组方式中，可以采用集中绕组，分布绕组，环形绕组等绕组方式。
(8)转子铁芯优选地是外周侧和内周侧都是敞开的槽。但是，也可以在大致的同心圆上设置连接全部齿的环形的臂或者连结环。此外，也部分地用封闭槽的转子铁芯片将全部的齿连接叠层。
(9)转子用铝等金属进行模铸，形成鼠笼式绕组。这时，在一侧的端环上，成一整体地模铸把转子固定到轴上用的圆盘状凸出部(连接部5)。
(10)将卷绕有绕组的内周侧定子和外周侧定子固定到托架上。在这种情况下，内周侧定子成为单臂式结构。或者，以单臂结构用树脂将卷绕有绕组的内周侧定子和外周侧定子整体成形。
其次，参照图4至图6说明本发明的感应电动机的第一个实施例。此外，与图1相同的部分赋予相同的标号省略重复的说明，并且，图4和图5中圆圈内的数字表示定子的各槽的编号。
该感应电动机是6极电容式感应电动机，外周侧定子1和内周侧定子2分别具有对应于极数(例如12槽)的齿1b，2b。所述齿1b和2b具有相互交替的中间的位置关系，空间的相位角错开π/2。
外周侧定子1，在各齿1b上以集中绕组交替地卷绕主绕组6m1，...，6m6和辅助绕组6a1，...，6a6，在内周侧定子2上，以整节距绕组卷绕主绕组7m1，7m2，7m3和辅助绕组7a1，7a2，7a3。
内周侧定子2，分别依次每隔一个槽卷绕跨过两个槽的主绕组7m1，7m2，7m3，和辅助绕组7a1，7a2，7a3，并且，主绕组7m1，7m2，7m3和辅助绕组7a1，7a2，7a3的位置关系为错开一个槽。
对于主绕组，依次将外周侧定子1的主绕组6m1，...，6m6串联连接的同时，将内周侧定子2的主绕组7m1，7m2，7m3依次串联连接，并且，将这些外周侧与内周侧的主绕组串联连接。
此外，对于辅助绕组，将外周侧定子1的辅助绕组6a1，...，6a 6和内周侧定子2的辅助绕组7a1，7a2，7a3进行和主绕组同样的连接。
在这种情况下，外周侧定子1的主绕组6m1，6m3，6m5及辅助绕组6a1，6a3，6a5、以及主绕组6m2，6m4，6m6及辅助绕组6a2，6a4，6a6连接成相对于齿产生反方向磁通。
对内周侧定子2的主绕组7m1，7m2，7m3和辅助绕组7a1，7a2，7a3，连接成相对于齿产生相同方向的磁通。
借此，相对于转子3，由外周侧定子1的主绕组6m1，6m3，6m5产生相同的磁极(例如S极)，由主绕组6m2，6m4，6m6产生相反的N极，由内周侧定子2的主绕组7m1，7m2，7m3产生N极。
此外，利用外周侧定子1的辅助绕组6a1，6a3，6a5产生相同的磁极(例如N极)，由内周侧定子2的辅助绕组6a2，6a4，6a6产生相反的S极，由辅助绕组7a1，7a2，7a3产生S极。
同时，对上述辅助绕组串联地连接电容器C(参照圈6)的同时，相对于该串联回路并联地连接主绕组，在该并联回路上外加交流电源E。这样，在外周侧定子1和内周侧定子2上产生6极的磁极，并且，其磁场旋转。在位于该旋转磁场中的转子3的导体3a上流过感应电流，利用该电流与旋转磁场的相互作用，将旋转力作用到导体3a上，转子3旋转。
在这种双层径向空气隙型6极电容式感应电动机中，如上面所述，得到由双层空气隙产生的效果。即，通过把D2L增大成(Do2+Di2)L，缩小Bm2，减少损耗，达到高效率化。
此外，在上述转子3中，为了收存鼠笼式绕组的导体3a，形成封闭槽，但也可以将槽的形状制成图7或图8所示的敞开槽。
