WO2018097020A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2018097020A1
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stator
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stator core
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芳光 高橋
満孝 伊藤
浩史 清水
遠藤　剛
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株式会社デンソー
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • This disclosure relates to a rotating electrical machine.
  • An object of the present disclosure is to provide a rotating electrical machine that can reduce the maximum voltage between windings.
  • the rotating electrical machine of the present disclosure includes a housing, a shaft, a rotor, and a stator.
  • the shaft is rotatably supported by the housing.
  • the rotor has a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, and rotates integrally with the shaft.
  • the stator has a stator core and three-phase windings.
  • the stator core is formed with a plurality of slots arranged in the circumferential direction.
  • the three-phase winding is wound around the stator core.
  • the windings corresponding to the three phases are the first winding, the second winding, and the third winding.
  • One end of the first winding is provided on the outer side in the radial direction of the stator with respect to a dividing line that divides the slot into two in the radial direction of the stator.
  • One end of the second winding is provided on the radially inner side of the stator with respect to the dividing line.
  • One end of the third winding is provided between one end of the first winding and one end of the second winding with respect to the radial direction of the stator with at least one slot interposed therebetween.
  • Another rotating electrical machine of the present disclosure includes a housing, a shaft, a rotor, and a stator, as described above.
  • One end of the first winding is provided on one side of the stator with respect to a dividing line that divides the slot into two in the circumferential direction of the stator.
  • One end of the second winding is provided on the other side of the stator with respect to the dividing line.
  • One end of the third winding is provided between one end of the first winding and one end of the second winding with respect to the circumferential direction of the stator.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a motor generator according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the stator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the slot and the segment conductor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram in which the four segment conductors according to the first embodiment are connected in the circumferential direction.
  • FIG. 5 is a plan view showing a state in which four segment conductors according to the first embodiment are connected
  • FIG. 6 is a perspective view showing one partial winding according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of each phase winding according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a configuration diagram for explaining a power conversion system to which the motor generator according to the first embodiment is applied.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a drive region according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the winding according to the first embodiment.
  • FIG. 11A is a diagram for explaining a potential in the system according to the first embodiment;
  • FIG. 11B is a diagram for explaining the potential in the system of the reference example;
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the winding according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a stator core for explaining a winding according to a second embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram illustrating a power conversion system to which a motor generator according to another embodiment is applied.
  • the motor generator 5 as a rotating electrical machine includes a housing 10, a shaft 15, a rotor 16, and a stator 20.
  • the motor generator 5 is applied to, for example, an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and generates a driving torque. Further, the motor generator 5 has a function as an electric motor for driving the drive wheels and a function as a generator for generating electric power by kinetic energy transmitted from the engine, the drive wheels and the like.
  • the motor generator 5 of this embodiment is a three-phase brushless rotating electrical machine.
  • the housing 10 is formed by joining a pair of housing members 11 and 12.
  • the housing members 11 and 12 are formed in a bottomed cylindrical shape.
  • a bearing 13 is provided at the bottom of the housing member 11, and a bearing 14 is provided at the bottom of the housing member 12.
  • the shaft 15 is rotatably supported by the housing 10 via bearings 13 and 14.
  • the rotor 16 has a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, is fixed to the shaft 15, and rotates integrally with the shaft 15.
  • the rotor 16 has a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface so that the magnetic poles alternate at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • a winding field type in which a field winding is wound may be used.
  • the number of magnetic poles M is 8 poles, 4 N poles and 4 S poles.
  • the stator 20 is provided outside the rotor 16 in the radial direction.
  • the stator 20 has a stator core 21 and a winding 30.
  • the stator core 21 is fixed to the housing 10 by laminating a plurality of core sheets in the axial direction.
  • the core sheet is formed of a steel plate.
  • the stator core 21 includes a plurality of slots 22 and an insulator 24.
  • slots 22 are formed radially at an equal pitch, and the winding 30 is wound around them.
  • slots 22 having a slot multiple k are formed for each phase per pole of the rotor 16.
  • the slot multiple k is 2.
  • One slot 22 is formed such that six insertion portions 36 of the segment conductor 35 can be inserted in the radial direction.
  • the insulator 24 is provided in the slot 22 and insulates between the stator 20 and the winding 30.
  • the winding 30 is configured by electrically connecting a plurality of segment conductors 35.
  • the segment conductor 35 is formed by bending a conductor covered with an insulating film into a U-shape.
  • the segment conductor 35 has an insertion portion 36 and a turn portion 38.
  • the insertion part 36 is a pair parallel to each other.
  • the turn part 38 connects one end of the insertion part 36.
  • the pair of insertion portions 36 are inserted into different slots 22 from the first end portion 211 side which is one end portion in the axial direction of the stator core 21. At this time, the turn part 38 protrudes toward the first end part 211 side, and the first coil end 31 is formed.
  • the insertion portion 36 on the distal end side is electrically connected to another insertion portion 36 or a crossover wire by welding. At this time, the second coil end 32 is formed on the second end 212 side of the stator 20.
  • a location where the two segment conductors 35 are connected is referred to as a connection portion 39. Note that the insulating films at the portions where the segment conductors 35 or between the segment conductors 35 and the crossover wires are electrically connected are appropriately peeled off.
  • Winding 30 has U-phase winding 40, V-phase winding 50, and W-phase winding 60.
  • the U-phase winding 40, the V-phase winding 50, and the W-phase winding 60 correspond to “three-phase windings”.
  • ach phase winding 40, 50, 60 it is referred to as “each phase winding 40, 50, 60” as appropriate.
  • the U-phase winding 40, the V-phase winding 50, and the W-phase winding 60 are divided into n partial windings.
  • n is an integer of 2 or more.
  • n 4
  • the U-phase winding 40, the V-phase winding 50, and the W-phase winding 60 are each divided into four partial windings.
  • the U-phase winding 40 includes a first U-phase partial winding 41, a second U-phase partial winding 42, a third U-phase partial winding 43, and a fourth U-phase partial winding 44. .
  • the U-phase winding 40 is formed into a wave winding, and U-phase partial windings 41 to 44 are connected in series.
  • One end 45 of the U-phase winding 40 is connected to the second inverter unit 80, and the other end 46 of the U-phase winding 40 is connected to the first inverter unit 70.
  • V-phase winding 50 includes a first V-phase partial winding 51, a second V-phase partial winding 52, a third V-phase partial winding 53, and a fourth V-phase partial winding 54.
  • the V-phase winding 50 is configured as a wave winding, and V-phase partial windings 51-54 are connected in series.
  • One end 55 of the V-phase winding 50 is connected to the second inverter unit 80, and the other end 56 of the V-phase winding 50 is connected to the first inverter unit 70.
  • W-phase winding 60 has a first W-phase partial winding 61, a second W-phase partial winding 62, a third W-phase partial winding 63, and a fourth W-phase partial winding 64.
  • W-phase winding 60 is formed in a wave winding, and W-phase partial windings 61-64 are connected in series.
  • One end 65 of the W-phase winding 60 is connected to the second inverter unit 80, and the other end 66 of the W-phase winding 60 is connected to the first inverter unit 70.
  • One end 45 of the U-phase winding 40 is connected to the lead-out line 47, and the other end 46 of the U-phase winding 40 is connected to the lead-out line 48.
  • One end 55 of the V-phase winding 50 is connected to the lead-out line 57, and the other end 56 of the V-phase winding 50 is connected to the lead-out line 58.
  • One end 65 of W-phase winding 60 is connected to lead-out line 67, and the other end 66 of W-phase winding 60 is connected to lead-out line 68.
  • the lead lines 47, 48, 57, 58, 67, 68 are taken out from the axial end of the housing 10.
  • the lead wires 47, 57, 67 are taken out from the radially inner side of the slot 22.
  • the lead lines 48, 58, 68 are taken out from the outside in the radial direction of the slot 22.
  • one lead-out line 47, 57, 67 and one lead-out line 48, 58, 68 are shown.
  • the U-phase winding 40 is illustrated as one coil. The same applies to the V-phase winding 50 and the W-phase winding 60.
  • the power conversion system 1 includes a motor generator 5, a first inverter unit 70, and a second inverter unit 80.
  • the first inverter unit 70 is a three-phase inverter and can switch energization to the winding 30.
  • the first inverter unit 70 is connected to six switching elements 71-76.
  • the other end 46 of the U-phase winding 40 is connected to a connection point 77 between the switching element 71 on the high potential side and the switching element 74 on the low potential side.
  • the other end 56 of the V-phase winding 50 is connected to a connection point 78 between the switching element 72 on the high potential side and the switching element 75.
  • the other end 66 of the W-phase winding 60 is connected to a connection point 79 between the switching element 73 on the high potential side and the switching element 75 on the low potential side.
  • the second inverter unit 80 is a three-phase inverter and can switch energization to the winding 30.
  • the second inverter unit 80 is connected with six switching elements 81-86.
  • One end 45 of the U-phase winding 40 is connected to a connection point 87 between the switching element 81 on the high potential side and the switching element 84 on the low potential side.
  • One end 55 of the V-phase winding 50 is connected to a connection point 88 between the switching element 82 on the high potential side and the switching element 85 on the low potential side.
  • One end 65 of the W-phase winding 60 is connected to a connection point 89 between the switching element 83 on the high potential side and the switching element 86 on the low potential side.
  • the first inverter unit 70 and the second inverter unit 80 are connected to both sides of the winding 30.
  • the switching elements 71-76 and 81-86 are IGBTs.
  • the switching elements 71-76 and 81-86 may be MOSFETs or bipolar transistors.
  • the switching elements 71-73 and 81-83 connected to the high potential side are “upper arm elements”
  • the switching elements 74-76 and 84-86 connected to the low potential side are “lower arm elements”. That's it.
  • the first battery 91 as the “first power supply source” is a DC power source that can be charged and discharged, and is connected to the first inverter unit 70.
  • the first battery 91 is provided so as to be able to exchange electric power with the motor generator 5 via the first inverter unit 70.
  • the voltage of the first battery 91 is the first voltage V1.
  • the second battery 92 as the “second power supply source” is a DC power source that can be charged and discharged, and is connected to the second inverter unit 80.
  • the second battery 92 is provided so as to be able to exchange electric power with the motor generator 5 via the second inverter unit 80.
  • the voltage of the second battery 92 is assumed to be the second voltage V2.
  • the first capacitor 93 is connected in parallel with the first battery 91.
  • the first capacitor 93 smoothes the current supplied from the first battery 91 to the first inverter unit 70 or the current supplied from the first inverter unit 70 to the first battery 91.
  • the second capacitor 94 is connected in parallel with the second battery 92.
  • the second capacitor 94 smoothes the current supplied from the second battery 92 to the second inverter unit 80 or the current supplied from the second inverter unit 80 to the second battery 92.
  • the control unit 95 is configured as a normal computer, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, a bus line for connecting them, and the like.
  • the control unit 95 generates a control signal for controlling on / off of the switching elements 71-76 and 81-86.
  • the “one-side drive mode” is set in the drive region R ⁇ b> 1 where the rotational speed and the torque are relatively small.
  • the “double-side drive mode” is set in the drive region R2 in which the rotational speed and the torque are relatively large.
