JP2023094841A - ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】接続状態が切り替わる第１巻線と第２巻線のうち第２巻線での電力損失の低下を図りやすくする。
【解決手段】ステータ４０は、ステータコア４１と、コイル４２と、を備える。コイル４２は、第１巻線７４Ａ及び第２巻線７４Ｂを少なくとも有する相巻線を複数相有し、第１巻線７４Ａ及び第２巻線７４Ｂの接続状態が切り替わるものである。第１巻線７４Ａは、スロット５５内を通る第１挿通部７５Ａを有する。第２巻線７４Ｂは、第１挿通部７５Ａが通るスロット５５内を通る第２挿通部７５Ｂを有する。第１挿通部７５Ａは第１芯線７６Ａを有する。第２挿通部７５Ｂは第２芯線７６Ｂを有する。第２芯線７６Ｂの延び方向と直交する平面方向に第２芯線７６Ｂを切断した場合の切断面の第２断面積は、第１芯線７６Ａの延び方向と直交する平面方向に第１芯線７６Ａを切断した場合の切断面の第１断面積よりも大きい。
【選択図】図６

Description

本開示は、ステータに関する。

特許文献１には、複数のスロットを有するステータコアと、ステータコアに巻装されているステータ巻線とが開示されている。ステータ巻線は、第１巻線と第２巻線とを有する相巻線を複数相有している。第１巻線及び第２巻線は、同一のスロット内に配置されている。ステータ巻線は、第１巻線及び第２巻線の接続状態が切り替わる。

特開２０１７－１７５８５２号公報

特許文献１では、接続状態が切り替わる第１巻線及び第２巻線の電力損失については考慮されていない。

本開示は、接続状態が切り替わる第１巻線と第２巻線のうち第２巻線での電力損失の低下を図りやすい技術を提供する。

本開示のステータは、
ステータコアと、コイルと、を備え、前記コイルの接続状態が切り替わるステータであって、
前記ステータコアは、複数のスロット及び複数のティース部が交互に環状に並び、
前記コイルは、前記ティース部に巻き回される第１巻線及び第２巻線を少なくとも有する巻線を複数相有し、前記第１巻線及び前記第２巻線の接続状態が切り替わるものであり、
前記第１巻線は、前記スロット内を通る第１挿通部を有し、
前記第２巻線は、前記第１挿通部が通る前記スロット内を通る第２挿通部を有し、
同一の前記スロット内に前記第１挿通部及び前記第２挿通部がいずれも配置され、
前記第１挿通部は、第１芯線と、前記第１芯線を覆う第１被覆部と、を有し、
前記第２挿通部は、第２芯線と、前記第２芯線を覆う第２被覆部と、を有し、
前記第２芯線の延び方向と直交する平面方向に前記第２芯線を切断した場合の切断面の第２断面積は、前記第１芯線の延び方向と直交する平面方向に前記第１芯線を切断した場合の切断面の第１断面積よりも大きい。

本開示によれば、接続状態が切り替わる第１巻線と第２巻線のうち第２巻線での電力損失の低下を図りやすい。

図１は、第１実施形態のステータコアの斜視図である。 図２は、第１実施形態のステータを含む車載システムを概略的に例示する回路図である。 図３は、交流電動機の切替装置における各切替部の状態と通電対象巻線との対応関係等を説明する説明図である。 図４は、図２に示される交流電動機の切替装置の第１切替状態を説明する説明図である。 図５は、図２に示される交流電動機の切替装置の第２切替状態を説明する説明図である。 図６は、同一のスロット内に第１挿通部及び第２挿通部が配置された状態をあらわすステータの断面図である。 図７は、第２実施形態における第１挿通部及び第２挿通部の発熱状態を示す説明図である。 図８は、同一のスロット内に第１挿通部及び第２挿通部が配置された状態をあらわす第３実施形態のステータの断面図である。 図９は、同一のスロット内に第１挿通部及び第２挿通部が配置された状態をあらわす変形例のステータの断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。

〔１〕ステータコアと、コイルと、を備え、前記コイルの接続状態が切り替わるステータであって、
前記ステータコアは、複数のスロット及び複数のティース部が交互に環状に並び、
前記コイルは、前記ティース部に巻き回される第１巻線及び第２巻線を少なくとも有する巻線を複数相有し、前記第１巻線及び前記第２巻線の接続状態が切り替わるものであり、
前記第１巻線は、前記スロット内を通る第１挿通部を有し、
前記第２巻線は、前記第１挿通部が通る前記スロット内を通る第２挿通部を有し、
同一の前記スロット内に前記第１挿通部及び前記第２挿通部がいずれも配置され、
前記第１挿通部は、第１芯線と、前記第１芯線を覆う第１被覆部と、を有し、
前記第２挿通部は、第２芯線と、前記第２芯線を覆う第２被覆部と、を有し、
前記第２芯線の延び方向と直交する平面方向に前記第２芯線を切断した場合の切断面の第２断面積は、前記第１芯線の延び方向と直交する平面方向に前記第１芯線を切断した場合の切断面の第１断面積よりも大きいステータ。