图7所示的槽形成将转子3的外周侧切除的敞开的槽20。因此，由于在转子3上形成独立的齿3aa，所以，从定子来的磁通集中在该齿上，有效地利用磁通，可以提高效率。此外，作为上述敞开的槽20，切除转子3的内周侧时也获得上述效果。
此外，如图8所示，作为这种槽的形状，也制成可以将转于3的外周侧和内周侧的两个端部切除的敞开槽30。借此，在转子3上，在外周侧和内周侧分别形成独立的齿3aa，3bb，比只在一侧敞开的槽更有效地利用磁通。
在这种情况下，在冲裁电磁钢板、沿转子轴4的轴方叠层获得转子3时，形成所述敞开槽20或敞开槽30，但在使用形成这种敞开槽30的制品时，使用将叠层的一部分作为封闭的槽制品(第一个实施例的制品)。
图9至图11是表示本发明的第二个实施例的简略平面图，简略展开图和简略的连线电路图。此外，和图1相同的部分赋予相同的标号，省略重复说明，此外，在图9和图10中，圆圈内的数字表示和前面的实施例一样的槽编号。
这种感应电动机是一种6极电容式感应电动机，其外周侧定子1和内周侧定子2具有和前述实施例同样数目的齿1b，2b，但其齿1b和2b呈相互对向的位置关系。
在外周侧定子1上，和前述第一个实施例一样，在各齿1b上交替地以集中绕组卷绕主绕组6m10，...，6m15和辅助绕组6a10，...，6a15，在内周侧定子2上，以和外周侧定子1的绕组同样的集中绕组，交替地卷绕主绕组7m10，...，7m15和辅助绕组7a10，...，7a15。
对于内周侧定子2的主绕组7m10，7m12，7m14和辅助绕组7a10，7a12，7a14，与外周侧定子1的主绕组和辅助绕组一样，用集中绕组交替地卷绕。
外周侧定子1的主绕组和内周侧定子2的主绕组交替地连接，即，主绕组6m10，7m10，6m11，7m11，...，6m15，7m15依次串联连接。此外，对于辅助绕组，和主绕组同样地进行连接，即，辅助绕组6a10，7a10，6a11，7a11，...，6a15，7a15依次串联连接。
在这种情况下，以外周侧定子1的主绕组6m10，6m12，6m14和辅助绕组6a10，6a12，6a14，相对于齿产生相同方向的磁通，此外，同样地对于主绕组6m11，6m13，6m15和辅助绕组6a11，6a13，6a15，相对于齿产生相同方向的磁通的方式连接。而且，上述标有偶数的绕组与标有奇数的绕组以产生相反磁通的方式连接。
与上述外周侧定子1一样，内周侧定子2的主绕组7m10，7m12，7m14和辅助绕组7a10，7a12，7a14以相对于齿产生相同方向的磁通，并且，主绕组7m11，7m13，7m15和辅助绕组7a11，7a13，7a15以相对于齿产生相同方向的磁通的方式连接。
而且，主绕组7m10，7m12，7m14和辅助绕组7a10，7a12，7a14以及主绕组7m11，7m13，7m15和辅助绕组7a11，7a13，7a15以产生相反方向的磁通的方式连接。
借此，相对于转子3，利用外周侧定子1的主绕组6m10，6m12，6m14产生相同的磁极(例如S极)，利用主绕组6m11，6m13，6m15产生反向的N极，由内周侧定子2的主绕组7m10，7m12，7m14产生N极，由主绕组6m11，6m13，6m15产生S极。
即，如果在外周侧定子1的齿1b上的磁通的指向是中心方向的话，在与该齿1b对向的内周侧定子2的对向的齿2b上的磁通也指向中心方向。