  • the upper arm elements 81-83 of the second inverter unit 80 are simultaneously turned on for three phases, and the lower arm elements 84-86 are simultaneously turned off for three phases. Thereby, the 2nd inverter part 80 side is neutralized. Further, even if the upper arm elements 81-83 are turned off simultaneously for three phases and the lower arm elements 84-86 are turned on simultaneously for three phases, the second inverter section 80 side is similarly neutralized.
  • the first inverter unit 70 is PWM-controlled based on a fundamental wave based on a voltage command and a carrier wave such as a triangular wave.
  • the PWM control includes sinusoidal PWM control and overmodulation PWM control.
  • sine wave PWM control the amplitude of the fundamental wave is less than or equal to the amplitude of the carrier wave.
  • overmodulation PWM control the amplitude of the fundamental wave is larger than the amplitude of the carrier wave.
  • the drive voltage which is a voltage applied to the motor generator 5, has a pulse height of the first voltage V1.
  • the first inverter unit 70 is neutralized by turning the upper arm elements 71-73 on the three-phase simultaneously on and the lower arm elements 74-76 on the three-phase simultaneous off, so that the second inverter The unit 80 may be PWM controlled. Similarly, even if the upper arm elements 71-73 are turned off simultaneously for three phases and the lower arm elements 74-76 are turned on simultaneously for three phases, the first inverter section 70 side is similarly neutralized. At this time, the drive voltage, which is a voltage applied to the motor generator 5, has a pulse height of the second voltage V2.
  • Switching loss can be reduced by neutralizing one of the inverter units 70 and 80.
  • the inverters 70 and 80 that are neutralized and the elements that are simultaneously turned on for the three phases heat generation due to the continued ON state of a specific element and bias in heat loss between elements Can be reduced.
  • the first inverter unit 70 and the second inverter unit 80 are PWM-controlled or rectangular-wave controlled.
  • the fundamental wave related to driving of the first inverter unit 70 is defined as a first fundamental wave
  • the fundamental wave related to driving of the second inverter unit 80 is defined as a second fundamental wave.
  • PWM control the phases of the first fundamental wave and the second fundamental wave are inverted.
  • the phases of the first fundamental wave and the second fundamental wave are shifted by 180 [°].
  • the elements turned on in each phase by inverting the phase of the fundamental wave are upside down in the first inverter unit 70 and the second inverter unit 80. Thereby, a voltage corresponding to a state in which the first battery 91 and the second battery 92 are connected in series can be applied to the motor generator 5.
  • the phase difference between the first fundamental wave and the second fundamental wave is 180 [°], but the voltage corresponding to the state in which the first battery 91 and the second battery 92 are connected in series can be applied. Deviations are allowed.
  • the U-phase upper arm element 71 is turned on, and the V-phase and W-phase lower arm elements 75 and 76 are turned on.
  • the U-phase lower arm element 84 is turned on, and the V-phase and W-phase upper arm elements 82, 83 are turned on.
  • the drive voltage has a pulse height that is the sum of the first voltage V1 and the second voltage V2.
  • FIG. 10 is a view for explaining a corresponding partial winding of the segment conductor 35 inserted into the slot 22.
  • “1” in the U-phase slot means that the first U-phase partial winding 41 is configured.
  • the left-right direction on the paper is the circumferential direction of the stator 20, the direction from right to left on the paper is counterclockwise, and the direction from left to right on the paper is clockwise.
  • the vertical direction of the paper surface corresponds to the radial direction of the stator 20
  • the upper side of the paper surface corresponds to the radially outer side
  • the lower side corresponds to the radially inner side.
  • the slot numbers in each area are 1 to 6 in the clockwise direction.
  • the peripheral numbers representing the positions in each slot 22 are 1 to 6 from the outside in the radial direction.
  • slot numbers and circumference numbers are indicated by numbers with circles.
  • the place where the insertion part 36 is inserted will be represented in the order of the area, the slot number, and the circumferential number. Specifically, the place where the insertion part 36 that is the most end 45 of the U-phase winding 40 is inserted. Is represented as “A21”.
  • the slot 22 into which the segment conductor 35 constituting the U-phase winding 40 is inserted is indicated by a bold line. Further, the slot 22 into which the segment conductor 35 constituting the V-phase winding 50 and the W-phase winding 60 is inserted is indicated by a thin line.
  • the segment conductor 35 is indicated by a solid line, and the crossover line is indicated by a broken line.
  • the circled portions are one end 45 or the other end 46 of the U-phase winding 40, one end 55 or the other end 56 of the V-phase winding 50, and one end 65 or the other end 66 of the W-phase winding 60. It means that there is.
  • a portion indicated by a triangle sign means that the portion is connected by a crossover.
  • each U-phase partial winding 41-44 The end portion on the one end 45 side of each U-phase partial winding 41-44 is defined as S1-S4.
  • the end of each U-phase partial winding 41-44 on the other end 46 side is designated as E1-E4.
  • the start end S1 corresponds to one end 45 of the U-phase winding 40
  • the end E4 corresponds to the other end 46 of the U-phase winding 40.
  • each V-phase partial winding 51-54 The end on the one end 55 side of each V-phase partial winding 51-54 is designated S5-S8.
  • the end on the other end 56 side of each V-phase partial winding 51-54 is designated as E5-E8.
  • the start end S5 corresponds to one end 55 of the V-phase winding 50
  • the end E8 corresponds to the other end 56 of the V-phase winding 50.
  • each W-phase partial winding 61-64 The end on the one end 65 side of each W-phase partial winding 61-64 is designated S9-S12. The end portion on the other end 66 side of each W-phase partial winding 61-64 is designated E9-E12.
  • the start end S9 corresponds to one end 65 of the W-phase winding 60
  • the end E12 corresponds to the other end 66 of the W-phase winding 60.
  • segment conductor 35 constituting second U-phase partial winding 42 and fourth U-phase partial winding 44 is inserted into A1 slot.
  • the segment conductor 35 constituting the first U-phase partial winding 41 and the third U-phase partial winding 43 is inserted into the A2 slot.
  • the segment conductor 35 constituting the second V-phase partial winding 52 and the fourth V-phase partial winding 54 is inserted into the A3 slot.
  • the segment conductor 35 constituting the first V-phase partial winding 51 and the third V-phase partial winding 53 is inserted into the A4 slot.
  • the segment conductor 35 constituting the first W-phase partial winding 61 and the third W-phase partial winding 63 is inserted into the A5 slot.
  • the segment conductor 35 constituting the second W-phase partial winding 62 and the fourth W-phase partial winding 64 is inserted into the A6 slot. The same applies to other regions.
  • the segment conductor 35 closest to the one end 45 of the U-phase winding 40 is inserted into the slot 22 so that one insertion portion 36 is inserted into A21 and the other insertion portion 36 is inserted into H22.
  • the second segment conductor 35 from the one end 45 side of the U-phase winding 40 is inserted into the slot 22 such that one insertion portion 36 is inserted into G21 and the other insertion portion 36 is inserted into F22.
  • the insertion portion 36 is inserted at a location where the slot number of the region corresponding to the adjacent magnetic pole is the same and the position in the radial direction is shifted by one. Further, the segment conductor 35 on the most end 45 side of the U-phase winding 40 and the second segment conductor 35 connect the insertion portion 36 inserted into B22 and the insertion portion 36 inserted into C21 by welding or the like. By being connected.
  • the winding 30 is configured by electrically connecting different segment conductors 35.
  • the slot position and winding direction in which the insertion portion 36 is inserted will be described.
  • the first U-phase partial winding 41 is in the order of A21, H22, G21, F22, E21, D22, C21, B22, A23, H24, ..., C23, B24, A25, H26, ..., C25, B26. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the first U-phase partial winding 41 is wound counterclockwise and wound from the radially outer side to the inner side.
  • the second U-phase partial winding 42 is in the order of A16, H15, G16, F15, E16, D15, C16, B15, A14, H13, ..., C14, B13, A12, H11, ..., C12, B11. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the second U-phase partial winding 42 is wound counterclockwise and wound from the radially inner side to the outer side.
  • the third U-phase partial winding 43 is in the order of A26, H25, G26, F25, E26, D25, C26, B25, A24, H23, ..., C24, B23, A22, H21, ..., C22, B21. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the third U-phase partial winding 43 is wound counterclockwise and wound from the radially inner side to the outer side.
  • the fourth U-phase partial winding 44 is in the order of A11, H12, G11, F12, E11, D12, C11, B12, A13, H14, ..., C13, B14, A15, H16, ..., C15, B16. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the fourth U-phase partial winding 44 is wound counterclockwise and wound from the radially outer side to the inner side.
  • the end E1 of the first U-phase partial winding 41 and the start end S2 of the second U-phase partial winding 42 are connected by a crossover W11.
  • the end E2 of the second U-phase partial winding 42 and the starting end S3 of the third U-phase partial winding 43 are connected by a jumper W12.
  • the end E3 of the third U-phase partial winding 43 and the start end S4 of the fourth U-phase partial winding 44 are connected by a jumper W13.
  • the first V-phase partial winding 51 is in the order of D43, C44, B43, A44, H43, G44, F43, E44, D45, C46, ..., F45, E46, D41, C42, ..., F41, E42. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the first V-phase partial winding 51 is wound counterclockwise.
  • the second V-phase partial winding 52 is in the order of D34, C33, B34, A33, H34, G33, F34, E33, D32, C31, ..., F32, E31, D36, C35, ..., F36, E35. , Twelve segment conductors 35 are connected. Second V-phase partial winding 52 is wound counterclockwise.
  • the third V-phase partial winding 53 is in the order of D44, C43, B44, A43, H44, G43, F44, E43, D42, C41, ..., F42, E41, D46, C45, ..., F46, E45. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the third V-phase partial winding 53 is wound counterclockwise.
  • the fourth V-phase partial winding 54 is in the order of D33, C34, B33, A34, H33, G34, F33, E34, D35, C36, ..., F35, E36, D31, C32, ..., F31, E32. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the fourth V-phase partial winding 54 is wound counterclockwise.
  • the end E5 of the first V-phase partial winding 51 and the start end S6 of the second V-phase partial winding 52 are connected by a jumper.
  • the end E6 of the second V-phase partial winding 52 and the start end S7 of the third V-phase partial winding 53 are connected by a jumper.
  • the terminal E7 of the third V-phase partial winding 53 and the start end S8 of the fourth V-phase partial winding 54 are connected by a jumper W.
  • the first W-phase partial winding 61 is in the order of A56, H55, G56, F55, E56, D55, C56, B55, A54, H53, ..., C54, B53, A52, H51, ..., C52, B51. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the first W-phase partial winding 61 is wound counterclockwise from the radially outer side to the inner side.
  • the second W-phase partial winding 62 is in the order of A66, H65, G66, F65, E66, D65, C66, B65, A64, H63, ..., C64, B63, A62, H61, ..., C62, B61. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the second W-phase partial winding 62 is wound counterclockwise from the radially inner side to the outer side.
  • the third W-phase partial winding 63 is in the order of A51, H52, G51, F52, E51, D52, C51, B52, A53, H54, ..., C53, B54, A55, H56, ..., C55, B56. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the third W-phase partial winding 63 is wound counterclockwise from the radially outer side to the inner side.