上記ステータによれば、第２芯線の第２断面積が第１芯線の第１断面積よりも大きいため、第２芯線での電力損失（いわゆる銅損）の低下を図りやすく、第２巻線での電力損失（いわゆる銅損）の低下を図りやすい。

〔２〕前記コイルは、前記第１巻線及び前記第２巻線がいずれも通電される第１通電状態と、前記第２巻線のみが通電される第２通電状態とに切り替わる〔１〕に記載のステータ。

上記ステータによれば、コイルの第２通電状態での電力損失の低下を図りやすいため、コイルの第１通電状態と第２通電状態の合算での電力損失の低下を図りやすい。

〔３〕前記ステータコアは、環状のヨーク部を有し、
各々の前記ティース部は、前記ヨーク部から径方向に突出し、
隣り合う２つの前記ティース部によって前記スロットが構成されており、
同一の前記スロット内には、複数の前記第１挿通部及び複数の前記第２挿通部が配置され、
複数の前記第１挿通部は、複数の前記第２挿通部よりも前記ティース部の突出側に配置される〔１〕又は〔２〕に記載のステータ。

ティース部が突出する先にはロータが配置される。ロータに近い位置では、電流損失の要因となる渦電流が生じやすい。また、渦電流は、芯線の表面積が大きいほど生じやすい。上記ステータによれば、渦電流が生じやすい第２芯線を有する第２挿通部がロータから遠い位置に配置されるため、渦電流に起因する第２芯線での電流損失が過大になることを抑制することができる。

〔４〕前記第１挿通部及び前記第２挿通部は、同一の前記スロット内において径方向に交互に並んで配置される〔１〕又は〔２〕に記載のステータ。

相対的に細い第１芯線は、通電時に発熱しやすい。上記ステータによれば、第１挿通部同士が隣接して配置されることが回避されるため、発熱しやすい第１芯線から生じた熱が集中することを抑えることができる。

〔５〕前記第２挿通部の延び方向と直交する平面方向に前記第２挿通部を切断した場合の切断面の第４断面積は、前記第１挿通部の延び方向と直交する平面方向に前記第１挿通部を切断した場合の切断面の第３断面積よりも大きい〔１〕から〔４〕の１つに記載のステータ。

この構成によれば、第２挿通部の第４断面積が第１挿通部の第３断面積よりも大きいため、第２挿通部を第１挿通部と識別しやすい。

〔６〕前記第１挿通部及び前記第２挿通部は、それぞれ平角線であり、前記スロット内において直線状に並んで配置され、
前記第１挿通部及び前記第２挿通部の並び方向と直交し且つ前記第１挿通部の延び方向と直交する方向における前記第１挿通部の幅が、前記第２挿通部の幅と同じであり、
前記第１挿通部及び前記第２挿通部の並び方向における前記第２挿通部の幅が、前記第１挿通部の幅よりも大きい〔５〕に記載のステータ。

上記ステータによれば、第１挿通部とスロットの内壁との隙間と、第２挿通部とスロットの内壁との隙間とで、大きさにばらつきが生じることを抑えることができる。

〔７〕前記第１挿通部及び前記第２挿通部は、それぞれ丸線であり、
前記第１挿通部は、複数の前記第２挿通部に囲まれて形成された隙間、及び少なくとも１本の前記第２挿通部と前記スロットの内壁とによって囲まれて形成された隙間のうち少なくとも一方に配置される〔５〕に記載のステータ。

上記ステータによれば、スロット内に第２挿通部を配置したときに形成される隙間を利用して第１挿通部を配置することができる。

＜第１実施形態＞
１．ステータの概要
第１実施形態のステータ４０は、車両用の交流電動機４（図２参照）の部品である。交流電動機４は、三相交流電動機である。交流電動機４は、例えば、車両に設けられた車輪を回転駆動するための駆動力を発生させる駆動用三相モータである。

ステータ４０は、環状（具体的には円環状）をなしている。以下では、ステータ４０の径方向を径方向と称し、ステータ４０の軸方向を軸方向と称し、ステータ４０の周方向を周方向と称する。ステータ４０の内周面よりも径方向内側には、図示しないロータが配置される。ステータ４０は、図６に示されるように、ステータコア４１と、コイル４２と、を備える。

ステータコア４１は、図１に示されるように、ヨーク部５１と、ティース部５２と、を有している。ヨーク部５１は、環状（具体的には円環状）をなしている。ティース部５２は、複数設けられている。ティース部５２は、ヨーク部５１の内周面に沿って環状に並んで配置されている。各々のティース部５２は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。各々のティース部５２は、ヨーク部５１の内周面から径方向内側（径方向のロータが配置される側）に突出している。各々のティース部５２は、径方向及び軸方向に沿った壁状をなしている。

図１に示すように、隣り合う２つのティース部５２によってスロット５５が構成されている。スロット５５は、ステータコア４１を軸方向に貫通している。スロット５５は、ステータコア４１の軸方向の両面及び径方向の内周面に開口している。スロット５５は、複数設けられている。スロット５５は、環状に並んで配置されている。