此外，对于辅助绕组，和主绕组一样，利用外周侧定子1的辅助绕组6a10，6a12，6a14产生相同的磁极(例如N极)，由辅助绕组6a11，6a13，6a15产生反向的S极，由内周侧的定子2的辅助绕组6a12，6a12，6a14产生S极，由辅助绕组7a11，7a13，7a15产生N极。
同时，和上述第一个实施例一样，对于辅助绕组串联地连接电容器C，将主绕组并联地连接到该串联回路上，向该并联回路外加交流电源E。这样，利用外周侧定子1和内周侧定子2产生6极磁极，并且，其磁场旋转。
在该旋转磁场中的转子3的导体3a中流过感应电流，利用该电流和旋转磁场的相互作用，向导体3a上作用旋转力，转子3转动。从而，在本发明中，外周侧定子1和内周侧定子2的主绕组及辅助绕组是集中绕组，获得和第一个实施例的感应电动机相同的效果。
图12至图14是表示本发明的第三个实施例的简略平面图，简略展开图和简略连线电路图。此外，在图12和图13中，圆圈内的数字是表示和前述实施例一样的槽的编号，并且，和图1相同的部分赋予相同的标号，省略重复的说明。
该感应电动机是三相四极感应电动机，其外周侧定子1和内周侧定子2具有和前述实施例相同数目的齿1b，2b，所述齿1b和2b具有相互对向的位置关系。
在外周侧定子1和内周侧定子2中，在各齿1b，2b上，分别每隔三个槽以集中绕组卷绕U相绕组6u1至6u4，7u1至7u4，V相的绕组6v1至6v4，7v1至7v4，W相绕组6w1至6w4，7w1至7w4。此外，对于外周侧定子1和内周侧定子2的绕组，各相的绕组分别相对地卷绕。
在外周侧定子1上，依次卷绕绕组6u1，6w4，6v1，6u2，6w1，...，6w3，6v4，在内周侧定子2上，和外周侧定子1的绕组同样地依次卷绕绕组。对于U相，依次串联连接绕组6u1，7u1，6u2，...，6u4，7u4，对于V相，从U相绕组起每隔两个槽依次串联连接绕组6v1，7v1，6v2，...，6v4，7v4，对于W相，从U相绕组开始每隔4个槽依次串联连接6w1，7w1，6w2，...，6w4，7w4。
在这种情况下，对于外周侧定子1，将绕组6u1，6u3，绕组6v1，6v3以及绕组6w1，6w3分别连接成相对于齿产生相同方向的磁通，将绕组6u2，6u4，绕组6v2，6v4以及绕组6w2，6w4分别连接成相对于齿产生相同方向的磁通。
此外，对于内周侧定子2的绕组，将绕组7u2，7u4，绕组7v2，7v4以及绕组7w2，7w4分别连接成相对于齿产生相同方向的磁通，将绕组7u1，7u3，绕组7v1，7v3以及绕组7w1，7w3分别连接成相对于齿产生相同方向的磁通。
同时，U相，V相及W相进行Y连线(星形连接)，即，绕组7u4，7v4，7w4的一端连接，在它们上流过三相交流电流，或者，利用120°通电型的三相倒向器电源按如下方式进行二向通电。
例如，如图14所示，向U相，V相通电时，相对于转子3，利用外周侧定子1的U相绕组6u1，6u3产生相同的磁极(例如S极)，由U绕组6u2，6u4产生N极，由V相绕组6v1，6v3产生N极，由V相绕组6v2，6v4产生S极。
此外，在内周侧定子2的U相绕组中，产生与其外周侧定子1的U绕组相同方向的磁通，即，相对于转子3，由U相绕组7u1，7u3产生N极，由U相绕组7u2，7u4产生S极。
在V相绕组中，由V相绕组7v1，7v3产生S极，由V相绕组7v2，7v4产生N极。