  • the fourth W-phase partial winding 64 is in the order of A61, H62, G61, F62, E61, D62, C61, B62, A63, H64, ..., C63, B64, A65, H66, ..., C65, B66. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the fourth W-phase partial winding 64 is wound counterclockwise from the radially outer side to the inner side.
  • the end E9 of the first W-phase partial winding 61 and the start end S10 of the second W-phase partial winding 62 are connected by a jumper.
  • the end E10 of the second W-phase partial winding 62 and the start end S11 of the third W-phase partial winding 63 are connected by a jumper.
  • the end E11 of the third W-phase partial winding 63 and the start end S12 of the fourth W-phase partial winding 64 are connected by a jumper.
  • the connecting wires of the V-phase winding 50 and the W-phase winding 60 are omitted.
  • the winding direction of the first embodiment is wound in one counterclockwise direction. The winding direction is not limited to the counterclockwise direction, and may be clockwise.
  • the start end S ⁇ b> 1 corresponding to the one end 45 of the U-phase winding 40 is provided radially outside the dividing line P that divides the slot 22 into two in the radial direction of the stator 20. Further, a start end S9 corresponding to one end 65 of the W-phase winding 60 is provided on the radially inner side with respect to the dividing line P. Furthermore, the starting end S5 corresponding to one end 55 of the V-phase winding 50 has at least one slot 22 sandwiched between the one end 45 of the U-phase winding 40 and the W-phase winding 60 with respect to the radial direction of the stator 20. It is provided between the one end 65.
  • FIG. 11 shows the voltage distribution in the switching state in the double-sided drive motor.
  • descriptions of the first inverter unit 70, the second inverter unit 80, the first capacitor 93, the second capacitor 94, and the control unit 95 are omitted.
  • the electric potential in each location of the windings 30 and 930 and the potential of the location where the windings 30 and 930 are in contact with each other through an insulating film are indicated by broken lines.
  • the power conversion system 9 as a reference example includes batteries 910 and 920 and a winding 930.
  • the voltage of the battery 910 is 200 V
  • the voltage of the battery 920 is 600 V
  • the voltage of the battery 920 is set higher than the voltage of the battery 910.
  • the battery 910 is provided on one side of the winding 930
  • the battery 920 is provided on the other side of the winding 930.
  • winding 930 In winding 930, one side of U-phase winding 940, V-phase winding 950, and W-phase winding 960 is connected as neutral point 970. One end of each winding 930 is in contact.
  • the maximum voltage in the power conversion system 9 is the correlation voltage Vi (600 V in the reference example). For this reason, it is necessary to provide the winding 930 with an insulating film in consideration of the surge voltage.
  • the withstand voltage of the winding 30 can be lowered, and the insulating film can be thinned.
  • the DC component voltage distribution in the switching state is as shown in FIG. 11A.
  • the two-phase voltage Vb and the correlation voltage Vi of one phase in which the elements that are turned on are different from those of the other two phases are expressed by the following equations (1) and (2).
  • the maximum voltage location in the case of the double-side drive mode is the voltage Vb across the U-phase winding 40, V-phase winding 50 or W-phase winding 60.
  • the both-end voltage Vb is about 533V.
  • the in-phase voltage Vc which is a voltage at a place where there is a possibility of contact, is expressed by Expression (3).
  • n of Formula (3) is the division
  • segmentation number of each phase winding 40,50,60. In this embodiment, the division number n 4.
  • Vc Vb ⁇ (n ⁇ 1) / n (3)
  • one end 45 of the U-phase winding 40 is provided radially outward from the dividing line P, and one end 65 of the W-phase winding 60 is provided radially inward from the dividing line P. Yes.
  • One end 55 of the V-phase winding 50 is provided between one end 45 of the U-phase winding 40 and one end 65 of the W-phase winding 60 with at least one slot 22 interposed therebetween.
  • An intermediate point of the first U-phase partial winding 41 is defined as a U-phase intermediate point Hu.
  • An intermediate point of the first W-phase partial winding 61 is defined as a W-phase intermediate point Hw.
  • the ends 45, 55, 65 of the phase windings 40, 50, 60 are not in contact with each other, so that compared with the power conversion system 9 of the reference example, The maximum voltage can be reduced. Thereby, the insulating coating of the winding 30 can be thinned.
  • the “first winding” corresponds to the U-phase winding 40.
  • the “second winding” corresponds to the W-phase winding 60.
  • the “third winding” corresponds to the V-phase winding 50.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment except that the arrangement of one end of each phase winding and the winding direction are different.
  • the U-phase winding 40, the V-phase winding 50, and the W-phase winding 60 are configured by lap winding.
  • the slot position and winding direction in which the insertion part 36 in 2nd Embodiment is inserted are demonstrated.
  • the first U-phase partial winding 41 is in the order of A21, H22, A23, H24, A25, H26, G21, F22, G23, F24, G25, F26, ..., C21, B22, C23, B24, C25, B26.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the first U-phase partial winding 41 is wound from the radially outer side to the inner side in the counterclockwise order.
  • the second U-phase partial winding 42 is in the order of A16, B15, A14, B13, A12, B11, C16, D15, C14, D13, C12, D11, ..., G16, H15, G14, H13, G12, H11.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the second U-phase partial winding 42 is wound from the radially inner side to the outer side in the clockwise order.
  • the third U-phase partial winding 43 includes A26, B25, A24, B23, A22, B21, C26, D25, C24, D23, C22, D21,..., G26, H25, G24, H23, G22, H21 in this order.
  • a segment conductor 35 is connected.
  • the third U-phase partial winding 43 is wound from the inside in the radial direction to the outside in the clockwise order.
  • the fourth U-phase partial winding 44 is in the order of A11, H12, A13, H14, A15, H16, G11, F12, G13, F14, G15, F16,..., C11, B12, C13, B14, C15, B16.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the fourth U-phase partial winding 44 is wound from the radially outer side to the inner side in the counterclockwise order.
  • the end E1 of the first U-phase partial winding 41 and the start end S2 of the second U-phase partial winding 42 are connected by a crossover W11.
  • the end E2 of the second U-phase partial winding 42 and the starting end S3 of the third U-phase partial winding 43 are connected by a jumper W12.
  • the end E3 of the third U-phase partial winding 43 and the start end S4 of the fourth U-phase partial winding 44 are connected by a jumper W13.
  • the first V-phase partial winding 51 is in the order of D41, C42, D43, C44, D45, C46, B41, A42, B43, A44, B45, A46, ..., F41, E42, F43, E44, F45, E46. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the first V-phase partial winding 51 is wound from the radially outer side to the inner side in the counterclockwise order.
  • the second V-phase partial winding 52 is in the order of D36, C35, D34, C33, D32, C31, B36, A35, B34, A33, B32, A31, ..., F36, E35, F34, E33, F32, E31. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the second V-phase partial winding 52 is wound from the radially inner side to the outer side in the clockwise order.
  • the third V-phase partial winding 53 is in the order of D46, C45, D44, C43, D42, C41, B46, A45, B44, A43, B42, A41, ..., F46, E45, F44, E43, F42, E41.
  • the twelve segment conductors 35 are connected in this order.
  • the third V-phase partial winding 53 is wound from the radially inner side to the outer side in the clockwise order.
  • the fourth V-phase partial winding 54 is in the order of D31, C32, D33, C34, D35, C36, B31, A32, B33, A34, B35, A36, ..., F31, E32, F33, E34, F35, E36. , Twelve segment conductors 35 are connected.
  • the fourth V-phase partial winding 54 is wound from the radially outer side to the inner side in the counterclockwise order.
  • the end E5 of the first V-phase partial winding 51 and the start end S6 of the second V-phase partial winding 52 are connected by a jumper.
  • the end E6 of the second V-phase partial winding 52 and the start end S7 of the third V-phase partial winding 53 are connected by a jumper.
  • the terminal end E7 of the third V-phase partial winding 53 and the start end S8 of the fourth V-phase partial winding 54 are connected by a jumper.
  • the first W-phase partial winding 61 includes A56, B55, A54, B53, A52, B51, C56, D55, C54, D53, C52, D51,..., G56, H55, G54, H53, G52, H51 in this order.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the first W-phase partial winding 61 is wound from the radially inner side to the outer side in the clockwise order.
  • the second W-phase partial winding 62 is in the order of A66, B65, A64, B63, A62, B61, C66, D65, C64, D63, C62, D61, ..., G66, H65, G64, H63, G62, H61.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the second W-phase partial winding 62 is wound from the radially inner side to the outer side in the clockwise order.
  • the third W-phase partial winding 63 includes A51, H52, A53, H54, A55, H56, G51, F52, G53, F54, G55, F56,..., C51, B52, C53, B54, C55, B56 in this order.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the third W-phase partial winding 63 is wound from the radially outer side to the inner side in the counterclockwise order.
  • the fourth W-phase partial winding 64 is in the order of A61, H62, A63, H64, A65, H66, G51, F62, G63, F64, G65, F66, ..., C61, B62, C63, B64, C65, B66.
  • the segment conductor 35 is connected.
  • the fourth W-phase partial winding 64 is wound from the radially outer side to the inner side in the counterclockwise order.
  • the end E9 of the first W-phase partial winding 61 and the start end S10 of the second W-phase partial winding 62 are connected by a jumper.
  • the end E10 of the second W-phase partial winding 62 and the start end S11 of the third W-phase partial winding 63 are connected by a jumper.
  • the end E11 of the third W-phase partial winding 63 and the start end S12 of the fourth W-phase partial winding 64 are connected by a jumper.
  • a line that divides the slot 22 into two in the circumferential direction of the stator 20 is a dividing line Q.
  • a start end S1 corresponding to one end 45 of the U-phase winding 40 is provided on one side of the dividing line Q.
  • a starting end S9 corresponding to one end 65 of the W-phase winding 60 is provided on the other side of the dividing line Q.
  • a start end S5 corresponding to one end 55 of the V-phase winding 50 is provided between one end 45 of the U-phase winding 40 and one end 65 of the W-phase winding 60 in the circumferential direction of the stator 20.
  • the center of the stator core 21 is O.
  • a line from the center O to one end 45 of the U-phase winding 40 is defined as a U-phase virtual line Iu.
  • a line from the center O to one end 55 of the V-phase winding 50 is defined as a V-phase virtual line Iv.
  • a line from the center O to one end 65 of the W-phase winding 60 is defined as a W-phase imaginary line Iw.
  • the angle formed between the U-phase virtual line Iu and the V-phase virtual line Iv is defined as a first angle ⁇ 1 [°].
  • An angle formed by the W-phase imaginary line Iw and the V-phase imaginary line Iv is defined as a second angle ⁇ 2 [°].
  • the first angle ⁇ 1 is set so as to satisfy the following relational expression (4).
  • the second angle ⁇ 2 is set so as to satisfy the following relational expression (5).
  • Boost converter 96 may be provided between the second inverter unit 80 and the second battery 92 so that the second voltage V2 is larger than the first voltage V1.
  • Boost converter 96 includes a reactor 97, a booster 98, and a smoothing capacitor 99.