コイル４２は、スロット５５内を通り、ティース部５２に巻き回される。コイル４２は、図２に示すように、複数相（具体的には三相）の巻線７１，７２，７３を有している。巻線７１，７２，７３は、ティース部５２（図１参照）に巻き回される。巻線７１は、Ｕ相の巻線７１とも称される。巻線７２は、Ｖ相の巻線７２とも称される。巻線７３は、Ｗ相の巻線７３とも称される。コイル４２は、いわゆるＹ結線された三相コイルである。Ｕ相（第一相）の巻線７１、Ｖ相（第二相）の巻線７２及びＷ相（第三相）の巻線７３は、中性点となり得る短絡部９０にて結線され得る。

複数相の巻線７１，７２，７３は、各相の巻線がそれぞれ第１巻線７１Ａ及び第２巻線７１Ｂを有し、各相において第１巻線７１Ａと第２巻線７１Ｂとが直列に接続される。Ｕ相（第一相）の巻線７１は、第１巻線７１Ａと第２巻線７１Ｂとを有し、第１巻線７１Ａと第２巻線７１Ｂとが直列に接続される。Ｖ相（第二相）の巻線７２は、第１巻線７２Ａと第２巻線７２Ｂとを有し、第１巻線７２Ａと第２巻線７２Ｂとが直列に接続される。Ｗ相（第三相）の巻線７３は、第１巻線７３Ａと第２巻線７３Ｂとを有し、第１巻線７３Ａと第２巻線７３Ｂとが直列に接続される。

このように、コイル４２は、ティース部５２に巻き回される第１巻線７１Ａ及び第２巻線７１Ｂを有する相巻線を複数相（具体的には三相）有している。コイル４２は、第１巻線７１Ａ及び第２巻線７１Ｂの接続状態が切り替わる。以下の説明は、コイル４２が、図２に示される車載システム１に適用された場合において接続状態が切り替わる例に関する。

２．車載システムの概要
車載システム１は、車両に搭載されるシステムである。車載システム１は、上述した交流電動機４と、電動機駆動装置２と、を有している。

電動機駆動装置２は、一対の電力路８１，８２から供給される電力に基づいて交流電動機４を駆動する装置である。一対の電力路８１，８２は、図示しないバッテリ（例えば、高圧バッテリ）からの電力に基づく直流電力が伝送される導電路である。電力路８１は、高電位側の電力路である。電力路８２は、低電位側の電力路である。例えば、一対の電力路８１，８２の間には、一定電圧の直流電圧が印加され得る。

電動機駆動装置２は、交流電動機４の動作を制御する装置でもある。電動機駆動装置２は、インバータ６と、３つの導電路（Ｕ相の導電路６１、Ｖ相の導電路６２、Ｗ相の導電路６３）と、切替装置１０とを有する。

インバータ６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電力を出力するインバータ回路である。インバータ６から出力される三相交流電力は、３つの導電路（Ｕ相の導電路６１、Ｖ相の導電路６２、Ｗ相の導電路６３）を介して交流電動機４に供給され、交流電動機４の回転駆動に用いられる。インバータ６は、上アーム素子として機能するスイッチング素子６Ａ，６Ｃ，６Ｅと下アーム素子として機能するスイッチング素子６Ｂ，６Ｄ，６Ｆとを有する。スイッチング素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆの各々は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）及び還流ダイオードにより構成されている。

インバータ６では、例えば、スイッチング素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆがオンオフ信号（例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を受けることによってオン動作及びオフ動作を繰り返し、三相交流電力を発生させる。スイッチング素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆのオンオフ制御は、例えば、図示されていない電子制御装置（例えば、車載ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等）によって行われる。電子制御装置がインバータ６を制御する方式は、例えば、ＰＷＭ信号を用いた三相変調方式である。なお、上記電子制御装置がインバータ６を制御する方式は、交流電動機４を駆動可能な方式であればよく、例えば、公知のＶ／ｆ制御や公知のベクトル制御などの様々な方式が採用され得る。

インバータ６において、Ｕ相のスイッチ対は、上アーム素子であるスイッチング素子６Ａと下アーム素子であるスイッチング素子６Ｂとによって構成される。Ｖ相のスイッチ対は、上アーム素子であるスイッチング素子６Ｃと下アーム素子であるスイッチング素子６Ｄとによって構成される。Ｗ相のスイッチ対は、上アーム素子であるスイッチング素子６Ｅと下アーム素子であるスイッチング素子６Ｆとによって構成される。

Ｕ相の導電路６１は、スイッチング素子６Ａ，６ＢとＵ相の巻線７１との間の導電路である。Ｕ相の導電路６１は、導電路６１Ａと導電路６１Ｂとを有する。導電路６１Ａは、スイッチング素子６Ａ，６Ｂとスイッチ２１Ａとの間の導電路である。導電路６１Ａの一端は、スイッチング素子６Ａ，６Ｂの両素子間の導電路に電気的に接続される。導電路６１Ａの他端は、スイッチ２１Ａの一端に電気的に接続される。導電路６１Ｂは、スイッチ２１Ａの他端とＵ相の巻線７１の一端である端部８１Ａとに電気的に接続される。スイッチ２１Ａがオン状態のときにスイッチング素子６Ａ，６Ｂの両素子間とＵ相の巻線７１とが短絡して導通し得る。