通过在上述三相中的两相上通电的方式切换通电状态，在外周侧定子1和内周侧定子2上产生4极的磁极，并且，该磁场旋转。在处于该旋转磁场中的转子3的导体3a上流过感应电流，通过该电流与旋转磁场的相互作用，向导体3a上作用旋转力，转子3转动。从而，由此可以获得与上述实施例的感应电动机同样的效果。
在上述实施例中，将外周侧定子1的绕组作为集中绕组，但如图15所示，也可以将环形绕组40经由槽卷绕到磁轭部1a上，或者如图16所示，如第一个实施例的内周侧定子2的绕组那样，以整节距绕组50进行规定的卷绕。
此外，令外周侧定子1和内周侧定子2的槽数相同，但也可以制成不同的数目，此外，外周侧定子1和内周侧定子2的槽数也可以不同。进而，在第二和第三个实施例中，最外径部的绕组间距与最内径部的绕组间距相同，但也可以和第一个实施例一样，制成不同的间距。
此外，利用热固化性树脂8将两个定子整体成形(参照图2)，但如图17所示，利用保持部60将内周侧定子2固定到托架9的内侧面上，或者，也可以固定到轴承支架上。在这种情况下，对于外周侧定子1，嵌合固定到托架9的外径部的内径上。
如可以从上面说明的实施例中看出的，根据本发明，通过采用将转子配置在外周侧定子和内周侧定子之间，制成具有两层空气隙的结构，对外周侧定子和内周侧定子上卷绕相对转子产生旋转磁场的绕组，而且在转子上卷绕鼠笼式绕组的结构，与现有技术的内转子型感应电动机(单层空气隙型电动机)相比，例如，在产生相同的转矩(相同的输出)的情况下可减少电力消耗。
这意味着，当和现有技术的单层空气隙型感应电动机消耗相同的电力时，如果尺寸相同的话，获得比现有技术大的转矩，换句话说，为了获得相同的转矩，可以消耗少的电力，提高效率。此外，由于加大定子的槽的总面积，所以，可以加粗绕组的线径，减小定子绕组的电阻，所以减少初级铜损，可以进一步提高效率。
Claims (3)
1.一种感应电动机，备有径向空气隙，在外周侧定子与内周侧定子之间配置转子，在上述外周侧定子和上述内周侧定子上，卷绕对上述转子产生旋转磁场的绕组，在上述转子上，卷绕鼠笼式绕组，其特征为，
上述外周侧定子的槽数为2n×极数，在它的各个齿上交替地卷绕主绕组和辅助绕组，其中n为正整数，
上述内周侧定子的槽数为2m×极数，在它的各个齿上交替地卷绕与上述外周侧定子同样的主绕组和辅助绕组，其中m为正整数，
对于上述外周侧定子的主绕组和辅助绕组，主绕组彼此以相邻的主绕组产生相反方向的磁通的方式串联连接，辅助绕组彼此同样以相邻的辅助绕组产生相反方向的磁通的方式串联连接，
对于上述内周侧定子的主绕组和辅助绕组，主绕组彼此以相邻的主绕组产生相同方向的磁通的方式串联连接，辅助绕组彼此同样以相邻的辅助绕组产生相同方向的磁通的方式串联连接，
进而将上述外周侧定子的串联连接的主绕组和上述内周侧定子的串联连接的主绕组串联连接，作为该感应电动机的主绕组，
进而将上述外周侧定子的串联连接的辅助绕组和上述内周侧定子的串联连接的辅助绕组串联连接，作为该感应电动机的辅助绕组。
2.如权利要求1所述的感应电动机，在设于上述外周侧定子的内周侧的齿上，以集中绕组卷绕主绕组和辅助绕组，在设于上述内周侧定子的外周侧上的槽内，以分布绕组卷绕主绕组和辅助绕组。
3.如权利要求1所述的感应电动机，上述m ＝n，将设置在上述外周侧定子的内周侧的齿与设于上述内周侧定子的外周侧的齿以电角度错开π/2空间的相位角，在上述外周侧定子和上述内周侧定子的各齿上，分别以集中绕组卷绕主绕组和辅助绕组。
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