  • Boost converter 96 boosts second voltage V2 to generate boosted voltage Vs. The generated boosted voltage Vs is output to the second inverter unit 80.
  • Reactor 97 can store and release electrical energy due to an induced voltage generated with a change in current.
  • Booster unit 98 includes two switching elements 981 and 982 connected in series, and a free wheel diode connected in parallel to each switching element 981 and 982.
  • the smoothing capacitor 99 is connected between the boost converter 96 and the second inverter unit 80 in parallel with the second inverter unit 80, and smoothes the fluctuation of the boost voltage Vs.
  • each phase winding is composed of four partial windings.
  • Each phase winding may be constituted by one winding, or may be constituted by a plurality of partial windings.
  • the number of magnetic poles M is 8
  • the slot multiple k is 2
  • the number of slots is 48.
  • the number of magnetic poles M and the slot multiple k are not limited to this and may be any number.
  • the number of slots can be set as appropriate according to the number of magnetic poles M and the slot multiple k.
  • the number of segment conductors inserted into one slot is 6 or 8.
  • the number of segment conductors inserted into one slot is not limited to six or eight, but may be any number. Moreover, it may replace with a segment conductor and may comprise a coil
  • One end and the other end of each phase winding are taken out from the axial end of the housing. At least one of one end or the other end of each phase winding may be taken out of the housing from a place other than the axial end of the housing.
  • the first inverter unit and the second inverter unit are controlled by PWM control or rectangular wave control.
  • the control method of a 1st inverter part and a 2nd inverter part is not limited.
  • the rotating electrical machine may be applied to a system such as a system of one power source and one inverter.
  • the power conversion system is applied to an electric vehicle. You may apply a power conversion system to vehicle auxiliary machines other than the main machine of an electric vehicle, or another apparatus.
  • One of the first power supply source and the second power supply source may be constituted by an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, or the like. As mentioned above, this indication is not limited to such embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can implement with a various form.

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Abstract

回転電機としてのモータジェネレータ（５）は、ハウジング（１０）、シャフト（１５）、ロータ（１６）、ステータ（２０）を備える。ステータ（２０）は、ステータコア（２１）および３相の巻線を有する。ステータコア（２１）は、周方向に配列された複数のスロットが形成されている。３相の巻線は、ステータコア（２１）に巻回されている。３相に対応する巻線を第１巻線、第２巻線および第３巻線とする。第１巻線の一端は、スロットをステータ（２０）の径方向に２分割する分割線よりもステータ（２０）の径方向外側に設けられている。第２巻線の一端は、分割線よりもステータ（２０）の径方向内側に設けられている。第３巻線の一端は、少なくとも１つのスロットを挟んで、ステータ（２０）の径方向に対して第１巻線の一端と第２巻線の一端との間に設けられている。

Description

回転電機 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年１１月２５日に出願された特許出願番号２０１６－２２８８３５号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、回転電機に関する。
　従来、固定子鉄心のスロットに複数のセグメントコンダクタが挿入され、セグメントコンダクタを溶接等により接合することで固定子巻線を形成するセグメント接合型の電動機が知られている。特許文献１では、端子が接続されている第１周回コイルと径方向で隣接するコイルを、周方向で隣接するコイルよりも中性点側のものとすることで、端子から電圧を印加した瞬間にコイルエンド部において部分放電が発生するのを抑制している。
特開２００８－０３５５８０号公報
　特許文献１では、周回コイルの両端部が接触する。このため、両端部の電圧が高くなるシステムにおいては、両端部に印加される電圧に耐えうる絶縁被膜を形成する必要がある。
　本開示の目的は、巻線間の最大電圧を低減可能な回転電機を提供することにある。
　本開示の回転電機は、ハウジング、シャフト、ロータ、ステータを備える。
　シャフトは、ハウジングに回転可能に支持される。
　ロータは、周方向に配列された複数対の磁極を有し、シャフトと一体に回転する。
　ステータは、ステータコアおよび３相の巻線を有する。
　ステータコアは、周方向に配列された複数のスロットが形成されている。
　３相の巻線は、ステータコアに巻回されている。
　３相に対応する巻線を第１巻線、第２巻線および第３巻線とする。
　第１巻線の一端は、スロットをステータの径方向に２分割する分割線よりもステータの径方向外側に設けられている。
　第２巻線の一端は、分割線よりもステータの径方向内側に設けられている。
　第３巻線の一端は、少なくとも１つのスロットを挟んで、ステータの径方向に対して第１巻線の一端と第２巻線の一端との間に設けられている。
　３相に対応する各巻線の一端が、非接触になる。これにより、第１巻線の中間箇所と第３巻線の一端との電圧、および、第２巻線の中間箇所と第３巻線の一端との電圧、最大電圧となる。各巻線の一端同士の電圧よりも低くなり、回転電機内における接触箇所の最大電圧を低減可能である。また。巻線の絶縁被膜を薄膜化できる。
　もう１つの本開示の回転電機は、上記と同様に、ハウジング、シャフト、ロータ、ステータを備える。
　第１巻線の一端は、スロットをステータの周方向に２分割する分割線よりもステータの一方側に設けられている。
　第２巻線の一端は、分割線よりもステータの他方側に設けられている。
　第３巻線の一端は、ステータの周方向に対して第１巻線の一端と第２巻線の一端との間に設けられている。
　このような構成においても、上記と同様の効果を奏する。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態によるモータジェネレータを示す模式的な断面図であり、 図２は、第１実施形態によるステータを示す斜視図であり、 図３は、第１実施形態によるスロットおよびセグメントコンダクタを示す斜視図であり、 図４は、第１実施形態による４つのセグメントコンダクタが接続された状態を周方向に展開した模式図であり、 図５は、第１実施形態による４つのセグメントコンダクタが接続された状態を示す平面図であり、 図６は、第１実施形態による１つの部分巻線を示す斜視図であり、 図７は、第１実施形態による各相巻線の説明図であり、 図８は、第１実施形態によるモータジェネレータが適用される電力変換システムを説明するための構成図であり、 図９は、第１実施形態による駆動領域の説明図であり、 図１０は、第１実施形態による巻線を説明するための図であり、 図１１Ａは、第１実施形態によるシステム内における電位を説明するための図であり、 図１１Ｂは、参考例のシステム内における電位を説明するための図であり、 図１２は、第２実施形態による巻線を説明するための図であり、 図１３は、第２実施形態による巻線を説明するためのステータコアの断面図であり、 図１４は、他の実施形態によるモータジェネレータが適用される電力変換システムを説明する構成図である。
　以下、回転電機を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
　（第１実施形態）
　第１実施形態の回転電機を図１－図１１に示す。
　図１に示すように、回転電機としてのモータジェネレータ５は、ハウジング１０、シャフト１５、ロータ１６およびステータ２０を備える。
　モータジェネレータ５は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両に適用され、駆動トルクを発生する。