Ｖ相の導電路６２は、スイッチング素子６Ｃ，６ＤとＶ相の巻線７２との間の導電路である。Ｖ相の導電路６２は、導電路６２Ａと導電路６２Ｂとを有する。導電路６２Ａは、スイッチング素子６Ｃ，６Ｄとスイッチ２１Ｂとの間の導電路である。導電路６２Ａの一端は、スイッチング素子６Ｃ，６Ｄの両素子間の導電路に電気的に接続される。導電路６２Ａの他端は、スイッチ２１Ｂの一端に電気的に接続される。導電路６２Ｂは、スイッチ２１Ｂの他端とＶ相の巻線７２の一端である端部８２Ａとに電気的に接続される。スイッチ２１Ｂがオン状態のときにスイッチング素子６Ｃ，６Ｄの両素子間とＶ相の巻線７２とが短絡して導通し得る。

Ｗ相の導電路６３は、スイッチング素子６Ｅ，６ＦとＷ相の巻線７３との間の導電路である。Ｗ相の導電路６３は、導電路６３Ａと導電路６３Ｂとを有する。導電路６３Ａは、スイッチング素子６Ｅ，６Ｆとスイッチ２１Ｃとの間の導電路である。導電路６３Ａの一端は、スイッチング素子６Ｅ，６Ｆの両素子間の導電路に電気的に接続される。導電路６３Ａの他端は、スイッチ２１Ｃの一端に電気的に接続される。導電路６３Ｂは、スイッチ２１Ｃの他端とＷ相の巻線７３の一端である端部８３Ａとに電気的に接続される。スイッチ２１Ｃがオン状態のときにスイッチング素子６Ｅ，６Ｆの両素子間とＷ相の巻線７３とが短絡して導通し得る。

コイル４２において、端部８１Ｂは、第１巻線７１Ａの他端である。端部８１Ｂは、第２巻線７１Ｂの一端である端部８１Ｃに電気的に接続され、端部８１Ｃに短絡している。端部８２Ｂは、第１巻線７２Ａの他端である。端部８２Ｂは、第２巻線７２Ｂの一端である端部８２Ｃに電気的に接続され、端部８２Ｃに短絡している。端部８３Ｂは、第１巻線７３Ａの他端である。端部８３Ｂは、第２巻線７３Ｂの一端である端部８３Ｃに電気的に接続され、端部８３Ｃに短絡している。端部８１Ｄは、第２巻線７１Ｂの他端である。端部８２Ｄは、第２巻線７２Ｂの他端である。端部８３Ｄは、第２巻線７３Ｂの他端である。端部８１Ｄと端部８２Ｄと端部８３Ｄは短絡部９０に電気的に接続され、短絡部９０を介して互いに短絡している。

３．切替装置の構成
切替装置１０は、コイル４２の接続状態を切り替える装置である。切替装置１０は、切替部２０と制御部３０とを有する。

制御部３０は、切替部２０を制御する装置である。制御部３０は、例えば、車載ＥＣＵなどの電子制御装置であってもよく、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを有する情報処理装置であってもよい。制御部３０は、切替部２０を構成する各スイッチのオンオフを制御する。具体的には、制御部３０は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々に対してオン信号及びオフ信号を出力し得る。

切替部２０は、複数相の巻線７１，７２，７３の接続状態を切り替える装置である。切替部２０は、第１切替部２１と第２切替部２２とを有する。第１切替部２１は、第１短絡状態と第１解除状態とに切り替わる。第２切替部２２は、第２短絡状態と第２解除状態とに切り替わる。

第１切替部２１は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを有する。スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々は、１以上の半導体スイッチ素子（例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴなど）によって構成されていてもよく、１以上の機械式リレーによって構成されていてもよい。

第１短絡状態は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃをいずれもオンにした状態である。スイッチ２１Ａがオン状態のときには、スイッチ２１Ａを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２１Ｂがオン状態のときには、スイッチ２１Ｂを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２１Ｃがオン状態のときには、スイッチ２１Ｃを通って双方向に電流が流れ得る。つまり、第１短絡状態は、Ｕ相の第１巻線７１Ａの一端である端部８１Ａと導電路６１Ａ（第１導電路）とを短絡させ、Ｖ相の第１巻線７２Ａの一端である端部８２Ａと導電路６２Ａ（第２導電路）とを短絡させ、Ｗ相の第１巻線７３Ａの一端である端部８３Ａと導電路６３Ａ（第３導電路）とを短絡させる状態である。

第１解除状態は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃをいずれもオフにした状態である。スイッチ２１Ａがオフ状態のときには、スイッチ２１Ａにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２１Ｂがオフ状態のときには、スイッチ２１Ｂにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２１Ｃがオフ状態のときには、スイッチ２１Ｃにおいて双方向の通電が遮断される。つまり、第１解除状態は、端部８１Ａと導電路６１Ａの短絡を解除し、端部８２Ａと導電路６２Ａの短絡を解除し、端部８３Ａと導電路６３Ａの短絡を解除した状態である。第１解除状態のときには、導電路６１Ａと導電路６１Ｂの間で電流が流れず、導電路６２Ａと導電路６２Ｂの間で電流が流れず、導電路６３Ａと導電路６３Ｂの間で電流が流れない。第１解除状態では、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに駆動のための電流が供給されない。

第２切替部２２は、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを有する。スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々は、１以上の半導体スイッチ素子（例えば、ＦＥＴやＩＧＢＴなど）によって構成されていてもよく、１以上の機械式リレーによって構成されていてもよい。

第２短絡状態は、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをいずれもオンにした状態である。スイッチ２２Ａがオン状態のときには、スイッチ２２Ａを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２２Ｂがオン状態のときには、スイッチ２２Ｂを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２２Ｃがオン状態のときには、スイッチ２２Ｃを通って双方向に電流が流れ得る。つまり、第２短絡状態は、端部８１Ｃと導電路６１Ａとを短絡させ、端部８２Ｃと導電路６２Ａとを短絡させ、端部８３Ｃと導電路６３Ａとを短絡させる状態である。

第２解除状態は、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをいずれもオフにした状態である。スイッチ２２Ａがオフ状態のときには、スイッチ２２Ａにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２２Ｂがオフ状態のときには、スイッチ２２Ｂにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２２Ｃがオフ状態のときには、スイッチ２２Ｃにおいて双方向の通電が遮断される。つまり、第２解除状態は、端部８１Ｃと導電路６１Ａの短絡を解除し、端部８２Ｃと導電路６２Ａの短絡を解除し、端部８３Ｃと導電路６３Ａの短絡を解除した状態である。

４．切替装置の動作
切替部２０は、コイル４２を第１通電状態と第２通電状態と非通電状態とに切り替える。第１通電状態は、コイル４２の第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂがいずれも通電される状態である。第２通電状態は、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのうち第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａのみが通電される状態である。非通電状態は、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのいずれも通電されない状態である。

切替部２０は、第１切替状態と第２切替状態と第３切替状態とに切り替わる。切替部２０が第１切替状態に切り替わると、コイル４２が第１通電状態に切り替わる。切替部２０が第２切替状態に切り替わると、コイル４２が第２通電状態に切り替わる。切替部２０が第３切替状態に切り替わると、コイル４２が非通電状態に切り替わる。

制御部３０は、切替部２０を第１切替状態、第２切替状態、第３切替状態のいずれかに切り替えるように切替部２０を制御する。

図３に示されるように、第１切替状態は、第１切替部２１を短絡状態（第１短絡状態）とし第２切替部２２を解除状態（第２解除状態）とする状態である。第１切替状態では、通電対象の巻線は第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂである。つまり、第１切替状態は、複数相の巻線７１，７２，７３において第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのいずれに対しても通電制御を許容する状態である。図４に示されるように、第１切替状態では、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々がオン状態となり、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々がオフ状態となり、短絡部９０が中性点となる。従って、直列に接続された第１巻線７１Ａ及び第２巻線７１Ｂの全体がＵ相の巻線として機能しこれら全体に駆動用の電流が流れ、直列に接続された第１巻線７２Ａ及び第２巻線７２Ｂの全体がＶ相の巻線として機能しこれら全体に駆動用の電流が流れ、直列に接続された第１巻線７３Ａ及び第２巻線７３Ｂの全体がＷ相の巻線として機能しこれら全体に駆動用の電流が流れる。

図３に示されるように、第２切替状態は、第１切替部２１を解除状態（第１解除状態）とし第２切替部２２を短絡状態（第２短絡状態）とする状態である。第２切替状態では、通電対象の巻線は第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂである。つまり、第２切替状態は、複数相の巻線７１，７２，７３のうちの第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂに対する通電制御を許容し第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに対する通電制御を遮断する状態である。図５に示されるように、第２切替状態では、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々がオン状態となり、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々がオフ状態となり、短絡部９０が中性点となる。従って、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々には駆動用の電流が流れ、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの各々には駆動用の電流が流れない。

図３に示されるように、第３切替状態は、第１切替部２１を解除状態（第１解除状態）とし第２切替部２２を解除状態（第２解除状態）とする状態である。第３切替状態のときには、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのいずれにも駆動用の電流は流れない。

制御部３０は、切替部２０を上記いずれかの状態に切り替えるように制御する。制御部３０は、第１条件の成立時に、第１切替部２１を第１短絡状態とし第２切替部２２を第２解除状態とすることで切替部２０を第１切替状態とする。この場合、車載システム１は、各相において第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの両方に電力を供給して使用することができる。制御部３０は、第１条件と異なる第２条件の成立時に、第１切替部２１を第１解除状態とし第２切替部２２を第２短絡状態とすることで切替部２０を第２切替状態とする。この場合、車載システム１は、各相において第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのみに選択的に電力を供給するように使用することができる。また、制御部３０は、第１条件、第２条件とは異なる第３条件の成立時に第１切替部２１を第１解除状態とし第２切替部２２を第２解除状態とすることで切替部２０を第３切替状態とする。この場合、車載システム１は、各相において第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂへの電力供給を停止することができる。第１条件、第２条件、第３条件は、互いに異なる条件であればよい。