　また、モータジェネレータ５は、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、エンジンや駆動輪等から伝わる運動エネルギーによって発電する発電機としての機能、を有する。本実施形態のモータジェネレータ５は、３相ブラシレスの回転電機である。
　ハウジング１０は、一対のハウジング部材１１、１２が接合されて形成されている。
　ハウジング部材１１、１２は、有底筒状に形成されている。
　ハウジング部材１１の底部には軸受１３が設けられ、ハウジング部材１２の底部には軸受１４が設けられている。
　シャフト１５は、軸受１３、１４を介して、ハウジング１０に回転可能に支持されている。
　ロータ１６は、周方向に配列された複数対の磁極を有し、シャフト１５に固定され、シャフト１５と一体となって回転する。
　ロータ１６は、周方向において磁極が所定間隔で交互となるように、複数個の永久磁石を外周面に有する。永久磁石に代替して、界磁巻線を巻装した巻線界磁式等としてもよい。本実施形態では、磁極数Ｍは８極で、Ｎ極が４つ、Ｓ極が４つとする。
　図２－図６に示すように、ステータ２０は、ロータ１６の径方向外側に設けられている。
　また、ステータ２０は、ステータコア２１および巻線３０を有する。
　ステータコア２１は、複数のコアシートが軸方向に積層されて、ハウジング１０に固定されている。コアシートは、鋼板で形成されている。
　また、ステータコア２１は、複数のスロット２２およびインシュレータ２４を含む。
　スロット２２は、等ピッチで放射状に形成され、巻線３０が巻回されている。
　本実施形態では、ロータ１６の１極あたり、各相につきスロット倍数ｋのスロット２２が形成されている。例えば、スロット倍数ｋ＝２の場合、ステータコア２１には、８［極］×３［相］×２＝４８のスロット２２が形成されている。
　本実施形態では、スロット倍数ｋを２とする。
　１つのスロット２２は、セグメントコンダクタ３５の挿入部３６が径方向に６本挿入可能に、形成されている。
　インシュレータ２４は、スロット２２に設けられ、ステータ２０と巻線３０との間を絶縁する。
　巻線３０は、複数のセグメントコンダクタ３５が電気的に接続されて構成されている。
　図３および図４に示すように、セグメントコンダクタ３５は、絶縁膜が被覆された導体をＵ字形状に折り曲がって形成されている。
　また、セグメントコンダクタ３５は、挿入部３６およびターン部３８を有する。
　挿入部３６は、互いに並行な一対となっている。
　ターン部３８は、挿入部３６の一端を連結する。
　一対の挿入部３６は、ステータコア２１の軸方向における一方の端部である第１端部２１１側から、それぞれ異なるスロット２２に挿入される。このとき、ターン部３８が第１端部２１１側に突出し、第１コイルエンド３１が形成される。
　先端側の挿入部３６は、他の挿入部３６または渡り線と溶接により電気的に接続されている。このとき、ステータ２０の第２端部２１２側にて第２コイルエンド３２が形成される。
　２つのセグメントコンダクタ３５が接続されている箇所を接続部３９とする。なお、セグメントコンダクタ３５同士、または、セグメントコンダクタ３５と渡り線とが電気的に接続されている箇所の絶縁膜は適宜剥離される。
　図４および図５に示すように、４個のセグメントコンダクタ３５が接続されていることによって、巻線３０は、ステータコア２１を１周する。
　図６に示すように、後述する１つの部分巻線は、１２個のセグメントコンダクタ３５を接続して形成される。セグメントコンダクタ３５の配置および巻回方向等の詳細については後述する。
　巻線３０は、Ｕ相巻線４０、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０を有する。本実施形態では、Ｕ相巻線４０、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０が「３相の巻線」に対応する。以下適宜、「各相巻線４０、５０、６０」という。
　図７に示すように、Ｕ相巻線４０、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０は、ｎ個の部分巻線に分割されている。ｎは２以上の整数である。
　本実施形態では、ｎ＝４であり、Ｕ相巻線４０、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０は、それぞれ、４つの部分巻線に分割されている。
　図７および図８に示すように、Ｕ相巻線４０は、第１Ｕ相部分巻線４１、第２Ｕ相部分巻線４２、第３Ｕ相部分巻線４３および第４Ｕ相部分巻線４４を有する。
　Ｕ相巻線４０は、波巻に構成され、Ｕ相部分巻線４１－４４が直列に接続されている。
　Ｕ相巻線４０の一端４５は、第２インバータ部８０に接続され、Ｕ相巻線４０の他端４６は、第１インバータ部７０に接続されている。
　Ｖ相巻線５０は、第１Ｖ相部分巻線５１、第２Ｖ相部分巻線５２、第３Ｖ相部分巻線５３および第４Ｖ相部分巻線５４を有する。
　Ｖ相巻線５０は、波巻に構成され、Ｖ相部分巻線５１－５４が直列に接続されている。
　Ｖ相巻線５０の一端５５は、第２インバータ部８０に接続され、Ｖ相巻線５０の他端５６は、第１インバータ部７０に接続されている。
　Ｗ相巻線６０は、第１Ｗ相部分巻線６１、第２Ｗ相部分巻線６２、第３Ｗ相部分巻線６３および第４Ｗ相部分巻線６４を有する。
　Ｗ相巻線６０は、波巻に構成され、Ｗ相部分巻線６１－６４が直列に接続されている。
　Ｗ相巻線６０の一端６５は、第２インバータ部８０に接続され、Ｗ相巻線６０の他端６６は、第１インバータ部７０に接続されている。
　Ｕ相巻線４０の一端４５は、取出線４７と接続され、Ｕ相巻線４０の他端４６は、取出線４８と接続されている。
　Ｖ相巻線５０の一端５５は、取出線５７と接続され、Ｖ相巻線５０の他端５６は、取出線５８と接続されている。
　Ｗ相巻線６０の一端６５は、取出線６７と接続され、Ｗ相巻線６０の他端６６は、取出線６８と接続されている。
　図１に示すように、取出線４７、４８、５７、５８、６７、６８は、ハウジング１０の軸方向端部から取り出される。
　取出線４７、５７、６７は、スロット２２の径方向内側から取り出される。
　取出線４８、５８、６８は、スロット２２の径方向外側から取り出される。
　なお、図１においては、煩雑になることを避けるため、取出線４７、５７、６７および取出線４８、５８、６８を、それぞれ１本ずつ記載した。
　以下、図８等においては、Ｕ相巻線４０を１つのコイルとして図示している。Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０についても同様である。
　図８に示すように、電力変換システム１は、モータジェネレータ５、第１インバータ部７０および第２インバータ部８０を備える。
　第１インバータ部７０は、３相インバータであり、巻線３０への通電を切り替え可能である。
　また、第１インバータ部７０は、６つのスイッチング素子７１－７６が接続されている。高電位側のスイッチング素子７１と低電位側のスイッチング素子７４との接続点７７に、Ｕ相巻線４０の他端４６が接続されている。高電位側のスイッチング素子７２とスイッチング素子７５との接続点７８に、Ｖ相巻線５０の他端５６が接続されている。高電位側のスイッチング素子７３と低電位側のスイッチング素子７５との接続点７９に、Ｗ相巻線６０の他端６６が接続されている。
　第２インバータ部８０は、３相インバータであり、巻線３０への通電を切り替え可能である。
　また、第２インバータ部８０は、６つのスイッチング素子８１－８６が接続されている。高電位側のスイッチング素子８１と低電位側のスイッチング素子８４との接続点８７には、Ｕ相巻線４０の一端４５が接続されている。高電位側のスイッチング素子８２と低電位側のスイッチング素子８５との接続点８８には、Ｖ相巻線５０の一端５５が接続されている。高電位側のスイッチング素子８３と低電位側のスイッチング素子８６との接続点８９には、Ｗ相巻線６０の一端６５が接続されている。
　本実施形態では、第１インバータ部７０および第２インバータ部８０は、巻線３０の両側に接続されている。
　本実施形態では、スイッチング素子７１－７６、８１－８６は、ＩＧＢＴである。スイッチング素子７１－７６、８１－８６は、ＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタ等であってもよい。以下適宜、高電位側に接続されているスイッチング素子７１－７３、８１－８３を「上アーム素子」、低電位側に接続されているスイッチング素子７４－７６、８４－８６を「下アーム素子」という。
　「第１電力供給源」としての第１バッテリ９１は、充放電可能な直流電源であって、第１インバータ部７０と接続されている。
　また、第１バッテリ９１は、第１インバータ部７０を経由してモータジェネレータ５と電力を授受可能に設けられている。第１バッテリ９１の電圧を第１電圧Ｖ１とする。
　「第２電力供給源」としての第２バッテリ９２は、充放電可能な直流電源であって、第２インバータ部８０と接続されている。
　また、第２バッテリ９２は、第２インバータ部８０を経由してモータジェネレータ５と電力を授受可能に設けられている。第２バッテリ９２の電圧を第２電圧Ｖ２とする。
　第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１以上に設定されている。
　第１実施形態では、Ｖ１＝２００［Ｖ］とし、Ｖ２＝６００［Ｖ］とする。
　第１コンデンサ９３は、第１バッテリ９１と並列に接続されている。
　第１コンデンサ９３は、第１バッテリ９１から第１インバータ部７０へ供給される電流、または、第１インバータ部７０から第１バッテリ９１へ供給される電流を平滑化する。
　第２コンデンサ９４は、第２バッテリ９２と並列に接続されている。
　第２コンデンサ９４は、第２バッテリ９２から第２インバータ部８０へ供給される電流、または、第２インバータ部８０から第２バッテリ９２へ供給される電流を平滑化する。
　制御部９５は、通常のコンピュータとして構成されており、内部には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらを接続するバスライン等が備えられる。
　制御部９５は、スイッチング素子７１－７６、８１－８６のオンオフを制御する制御信号を生成する。
　モータジェネレータ５の駆動モードについて、説明する。
　図９に示すように、本実施形態では、回転数およびトルクが比較的小さい駆動領域Ｒ１において「片側駆動モード」とする。また、本実施形態では、回転数およびトルクが比較的大きい駆動領域Ｒ２において「両側駆動モード」とする。
　片側駆動モードでは、第２インバータ部８０の上アーム素子８１－８３を３相同時オン、下アーム素子８４－８６を３相同時オフにしている。
　これにより、第２インバータ部８０側が中性点化される。また、上アーム素子８１－８３を３相同時オフ、下アーム素子８４－８６を３相同時オンとしても、同様に第２インバータ部８０側が中性点化される。
　また、第１インバータ部７０は、電圧指令に基づく基本波と、三角波等であるキャリア波とに基づいてＰＷＭ制御される。ここで、ＰＷＭ制御は、正弦波ＰＷＭ制御および過変調ＰＷＭ制御を含む。
　正弦波ＰＷＭ制御では、基本波の振幅がキャリア波の振幅以下である。
　過変調ＰＷＭ制御では、基本波の振幅がキャリア波の振幅より大きい。
　このとき、モータジェネレータ５に印加される電圧である駆動電圧は、パルスの高さが第１電圧Ｖ１となる。
　また、第１インバータ部７０の上アーム素子７１－７３を３相同時オン、下アーム素子７４－７６を３相同時オフとすることで第１インバータ部７０側を中性点化し、第２インバータ部８０をＰＷＭ制御してもよい。上アーム素子７１－７３を３相同時オフ、下アーム素子７４－７６を３相同時オンとしても、同様に第１インバータ部７０側が中性点化される。