５．第１巻線及び第２巻線の構成
このように、ステータ４０のコイル４２は、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの接続状態が切り替わる。第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの構成について、図６を参照して説明する。なお、図６及び以下の説明では、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａを第１巻線７４Ａとも称し、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂを第２巻線７４Ｂとも称する。

第１巻線７４Ａは、スロット５５内を通る第１挿通部７５Ａを有する。第２巻線７４Ｂは、第１挿通部７５Ａが通るスロット５５内を通る第２挿通部７５Ｂを有する。第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂは、スロット５５内に軸方向に挿通されている。第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂは、平角線であり、第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの延び方向（軸方向）と直交する平面方向に切断した切断面の形状が矩形状をなしている。同一のスロット５５内には、第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂがいずれも配置されている。同一のスロット５５内には、複数（図６では２本）の第１挿通部７５Ａ及び複数（図６では３本）の第２挿通部７５Ｂが配置されている。第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂは、径方向に沿って並んで配置されている。複数の第１挿通部７５Ａは、複数の第２挿通部７５Ｂよりもティース部５２の突出側（図示しないロータが配置される側、径方向内側）に配置される。つまり、複数の第２挿通部７５Ｂは、複数の第１挿通部７５Ａよりもティース部５２の基端側（図示しないロータが配置される側とは反対側、径方向外側）に配置される。

第１挿通部７５Ａは、第１芯線７６Ａと、第１芯線７６Ａを覆う第１被覆部７７Ａと、を有する。第１芯線７６Ａは、導電性を有する。第１芯線７６Ａは、例えば銅又は銅合金からなる。第１芯線７６Ａの延び方向と直交する方向に第１芯線７６Ａを切断した切断面の形状は矩形状をなす。第１被覆部７７Ａは、絶縁性を有する。

第２挿通部７５Ｂは、第２芯線７６Ｂと、第２芯線７６Ｂを覆う第２被覆部７７Ｂと、を有する。第２芯線７６Ｂは、導電性を有する。第２芯線７６Ｂは、例えば銅又は銅合金からなる。第２芯線７６Ｂの延び方向と直交する方向に第２芯線７６Ｂを切断した切断面の形状は矩形状をなす。第２被覆部７７Ｂは、絶縁性を有する。

第１芯線７６Ａの電気抵抗率は、第２芯線７６Ｂの電気抵抗率と同じである。第１芯線７６Ａは、第２芯線７６Ｂと同じ原料からなる。第２芯線７６Ｂの延び方向と直交する平面方向に第２芯線７６Ｂを切断した場合の切断面の第２断面積は、第１芯線７６Ａの延び方向と直交する平面方向に第１芯線７６Ａを切断した場合の切断面の第１断面積よりも大きい。

第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの並び方向における第１芯線７６Ａの幅をＷＡ１とし、第２芯線７６Ｂの幅をＷＢ１とする。第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの並び方向と直交し、且つ第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの延び方向と直交する方向における第１芯線７６Ａの幅をＷＡ２とし、第２芯線７６Ｂの幅をＷＢ２とする。この場合、ＷＡ２はＷＡ１よりも大きい。また、ＷＢ２はＷＢ１よりも大きい。ＷＢ１は、ＷＡ１よりも大きい。ＷＢ２は、ＷＡ２と同じである。

第１被覆部７７Ａの熱伝導率は、第２被覆部７７Ｂの熱伝導率と同じである。第１被覆部７７Ａの誘電率は、第２被覆部７７Ｂの誘電率と同じである。第１被覆部７７Ａは、第２被覆部７７Ｂと同じ原料からなる。第１被覆部７７Ａ及び第２被覆部７７Ｂは、例えば樹脂マトリックスと、樹脂マトリックス中に分散する気泡と、を有する。樹脂マトリックスは、例えばポリイミド及びポリエーテルスルホンを含有する。第２被覆部７７Ｂの厚さＤ２は、第１被覆部７７Ａの厚さＤ１と同じである。

第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの並び方向における第１挿通部７５Ａの幅をＷＡ３とし、第２挿通部７５Ｂの幅をＷＢ３とする。第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの並び方向と直交し、且つ第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの延び方向と直交する方向における第１挿通部７５Ａの幅をＷＡ４とし、第２挿通部７５Ｂの幅をＷＢ４とする。この場合、ＷＡ４はＷＡ３よりも大きい。また、ＷＢ４はＷＢ３よりも大きい。ＷＢ４は、ＷＡ４と同じである。ＷＢ３は、ＷＡ３よりも大きい。

６．効果の例
以上のように、ステータ４０は、第２芯線７６Ｂの第２断面積が第１芯線７６Ａの第１断面積よりも大きいため、第２芯線７６Ｂでの電力損失（いわゆる銅損）の低下を図りやすく、第２巻線７４Ｂでの電力損失（いわゆる銅損）の低下を図りやすい。

更に、コイル４２は、第１巻線７４Ａ及び第２巻線７４Ｂがいずれも通電される第１通電状態と、第２巻線７４Ｂのみが通電される第２通電状態とに切り替わる。したがって、ステータ４０によれば、コイル４２の第２通電状態での電力損失の低下を図りやすいため、コイル４２の第１通電状態と第２通電状態の合算での電力損失の低下を図りやすい。