　このとき、モータジェネレータ５に印加される電圧である駆動電圧は、パルスの高さが第２電圧Ｖ２となる。
　いずれか一方のインバータ部７０、８０を中性点化することで、スイッチング損失を低減できる。また、中性点化されるインバータ部７０、８０、および、３相同時オンされる素子を適宜切り替えることで、特定の素子のオン状態が継続することによる発熱や、素子間の熱損失の偏りを低減できる。
　両側駆動モードでは、第１インバータ部７０および第２インバータ部８０は、ＰＷＭ制御、または、矩形波制御される。
　第１インバータ部７０の駆動に係る基本波を第１基本波とし、第２インバータ部８０の駆動に係る基本波を第２基本波とする。
　ＰＷＭ制御では、第１基本波と第２基本波とは、位相が反転されている。第１基本波と第２基本波とは、位相が１８０［°］ずれている。
　基本波の位相を反転することで、各相にてオンされる素子は、第１インバータ部７０と第２インバータ部８０とで上下反対となる。これにより、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２とを直列に接続した状態に対応する電圧をモータジェネレータ５に印加可能である。なお、第１基本波と第２基本波との位相差は、１８０［°］であるが、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２とを直列に接続した状態に対応する電圧を印加可能な程度のずれは許容される。
　両側駆動モードでは、第１インバータ部７０において、Ｕ相の上アーム素子７１がオン、Ｖ相およびＷ相の下アーム素子７５、７６がオンされる。同時に、第２インバータ部８０において、Ｕ相の下アーム素子８４がオン、Ｖ相およびＷ相の上アーム素子８２、８３がオンされる。
　このとき、駆動電圧は、パルスの高さが第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との和となる。
　従来、固定子鉄心のスロットに複数のセグメントコンダクタを挿入し、セグメントコンダクタを溶接等により接合することで固定子巻線を形成するセグメント接合型の電動機が知られている。特許文献１では、端子が接続されている第１周回コイルと径方向で隣接するコイルを、周方向で隣接するコイルよりも中性点側のものとすることで、端子から電圧を印加した瞬間にコイルエンド部において部分放電が発生するのを抑制している。
　特許文献１では、周回コイルの両端部が接触する。このため、両端部の電圧が高くなるシステムにおいては、両端部に印加される電圧に耐えうる絶縁被膜を形成する必要がある。
　そこで、本実施形態のモータジェネレータ５は、巻線３０間の最大電圧を低減可能にする。
　本実施形態の巻線３０の詳細を図１０に基づいて説明する。
　図１０は、スロット２２に挿入されるセグメントコンダクタ３５の対応する部分巻線を説明するための図である。例えば、Ｕ相スロットの「１」は、第１Ｕ相部分巻線４１を構成することを意味する。
　図１０において、紙面左右方向がステータ２０の周方向であって、紙面右から左に向かう方向が反時計回り方向、紙面左から右に向かう方向が時計回り方向とする。また、紙面上下方向がステータ２０の径方向に対応し、紙面上側が径方向外側、下側が径方向内側に対応する。
　本実施形態では、スロット倍数ｋ＝２であるので、ステータ２０において、１つの磁極に対応する３［相］×２（スロット倍数）＝６つのスロット２２を「領域」とする。
　また、本実施形態では、磁極数Ｍ＝８であるので、領域数は８である。
　Ｕ相巻線４０の最も一端４５側となる挿入部３６が挿入されるスロット２２を含む領域を「領域Ａ」とする。また、領域Ａから時計回りに、領域Ｂ、領域Ｃ・・・とし、領域Ａから反時計回りに、領域Ｈ、領域Ｇ・・・とする。
　各領域内におけるスロット番号を時計回り方向に１～６とする。
　各スロット２２内における位置を表す周番号を、径方向外側から１～６とする。
　図中において、スロット番号および周番号は、丸印を付した番号で記載する。
　以下、挿入部３６が挿入される箇所を、領域、スロット番号、周番号の順で表すこととし、具体的には、Ｕ相巻線４０の最も一端４５となる挿入部３６が挿入される箇所を「Ａ２１」と表す。
　また、図中において、Ｕ相巻線４０を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入されるスロット２２を太線で記載する。また、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入されるスロット２２を細線で記載する。
　図１０において、セグメントコンダクタ３５を実線で示し、渡り線を破線で示す。
　丸印で記載した箇所は、Ｕ相巻線４０の一端４５または他端４６、Ｖ相巻線５０の一端５５または他端５６、および、Ｗ相巻線６０の一端６５または他端６６、であることを意味する。
　三角印で記載した箇所は、渡り線にて接続されている箇所であることを意味する。
　各Ｕ相部分巻線４１－４４の一端４５側の端部をＳ１－Ｓ４とする。
　各Ｕ相部分巻線４１－４４の他端４６側の端部をＥ１－Ｅ４とする。
　始端Ｓ１がＵ相巻線４０の一端４５に対応し、終端Ｅ４がＵ相巻線４０の他端４６に対応する。
　各Ｖ相部分巻線５１－５４の一端５５側の端部をＳ５－Ｓ８とする。
　各Ｖ相部分巻線５１－５４の他端５６側の端部をＥ５－Ｅ８とする。
　始端Ｓ５がＶ相巻線５０の一端５５に対応し、終端Ｅ８がＶ相巻線５０の他端５６に対応する。
　各Ｗ相部分巻線６１－６４の一端６５側の端部をＳ９－Ｓ１２とする。
　各Ｗ相部分巻線６１－６４の他端６６側の端部をＥ９－Ｅ１２とする。
　始端Ｓ９がＷ相巻線６０の一端６５に対応し、終端Ｅ１２がＷ相巻線６０の他端６６に対応する。
　図１０に示すように、領域Ａにおいて、Ａ１スロットに、第２Ｕ相部分巻線４２および第４Ｕ相部分巻線４４を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入される。
　Ａ２スロットに、第１Ｕ相部分巻線４１および第３Ｕ相部分巻線４３を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入される。
　Ａ３スロットに、第２Ｖ相部分巻線５２および第４Ｖ相部分巻線５４を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入される。
　Ａ４スロットに、第１Ｖ相部分巻線５１および第３Ｖ相部分巻線５３を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入される。
　Ａ５スロットに、第１Ｗ相部分巻線６１および第３Ｗ相部分巻線６３を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入される。
　Ａ６スロットに、第２Ｗ相部分巻線６２および第４Ｗ相部分巻線６４を構成するセグメントコンダクタ３５が挿入される。
　他の領域においても同様である。
　Ｕ相巻線４０の最も一端４５側となるセグメントコンダクタ３５は、一方の挿入部３６がＡ２１に挿入され、他方の挿入部３６がＨ２２に挿入されるように、スロット２２に挿入される。
　Ｕ相巻線４０の一端４５側から２番目のセグメントコンダクタ３５は、一方の挿入部３６がＧ２１に挿入され、他方の挿入部３６がＦ２２に挿入されるように、スロット２２に挿入される。
　第１実施形態では、挿入部３６は、隣接する磁極に対応する領域のスロット番号が同じであって径方向における位置が１つずれた箇所に挿入される。
　また、Ｕ相巻線４０の最も一端４５側のセグメントコンダクタ３５と２番目のセグメントコンダクタ３５とは、Ｂ２２に挿入された挿入部３６とＣ２１に挿入された挿入部３６とを溶接等により接続することで、接続されている。
　第１実施形態では、異なるセグメントコンダクタ３５を電気的に接続していくことで、巻線３０を構成する。
　以下、挿入部３６が挿入されるスロット位置および巻回方向を説明する。
　第１Ｕ相部分巻線４１は、Ａ２１、Ｈ２２、Ｇ２１、Ｆ２２、Ｅ２１、Ｄ２２、Ｃ２１、Ｂ２２、Ａ２３、Ｈ２４、・・・、Ｃ２３、Ｂ２４、Ａ２５、Ｈ２６、・・・、Ｃ２５、Ｂ２６の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第１Ｕ相部分巻線４１は、反時計回りに巻回され、径方向外側から内側に向かって、巻回されている。
　第２Ｕ相部分巻線４２は、Ａ１６、Ｈ１５、Ｇ１６、Ｆ１５、Ｅ１６、Ｄ１５、Ｃ１６、Ｂ１５、Ａ１４、Ｈ１３、・・・、Ｃ１４、Ｂ１３、Ａ１２、Ｈ１１、・・・、Ｃ１２、Ｂ１１の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第２Ｕ相部分巻線４２は、反時計回りに巻回され、径方向内側から外側に向かって、巻回されている。
　第３Ｕ相部分巻線４３は、Ａ２６、Ｈ２５、Ｇ２６、Ｆ２５、Ｅ２６、Ｄ２５、Ｃ２６、Ｂ２５、Ａ２４、Ｈ２３、・・・、Ｃ２４、Ｂ２３、Ａ２２、Ｈ２１、・・・、Ｃ２２、Ｂ２１の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第３Ｕ相部分巻線４３は、反時計回りに巻回され、径方向内側から外側に向かって、巻回されている。
　第４Ｕ相部分巻線４４は、Ａ１１、Ｈ１２、Ｇ１１、Ｆ１２、Ｅ１１、Ｄ１２、Ｃ１１、Ｂ１２、Ａ１３、Ｈ１４、・・・、Ｃ１３、Ｂ１４、Ａ１５、Ｈ１６、・・・、Ｃ１５、Ｂ１６の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第４Ｕ相部分巻線４４は、反時計回りに巻回され、径方向外側から内側に向かって、巻回されている。
　第１Ｕ相部分巻線４１の終端Ｅ１と、第２Ｕ相部分巻線４２の始端Ｓ２とは、渡り線Ｗ１１により接続されている。第２Ｕ相部分巻線４２の終端Ｅ２と、第３Ｕ相部分巻線４３の始端Ｓ３とは、渡り線Ｗ１２により接続されている。第３Ｕ相部分巻線４３の終端Ｅ３と、第４Ｕ相部分巻線４４の始端Ｓ４とは、渡り線Ｗ１３により接続されている。
　第１Ｖ相部分巻線５１は、Ｄ４３、Ｃ４４、Ｂ４３、Ａ４４、Ｈ４３、Ｇ４４、Ｆ４３、Ｅ４４、Ｄ４５、Ｃ４６、・・・、Ｆ４５、Ｅ４６、Ｄ４１、Ｃ４２、・・・、Ｆ４１、Ｅ４２の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第１Ｖ相部分巻線５１は、反時計回りに巻回されている。
　第２Ｖ相部分巻線５２は、Ｄ３４、Ｃ３３、Ｂ３４、Ａ３３、Ｈ３４、Ｇ３３、Ｆ３４、Ｅ３３、Ｄ３２、Ｃ３１、・・・、Ｆ３２、Ｅ３１、Ｄ３６、Ｃ３５、・・・、Ｆ３６、Ｅ３５の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第２Ｖ相部分巻線５２は、反時計回りに巻回されている。
　第３Ｖ相部分巻線５３は、Ｄ４４、Ｃ４３、Ｂ４４、Ａ４３、Ｈ４４、Ｇ４３、Ｆ４４、Ｅ４３、Ｄ４２、Ｃ４１、・・・、Ｆ４２、Ｅ４１、Ｄ４６、Ｃ４５、・・・、Ｆ４６、Ｅ４５の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第３Ｖ相部分巻線５３は、反時計回りに巻回されている。
　第４Ｖ相部分巻線５４は、Ｄ３３、Ｃ３４、Ｂ３３、Ａ３４、Ｈ３３、Ｇ３４、Ｆ３３、Ｅ３４、Ｄ３５、Ｃ３６、・・・、Ｆ３５、Ｅ３６、Ｄ３１、Ｃ３２、・・・、Ｆ３１、Ｅ３２の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第４Ｖ相部分巻線５４は、反時計回りに巻回されている。
　第１Ｖ相部分巻線５１の終端Ｅ５と、第２Ｖ相部分巻線５２の始端Ｓ６とは、渡り線により接続されている。第２Ｖ相部分巻線５２の終端Ｅ６と、第３Ｖ相部分巻線５３の始端Ｓ７とは、渡り線により接続されている。第３Ｖ相部分巻線５３の終端Ｅ７と、第４Ｖ相部分巻線５４の始端Ｓ８とは、渡り線Ｗより接続されている。
　第１Ｗ相部分巻線６１は、Ａ５６、Ｈ５５、Ｇ５６、Ｆ５５、Ｅ５６、Ｄ５５、Ｃ５６、Ｂ５５、Ａ５４、Ｈ５３、・・・、Ｃ５４、Ｂ５３、Ａ５２、Ｈ５１、・・・、Ｃ５２、Ｂ５１の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第１Ｗ相部分巻線６１は、反時計回りに径方向外側から内側に巻回されている。
　第２Ｗ相部分巻線６２は、Ａ６６、Ｈ６５、Ｇ６６、Ｆ６５、Ｅ６６、Ｄ６５、Ｃ６６、Ｂ６５、Ａ６４、Ｈ６３、・・・、Ｃ６４、Ｂ６３、Ａ６２、Ｈ６１、・・・、Ｃ６２、Ｂ６１の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第２Ｗ相部分巻線６２は、反時計回りに径方向内側から外側に巻回されている。
　第３Ｗ相部分巻線６３は、Ａ５１、Ｈ５２、Ｇ５１、Ｆ５２、Ｅ５１、Ｄ５２、Ｃ５１、Ｂ５２、Ａ５３、Ｈ５４、・・・、Ｃ５３、Ｂ５４、Ａ５５、Ｈ５６、・・・、Ｃ５５、Ｂ５６の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第３Ｗ相部分巻線６３は、反時計回りに径方向外側から内側に巻回されている。
　第４Ｗ相部分巻線６４は、Ａ６１、Ｈ６２、Ｇ６１、Ｆ６２、Ｅ６１、Ｄ６２、Ｃ６１、Ｂ６２、Ａ６３、Ｈ６４、・・・、Ｃ６３、Ｂ６４、Ａ６５、Ｈ６６、・・・、Ｃ６５、Ｂ６６の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第４Ｗ相部分巻線６４は、反時計回りに径方向外側から内側に巻回されている。
　第１Ｗ相部分巻線６１の終端Ｅ９と、第２Ｗ相部分巻線６２の始端Ｓ１０とは、渡り線により接続されている。第２Ｗ相部分巻線６２の終端Ｅ１０と、第３Ｗ相部分巻線６３の始端Ｓ１１とは、渡り線により接続されている。第３Ｗ相部分巻線６３の終端Ｅ１１と、第４Ｗ相部分巻線６４の始端Ｓ１２とは、渡り線により接続されている。図中において、煩雑さを避けるため、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０の渡り線を省略する。また、第１実施形態の巻回方向は、反時計回りの一方向に巻回されている。なお、巻回方向は、反時計回りに限らず、時計回りとしてもよい。
　第１実施形態では、Ｕ相巻線４０の一端４５に対応する始端Ｓ１がスロット２２をステータ２０の径方向に２分割する分割線Ｐよりも径方向外側に設けられている。
　また、Ｗ相巻線６０の一端６５に対応する始端Ｓ９が分割線Ｐよりも径方向内側に設けられている。
　さらに、Ｖ相巻線５０の一端５５に対応する始端Ｓ５が、少なくとも１つのスロット２２を挟んで、ステータ２０の径方向に対して、Ｕ相巻線４０の一端４５とＷ相巻線６０の一端６５との間に設けられている。
　ここで、両側駆動モータにおいて、スイッチング状態のときの電圧分布を図１１に示す。図１１において、第１インバータ部７０、第２インバータ部８０、第１コンデンサ９３、第２コンデンサ９４および制御部９５の記載を省略する。また、巻線３０、９３０の各箇所における電位、および、巻線３０、９３０が絶縁被膜を介して接触する箇所の電位を破線で示す。
　図１１Ｂに示すように、参考例としての電力変換システム９は、バッテリ９１０、９２０および巻線９３０を備える。バッテリ９１０の電圧を２００Ｖとし、バッテリ９２０の電圧を６００Ｖとし、バッテリ９２０の電圧は、バッテリ９１０の電圧よりも高く設定されている。
　バッテリ９１０は、巻線９３０の一方側に設けられており、バッテリ９２０は、巻線９３０の他方側に設けられている。
　巻線９３０では、Ｕ相巻線９４０、Ｖ相巻線９５０およびＷ相巻線９６０の一側を接続して中性点９７０としている。また、各巻線９３０の一端は、接触している。
　電力変換システム９において、バッテリ９１０、９２０の電圧を巻線９３０に印加する場合、電力変換システム９における最大電圧が相関電圧Ｖｉ（参考例では６００Ｖ）となる。このため、巻線９３０に、サージ電圧分を考慮した絶縁皮膜を設ける必要がある。
　一方、本実施形態の電力変換システム１において、巻線３０の耐圧を下げることができ、絶縁皮膜を薄膜化できる。
　本実施形態の電力変換システム１において、第１バッテリ９１の負極側を電位０［Ｖ］とすると、スイッチング状態のときのＤＣ成分の電圧分布は、図１１Ａに示すようになる。
　他の２相とオンされる素子の上下が異なる１相の両端電圧Ｖｂおよび相関電圧Ｖｉは、以下の式（１）、（２）で表される。両側駆動モードの場合における最大電圧箇所は、Ｕ相巻線４０、Ｖ相巻線５０またはＷ相巻線６０の両端電圧Ｖｂとなる。本実施形態では、両端電圧Ｖｂは、約５３３Ｖである。
　また、図１１に示すように、各相において、接触可能性のある箇所の電圧である相内電圧Ｖｃは、式（３）で表される。なお、式（３）のｎは、各相巻線４０、５０、６０の分割数である。本実施形態では、分割数ｎ＝４である。
　　　Ｖｂ＝（Ｖ１＋Ｖ２）×（２／３）　　・・・（１）
　　　Ｖｉ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２　　　　　　・・・（２）
　　　Ｖｃ＝Ｖｂ×（ｎ－１）／ｎ　　　　　・・・（３）
　第１実施形態では、Ｕ相巻線４０の一端４５が分割線Ｐよりも径方向外側に設けられており、Ｗ相巻線６０の一端６５が分割線Ｐよりも径方向内側に設けられている。
　また、Ｖ相巻線５０の一端５５が、少なくとも１つのスロット２２を挟んで、Ｕ相巻線４０の一端４５とＷ相巻線６０の一端６５との間に設けられている。
　これにより、Ｕ相巻線４０の一端４５、Ｖ相巻線５０の一端５５およびＷ相巻線６０の一端６５は確実に非接触となる。
　第１Ｕ相部分巻線４１の中間点をＵ相中間点Ｈｕとする。
　Ｕ相中間点Ｈｕは、分割数ｎ＝４を２倍した数の８でＵ相巻線４０を等分割した箇所である。
　第１Ｗ相部分巻線６１の中間点をＷ相中間点Ｈｗとする。
　Ｗ相中間点Ｈｗは、分割数ｎ＝４を２倍した数の８でＷ相巻線６０を等分割した箇所である。
　このとき、Ｕ相中間点ＨｕとＶ相巻線５０の一端５５が接触する箇所が最大電圧箇所となる。また、Ｗ相中間点ＨｗとＶ相巻線５０の一端５５が接触する箇所が最大電圧箇所となる。この最大電圧箇所の電圧は、５３３Ｖである。
　第１実施形態では、各相巻線４０、５０、６０の一端４５、５５、６５が非接触になることによって、参考例の電力変換システム９と比較して、モータジェネレータ５内における接触箇所の最大電圧を低減可能である。これにより、巻線３０の絶縁被膜を薄膜化できる。なお、「第１巻線」は、Ｕ相巻線４０に相当する。「第２巻線」は、Ｗ相巻線６０に相当する。「第３巻線」は、Ｖ相巻線５０に相当する。
　（第２実施形態）
　第２実施形態では、各相巻線の一端の配置および巻回方向が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
　第２実施形態では、Ｕ相巻線４０、Ｖ相巻線５０およびＷ相巻線６０は、重ね巻にて、構成されている。
　以下、図１２を参照して、第２実施形態における挿入部３６が挿入されるスロット位置および巻回方向を説明する。
　第１Ｕ相部分巻線４１は、Ａ２１、Ｈ２２、Ａ２３、Ｈ２４、Ａ２５、Ｈ２６、Ｇ２１、Ｆ２２、Ｇ２３、Ｆ２４、Ｇ２５、Ｆ２６、・・・、Ｃ２１、Ｂ２２、Ｃ２３、Ｂ２４、Ｃ２５、Ｂ２６の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第１Ｕ相部分巻線４１は、反時計回りの順番で、径方向外側から内側に巻回されている。
　第２Ｕ相部分巻線４２は、Ａ１６、Ｂ１５、Ａ１４、Ｂ１３、Ａ１２、Ｂ１１、Ｃ１６、Ｄ１５、Ｃ１４、Ｄ１３、Ｃ１２、Ｄ１１、・・・、Ｇ１６、Ｈ１５、Ｇ１４、Ｈ１３、Ｇ１２、Ｈ１１の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第２Ｕ相部分巻線４２は、時計回りの順番で、径方向内側から外側に巻回されている。
　第３Ｕ相部分巻線４３は、Ａ２６、Ｂ２５、Ａ２４、Ｂ２３、Ａ２２、Ｂ２１、Ｃ２６、Ｄ２５、Ｃ２４、Ｄ２３、Ｃ２２、Ｄ２１、・・・、Ｇ２６、Ｈ２５、Ｇ２４、Ｈ２３、Ｇ２２、Ｈ２１の順にセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第３Ｕ相部分巻線４３は、時計回りの順番で、径方向内側から外側に巻回されている。
　第４Ｕ相部分巻線４４は、Ａ１１、Ｈ１２、Ａ１３、Ｈ１４、Ａ１５、Ｈ１６、Ｇ１１、Ｆ１２、Ｇ１３、Ｆ１４、Ｇ１５、Ｆ１６、・・・、Ｃ１１、Ｂ１２、Ｃ１３、Ｂ１４、Ｃ１５、Ｂ１６の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第４Ｕ相部分巻線４４は、反時計回りの順番で、径方向外側から内側に巻回されている。
　第１Ｕ相部分巻線４１の終端Ｅ１と、第２Ｕ相部分巻線４２の始端Ｓ２とは、渡り線Ｗ１１により接続されている。第２Ｕ相部分巻線４２の終端Ｅ２と、第３Ｕ相部分巻線４３の始端Ｓ３とは、渡り線Ｗ１２により接続されている。第３Ｕ相部分巻線４３の終端Ｅ３と、第４Ｕ相部分巻線４４の始端Ｓ４とは、渡り線Ｗ１３により接続されている。
　第１Ｖ相部分巻線５１は、Ｄ４１、Ｃ４２、Ｄ４３、Ｃ４４、Ｄ４５、Ｃ４６、Ｂ４１、Ａ４２、Ｂ４３、Ａ４４、Ｂ４５、Ａ４６、・・・、Ｆ４１、Ｅ４２、Ｆ４３、Ｅ４４、Ｆ４５、Ｅ４６の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第１Ｖ相部分巻線５１は、反時計回りの順番で、径方向外側から内側に巻回されている。
　第２Ｖ相部分巻線５２は、Ｄ３６、Ｃ３５、Ｄ３４、Ｃ３３、Ｄ３２、Ｃ３１、Ｂ３６、Ａ３５、Ｂ３４、Ａ３３、Ｂ３２、Ａ３１、・・・、Ｆ３６、Ｅ３５、Ｆ３４、Ｅ３３、Ｆ３２、Ｅ３１の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第２Ｖ相部分巻線５２は、時計回りの順番で、径方向内側から外側に巻回されている。
　第３Ｖ相部分巻線５３は、Ｄ４６、Ｃ４５、Ｄ４４、Ｃ４３、Ｄ４２、Ｃ４１、Ｂ４６、Ａ４５、Ｂ４４、Ａ４３、Ｂ４２、Ａ４１、・・・、Ｆ４６、Ｅ４５、Ｆ４４、Ｅ４３、Ｆ４２、Ｅ４１の順に、の順に１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第３Ｖ相部分巻線５３は、時計回りの順番で、に径方向内側から外側に巻回されている。
　第４Ｖ相部分巻線５４は、Ｄ３１、Ｃ３２、Ｄ３３、Ｃ３４、Ｄ３５、Ｃ３６、Ｂ３１、Ａ３２、Ｂ３３、Ａ３４、Ｂ３５、Ａ３６、・・・、Ｆ３１、Ｅ３２、Ｆ３３、Ｅ３４、Ｆ３５、Ｅ３６の順に、１２個のセグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第４Ｖ相部分巻線５４は、反時計回りの順番で、径方向外側から内側に巻回されている。
　第１Ｖ相部分巻線５１の終端Ｅ５と、第２Ｖ相部分巻線５２の始端Ｓ６とは、渡り線により接続されている。第２Ｖ相部分巻線５２の終端Ｅ６と、第３Ｖ相部分巻線５３の始端Ｓ７とは、渡り線により接続されている。第３Ｖ相部分巻線５３の終端Ｅ７と、第４Ｖ相部分巻線５４の始端Ｓ８とは、渡り線により接続されている。