また、ティース部５２が突出する先にはロータが配置される。ロータに近い位置では、電流損失の要因となる渦電流が生じやすい。また、渦電流は、芯線の表面積が大きいほど生じやすい。ステータ４０によれば、渦電流が生じやすい第２芯線７６Ｂを有する第２挿通部７５Ｂがロータから遠い位置に配置されるため、渦電流に起因する第２芯線７６Ｂでの電流損失が過大になることを抑制することができる。

更に、ステータ４０は、第２挿通部７５Ｂの第４断面積が第１挿通部７５Ａの第３断面積よりも大きいため、第２挿通部７５Ｂを第１挿通部７５Ａと識別しやすい。

更に、ステータ４０は、第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの並び方向と直交し且つ第１挿通部７５Ａの延び方向と直交する方向における第１挿通部７５Ａの幅ＷＡ４が、第２挿通部７５Ｂの幅ＷＢ４と同じであり、第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの並び方向における第２挿通部７５Ｂの幅ＷＢ３が、第１挿通部７５Ａの幅ＷＡ３よりも大きい。したがって、ステータ４０によれば、第１挿通部７５Ａとスロット５５の内壁との隙間と、第２挿通部７５Ｂとスロット５５の内壁との隙間とで、大きさにばらつきが生じることを抑えることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、複数の第１挿通部が複数の第２挿通部よりもティース部の先端側に配置される構成であったが、別の構成であってもよい。第２実施形態では、第１挿通部と第２挿通部が交互に配置される構成について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

第１挿通部７５Ａと第２挿通部７５Ｂは、図７に示されるように、スロット５５内において交互に配置されている。第２芯線７６Ｂの延び方向と直交する平面方向に第２芯線７６Ｂを切断した場合の切断面の第２断面積は、第１芯線７６Ａの延び方向と直交する平面方向に第１芯線７６Ａを切断した場合の切断面の第１断面積よりも大きい。つまり、第１芯線７６Ａは、第２芯線７６Ｂよりも細いため、通電時に発熱しやすい。例えば、第１巻線７４Ａと第２巻線７４Ｂの両方が通電される第１通電状態においては、第１芯線７６Ａの発熱量が相対的に大きく、第２芯線７６Ｂの発熱量が相対的に小さい。このように第２実施形態のステータ２４０は、発熱しやすい第１芯線７６Ａを有する第１挿通部７５Ａと、発熱しにくい第２芯線７６Ｂを有する第２挿通部７５Ｂとが交互に配置されているため、第１芯線７６Ａから生じた熱が集中することを抑えることができる。

また、ステータ２４０は、第２通電状態においては、発熱しにくい第２芯線７６Ｂを有する第２巻線７４Ｂにのみ通電されるため、コイル４２での発熱を抑えることができる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、第１挿通部及び第２挿通部が平角線であったが、平角線でなくてもよい。第３実施形態では、第１挿通部及び第２挿通部が丸線である構成について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。

図８に示されるように、第１挿通部３７５Ａは、第１挿通部３７５Ａの延び方向と直交する方向に切断した断面が円形である。第２挿通部３７５Ｂは、第２挿通部３７５Ｂの延び方向と直交する方向に切断した断面が円形である。第２挿通部３７５Ｂの直径Ｘ２は、第１挿通部３７５Ａの直径Ｘ１よりも大きい。直径Ｘ１と直径Ｘ２は、以下の式（１）の関係を満たす。
Ｘ２（√２―１）≧Ｘ１・・・式（１）

スロット５５内には、複数（図８では３本）の第１挿通部３７５Ａと、複数（図８では８本）の第２挿通部３７５Ｂとが配置されている。第２挿通部３７５Ｂは、２列で径方向に並んで配置されている。各々の第１挿通部３７５Ａは、４本の第２挿通部３７５Ｂに囲まれて形成された隙間に配置される。したがって、第３実施形態のステータ３４０によれば、スロット５５内に第２挿通部３７５Ｂを配置したときに形成される隙間を利用して第１挿通部３７５Ａを配置することができる。

＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。

上述の実施形態では、切替装置１０が制御部３０を有していたが、切替装置が制御部３０を有していなくてもよい。例えば、切替装置が、上述の切替部２０のみによって構成され、この切替装置（具体的には切替部２０）が外部装置（例えば、上述の制御部３０と同様の機能を有する装置）から指示を受けて切替動作を行うような構成であってもよい。

上述された実施形態では、各相の巻線がそれぞれ２つに分けられたが、各相の巻線がそれぞれ３つ以上に分けられてもよい。

第１実施形態のような、複数の第１挿通部が、複数の第２挿通部よりもティース部の突出側に配置される構成を、丸線で実現してもよい。例えば、図９に示されるステータ４４０のように、複数の第１挿通部４７５Ａが、複数の第２挿通部４７５Ｂよりもティース部５２の突出側に配置される構成であってもよい。