　第１Ｗ相部分巻線６１は、Ａ５６、Ｂ５５、Ａ５４、Ｂ５３、Ａ５２、Ｂ５１、Ｃ５６、Ｄ５５、Ｃ５４、Ｄ５３、Ｃ５２、Ｄ５１、・・・、Ｇ５６、Ｈ５５、Ｇ５４、Ｈ５３、Ｇ５２、Ｈ５１の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第１Ｗ相部分巻線６１は、時計回りの順番で、径方向内側から外側に巻回されている。
　第２Ｗ相部分巻線６２は、Ａ６６、Ｂ６５、Ａ６４、Ｂ６３、Ａ６２、Ｂ６１、Ｃ６６、Ｄ６５、Ｃ６４、Ｄ６３、Ｃ６２、Ｄ６１、・・・、Ｇ６６、Ｈ６５、Ｇ６４、Ｈ６３、Ｇ６２、Ｈ６１の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第２Ｗ相部分巻線６２は、時計回りの順番で、径方向内側から外側に巻回されている。
　第３Ｗ相部分巻線６３は、Ａ５１、Ｈ５２、Ａ５３、Ｈ５４、Ａ５５、Ｈ５６、Ｇ５１、Ｆ５２、Ｇ５３、Ｆ５４、Ｇ５５、Ｆ５６、・・・、Ｃ５１、Ｂ５２、Ｃ５３、Ｂ５４、Ｃ５５、Ｂ５６の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第３Ｗ相部分巻線６３は、反時計回りの順番で、径方向外側から内側に巻回されている。
　第４Ｗ相部分巻線６４は、Ａ６１、Ｈ６２、Ａ６３、Ｈ６４、Ａ６５、Ｈ６６、Ｇ５１、Ｆ６２、Ｇ６３、Ｆ６４、Ｇ６５、Ｆ６６、・・・、Ｃ６１、Ｂ６２、Ｃ６３、Ｂ６４、Ｃ６５、Ｂ６６の順に、セグメントコンダクタ３５が接続されている。
　第４Ｗ相部分巻線６４は、反時計回りの順番で、径方向外側から内側に巻回されている。
　第１Ｗ相部分巻線６１の終端Ｅ９と、第２Ｗ相部分巻線６２の始端Ｓ１０とは、渡り線により接続されている。第２Ｗ相部分巻線６２の終端Ｅ１０と、第３Ｗ相部分巻線６３の始端Ｓ１１とは、渡り線により接続されている。第３Ｗ相部分巻線６３の終端Ｅ１１と、第４Ｗ相部分巻線６４の始端Ｓ１２とは、渡り線により接続されている。
　スロット２２をステータ２０の周方向に２分割する線を分割線Ｑとする。
　第２実施形態では、Ｕ相巻線４０の一端４５に対応する始端Ｓ１が分割線Ｑよりも一方側に設けられている。
　また、Ｗ相巻線６０の一端６５に対応する始端Ｓ９が分割線Ｑよりも他方側に設けられている。
　さらに、Ｖ相巻線５０の一端５５に対応する始端Ｓ５が、ステータ２０の周方向において、Ｕ相巻線４０の一端４５とＷ相巻線６０の一端６５との間に設けられている。
　図１３に示すように、ステータコア２１の中心をＯとする。中心ＯからＵ相巻線４０の一端４５までの線をＵ相仮想線Ｉｕとする。中心ＯからＶ相巻線５０の一端５５までの線をＶ相仮想線Ｉｖとする。中心ＯからＷ相巻線６０の一端６５までの線をＷ相仮想線Ｉｗとする。
　Ｕ相仮想線ＩｕとＶ相仮想線Ｉｖとのなす角度を第１角度θ１［°］とする。Ｗ相仮想線ＩｗとＶ相仮想線Ｉｖとのなす角度を第２角度θ２［°］とする。
　第１角度θ１が以下関係式（４）を満たすように、設定されている。または、第２角度θ２が以下関係式（５）を満たすように、設定されている。第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
　　　θ１≧３６０÷Ｍ×２　　　　　・・・（４）
　　　θ２≧３６０÷Ｍ×２　　　　　・・・（５）
　（他の実施形態）
（ｉ）図１４に示すように、第２インバータ部８０と第２バッテリ９２との間に昇圧コンバータ９６を設けて、第２電圧Ｖ２が第１電圧Ｖ１よりも大きくしてもよい。
　昇圧コンバータ９６は、リアクトル９７、昇圧部９８および平滑コンデンサ９９を含む。
　昇圧コンバータ９６は、第２電圧Ｖ２を昇圧し、昇圧電圧Ｖｓを生成する。生成された昇圧電圧Ｖｓが第２インバータ部８０に出力される。
　リアクトル９７は、電流の変化に伴って発生する誘起電圧による電気エネルギーを蓄積および放出可能である。
　昇圧部９８は、直列に接続された２つのスイッチング素子９８１、９８２および各スイッチング素子９８１、９８２に対して並列に接続された還流ダイオードを含む。
　平滑コンデンサ９９は、昇圧コンバータ９６および第２インバータ部８０の間に、第２インバータ部８０と並列に接続され、昇圧電圧Ｖｓの変動を平滑する。
（ｉｉ）本実施形態では、各相巻線は、４個の部分巻線から構成されている。各相巻線を１つの巻線により構成してもよいし、複数の部分巻線から構成してもよい。
（ｉｉｉ）本実施形態では、磁極数Ｍが８、スロット倍数ｋが２であって、スロット数が４８である。磁極数Ｍおよびスロット倍数ｋは、これに限らずいくつとしてもよい。また、スロット数は、磁極数Ｍおよびスロット倍数ｋに応じ、適宜設定可能である。
（ｉｖ）１つのスロットに挿入されるセグメントコンダクタ数は６または８である。１つのスロットに挿入されるセグメントコンダクタ数は、６または８に限らず、いくつとしてもよい。また、セグメントコンダクタに替えて、一般的な断面が円形状である導線を巻回することで巻線を構成してもよい。
（ｖ）各相巻線の一端および他端は、ハウジングの軸方向端部から取り出される。各相巻線の一端または他端の少なくとも一方は、ハウジングの軸方向端部以外の箇所からハウジングの外部に取り出してもよい。
（ｖｉ）第１インバータ部および第２インバータ部は、ＰＷＭ制御あるいは矩形波制御により制御される。第１インバータ部および第２インバータ部の制御方法は、限定されない。
（ｖｉｉ）回転電機は、例えば、１電源１インバータのシステム等のシステムに適用してもよい。
（ｖｉｉｉ）電力変換システムは、電動車両に適用される。電動車両の主機以外の車両補機や他の装置に電力変換システムを適用してもよい。
（ｉｘ）第１電力供給源または第２電力供給源の一方を電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等により構成してもよい。
　以上、本開示はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
　本開示は、実施形態に基づき記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (10)

  1. 　ハウジング（１０）と、
    　前記ハウジングに回転可能に支持されるシャフト（１５）と、
    　周方向に配列された複数対の磁極を有し、前記シャフトと一体に回転するロータ（１６）と、
    　周方向に配列された複数のスロット（２２）が形成されるステータコア（２１）および前記ステータコアに巻回される３相の巻線（３０）を有するステータ（２０）と、
    　を備え、
    　３相に対応する前記巻線を第１巻線（４０）、第２巻線（６０）および第３巻線（５０）とすると、
    　前記第１巻線の一端（４５）は、前記スロットを前記ステータの径方向に２分割する分割線（Ｐ）よりも前記ステータの径方向外側に設けられ、
    　前記第２巻線の一端（６５）は、前記分割線よりも前記ステータの径方向内側に設けられ、
    　前記第３巻線の一端（５５）は、少なくとも１つの前記スロットを挟んで、前記ステータの径方向に対して前記第１巻線の一端と前記第２巻線の一端との間に設けられている回転電機。
  2. 　２以上の整数をｎとし、
    　前記巻線は、直列に接続されたｎ個の部分巻線（４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４、６１、６２、６３、６４）で構成され、
    　最も前記巻線の一端側の前記部分巻線を第１部分巻線（４１、５１、６１）、最も前記巻線の他端側の前記部分巻線を第ｎ部分巻線（４４、５４、６４）とすると、
    　前記第１部分巻線および前記第ｎ部分巻線は、前記ステータの軸方向の同一側からみて反時計回り、または、時計回りの一方向に巻回されている請求項１の回転電機。
  3. 　前記第１巻線の他端（４６）、前記第２巻線の一端（６６）および前記第３巻線の他端（５６）は、第１インバータ部（７０）を経由して第１電力供給源（９１）と接続され、
    　前記第１巻線の一端、前記第２巻線の一端および前記第３巻線の一端は、第２インバータ部（８０）を経由して第２電力供給源（９２）と接続されている請求項１または２に記載の回転電機。
  4. 　前記第２電力供給源の電圧（Ｖ２）は、前記第１電力供給源の電圧（Ｖ１）よりも大きい請求項３に記載の回転電機。
  5. 　ハウジング（１０）と、
    　前記ハウジングに回転可能に支持されるシャフト（１５）と、
    　周方向に配列された複数対の磁極を有し、前記シャフトと一体に回転するロータ（１６）と、
    　周方向に配列された複数のスロット（２２）が形成されるステータコア（２１）および前記ステータコアに巻回される巻線（３０）を有するステータ（２０）と、
    　を備え、
    　３相に対応する前記巻線を第１巻線（４０）、第２巻線（６０）および第３巻線（５０）とすると、
    　前記第１巻線の一端（４５）は、前記スロットを前記ステータの周方向に２分割する分割線（Ｑ）よりも前記ステータの一方側に設けられ、
    　前記第２巻線の一端（６５）は、前記分割線よりも前記ステータの他方側に設けられ、
    　前記第３巻線の一端（５５）は、前記ステータの周方向に対して前記第１巻線の一端と前記第２巻線の一端との間に設けられている回転電機。
  6. 　前記磁極の数をＭとし、
    　前記ステータコアの中心（Ｏ）から前記第１巻線の一端までの線（Ｉｕ）と前記ステータコアの中心から前記第３巻線の一端までの線（Ｉｖ）とでなす角度をθ１［°］とすると、
    　θ１は、以下関係式（１）が成り立つように、設定されている請求項５に記載の回転電機。
    　　　θ１≧３６０÷Ｍ×２　　　　　・・・（１）
  7. 　前記磁極の数をＭとし、
    　前記ステータコアの中心（Ｏ）から前記第２巻線の一端までの線（Ｉｗ）と前記ステータコアの中心から前記第３巻線の一端までの線（Ｉｖ）とでなす角度をθ２［°］とすると、
    　θ２は、以下関係式（２）が成り立つように、設定されている請求項５または６に記載の回転電機。
    　　　θ２≧３６０÷Ｍ×２　　　　　・・・（２）
  8. 　２以上の整数をｎとし、
    　前記巻線は、直列に接続されたｎ個の部分巻線（４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４、６１、６２、６３、６４）で構成され、
    　前記巻線の最も一端側の前記部分巻線を第１部分巻線（４１、５１、６１）、前記巻線の最も他端側の前記部分巻線を第ｎ部分巻線（４４、５４、６４）とすると、
    　前記第１部分巻線および前記第ｎ部分巻線は、前記ステータコアの周方向に対し反時計回りまたは時計回りの順に、前記ステータコアの径方向外側から径方向内側、または、前記ステータコアの径方向内側から径方向外側に向かって巻回されている請求項５から７のいずれか一項に記載の回転電機。
  9. 　前記第１巻線の他端（４６）、前記第２巻線の一端（６６）および前記第３巻線の他端（５６）は、第１インバータ部（７０）を経由して第１電力供給源（９１）と接続され、
    　前記第１巻線の一端、前記第２巻線の一端および前記第３巻線の一端は、第２インバータ部（８０）を経由して第２電力供給源（９２）と接続されている請求項５から８のいずれか一項に記載の回転電機。
  10. 　前記第２電力供給源の電圧（Ｖ２）は、前記第１電力供給源の電圧（Ｖ１）よりも大きい請求項９に記載の回転電機。
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