上述の第３実施形態では、第１挿通部が、複数の第２挿通部に囲まれて形成された隙間に配置される構成であったが、少なくとも１本の第２挿通部とスロット５５の内壁とによって囲まれて形成された隙間に配置されていてもよい。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…車載システム
２…電動機駆動装置
４…交流電動機
６…インバータ
６Ａ…スイッチング素子
６Ｂ…スイッチング素子
６Ｃ…スイッチング素子
６Ｄ…スイッチング素子
６Ｅ…スイッチング素子
６Ｆ…スイッチング素子
１０…切替装置
２０…切替部
２１…第１切替部
２１Ａ…スイッチ
２１Ｂ…スイッチ
２１Ｃ…スイッチ
２２…第２切替部
２２Ａ…スイッチ
２２Ｂ…スイッチ
２２Ｃ…スイッチ
３０…制御部
４０…ステータ
４１…ステータコア
４２…コイル
５１…ヨーク部
５２…ティース部
５５…スロット
６１…導電路
６１Ａ…導電路
６１Ｂ…導電路
６２…導電路
６２Ａ…導電路
６２Ｂ…導電路
６３…導電路
６３Ａ…導電路
６３Ｂ…導電路
７１…巻線
７１Ａ…第１巻線
７１Ｂ…第２巻線
７２…巻線
７２Ａ…第１巻線
７２Ｂ…第２巻線
７３…巻線
７３Ａ…第１巻線
７３Ｂ…第２巻線
７４Ａ…第１巻線
７４Ｂ…第２巻線
７５Ａ…第１挿通部
７５Ｂ…第２挿通部
７６Ａ…第１芯線
７６Ｂ…第２芯線
７７Ａ…第１被覆部
７７Ｂ…第２被覆部
８１…電力路
８１Ａ…端部
８１Ｂ…端部
８１Ｃ…端部
８１Ｄ…端部
８２…電力路
８２Ａ…端部
８２Ｂ…端部
８２Ｃ…端部
８２Ｄ…端部
８３Ａ…端部
８３Ｂ…端部
８３Ｃ…端部
８３Ｄ…端部
９０…短絡部
２４０…ステータ
３４０…ステータ
３７５Ａ…第１挿通部
３７５Ｂ…第２挿通部
４４０…ステータ
４７５Ａ…第１挿通部
４７５Ｂ…第２挿通部

Claims (7)

1. ステータコアと、コイルと、を備え、前記コイルの接続状態が切り替わるステータであって、
   前記ステータコアは、複数のスロット及び複数のティース部が交互に環状に並び、
   前記コイルは、前記ティース部に巻き回される第１巻線及び第２巻線を少なくとも有する巻線を複数相有し、前記第１巻線及び前記第２巻線の接続状態が切り替わるものであり、
   前記第１巻線は、前記スロット内を通る第１挿通部を有し、
   前記第２巻線は、前記第１挿通部が通る前記スロット内を通る第２挿通部を有し、
   同一の前記スロット内に前記第１挿通部及び前記第２挿通部がいずれも配置され、
   前記第１挿通部は、第１芯線と、前記第１芯線を覆う第１被覆部と、を有し、
   前記第２挿通部は、第２芯線と、前記第２芯線を覆う第２被覆部と、を有し、
   前記第２芯線の延び方向と直交する平面方向に前記第２芯線を切断した場合の切断面の第２断面積は、前記第１芯線の延び方向と直交する平面方向に前記第１芯線を切断した場合の切断面の第１断面積よりも大きい
   ステータ。
2. 前記コイルは、前記第１巻線及び前記第２巻線がいずれも通電される第１通電状態と、前記第２巻線のみが通電される第２通電状態とに切り替わる請求項１に記載のステータ。
3. 前記ステータコアは、環状のヨーク部を有し、
   各々の前記ティース部は、前記ヨーク部から径方向に突出し、
   隣り合う２つの前記ティース部によって前記スロットが構成されており、
   同一の前記スロット内には、複数の前記第１挿通部及び複数の前記第２挿通部が配置され、
   複数の前記第１挿通部は、複数の前記第２挿通部よりも前記ティース部の突出側に配置される請求項１又は請求項２に記載のステータ。
4. 前記第１挿通部及び前記第２挿通部は、同一の前記スロット内において径方向に交互に並んで配置される請求項１又は請求項２に記載のステータ。
5. 前記第２挿通部の延び方向と直交する平面方向に前記第２挿通部を切断した場合の切断面の第４断面積は、前記第１挿通部の延び方向と直交する平面方向に前記第１挿通部を切断した場合の切断面の第３断面積よりも大きい請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のステータ。
6. 前記第１挿通部及び前記第２挿通部は、それぞれ平角線であり、前記スロット内において直線状に並んで配置され、
   前記第１挿通部及び前記第２挿通部の並び方向と直交し且つ前記第１挿通部の延び方向と直交する方向における前記第１挿通部の幅が、前記第２挿通部の幅と同じであり、
   前記第１挿通部及び前記第２挿通部の並び方向における前記第２挿通部の幅が、前記第１挿通部の幅よりも大きい請求項５に記載のステータ。
7. 前記第１挿通部及び前記第２挿通部は、それぞれ丸線であり、
   前記第１挿通部は、複数の前記第２挿通部に囲まれて形成された隙間、及び少なくとも１本の前記第２挿通部と前記スロットの内壁とによって囲まれて形成された隙間のうち少なくとも一方に配置される請求項５に記載のステータ。

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