WO2023120148A1 - ステータ - Google Patents

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WO2023120148A1
WO2023120148A1 PCT/JP2022/044814 JP2022044814W WO2023120148A1 WO 2023120148 A1 WO2023120148 A1 WO 2023120148A1 JP 2022044814 W JP2022044814 W JP 2022044814W WO 2023120148 A1 WO2023120148 A1 WO 2023120148A1
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winding
state
core wire
stator
switching
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幹三 石原
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to stators.
  • Patent Document 1 discloses a stator core having a plurality of slots and a stator winding wound around the stator core.
  • the stator winding has a plurality of phase windings each having a first winding and a second winding.
  • the first winding and the second winding are arranged in the same slot. In the stator winding, the connection state of the first winding and the second winding is switched.
  • Patent Document 1 does not take into consideration the amount of heat generated by the first and second windings whose connection state is switched.
  • the present disclosure provides a technique that facilitates reducing the amount of heat generated by the second winding of the first winding and the second winding whose connection state is switched.
  • the stator of the present disclosure is A stator comprising a stator core and a coil, wherein the connection state of the coil is switched,
  • the stator core has a plurality of slots and a plurality of teeth arranged alternately in a ring,
  • the coil has a plurality of phase windings having at least a first winding and a second winding wound around the teeth, and the connection state of the first winding and the second winding is switched.
  • the first winding has a first insertion portion passing through the slot
  • the second winding has a second insertion portion passing through the slot through which the first insertion portion passes, Both the first insertion portion and the second insertion portion are arranged in the same slot
  • the first insertion portion has a first core wire and a first covering portion that covers the first core wire
  • the second insertion portion has a second core wire and a second covering portion that covers the second core wire, The thickness of the second covering portion is smaller than the thickness of the first covering portion.
  • FIG. 1 is a perspective view of the stator core of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a circuit diagram schematically illustrating an in-vehicle system including the stator of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the correspondence between the state of each switching unit and the windings to be energized in the switching device for the AC motor.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a first switching state of the AC motor switching device shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a second switching state of the AC motor switching device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the stator showing a state in which the first insertion portion and the second insertion portion are arranged in the same slot.
  • a stator including a stator core and a coil, wherein the connection state of the coil is switched,
  • the stator core has a plurality of slots and a plurality of teeth arranged alternately in a ring,
  • the coil has a plurality of phase windings having at least a first winding and a second winding wound around the teeth, and the connection state of the first winding and the second winding is switched.
  • the first winding has a first insertion portion passing through the slot
  • the second winding has a second insertion portion passing through the slot through which the first insertion portion passes, Both the first insertion portion and the second insertion portion are arranged in the same slot
  • the first insertion portion has a first core wire and a first covering portion that covers the first core wire
  • the second insertion portion has a second core wire and a second covering portion that covers the second core wire, The thickness of the second covering portion is smaller than the thickness of the first covering portion. Stator.
  • the stator since the thickness of the second covering portion is smaller than the thickness of the first covering portion, it is easy to reduce the amount of heat generated by the second winding.
  • the first winding has a plurality of the first insertion portions passing through the slot;
  • the second winding has a plurality of second insertion portions passing through the slots through which the plurality of first insertion portions pass;
  • the stator even if the thickness of the second covering portion is small, the thickness of the first covering portion adjacent to the second covering portion is large. and the second core wire.
  • the second cross-sectional area of the cut surface when the second core wire is cut in the planar direction orthogonal to the extending direction of the second core wire is the first cross-sectional area in the planar direction orthogonal to the extending direction of the first core wire.
  • the second cross-sectional area of the second core wire is larger than the first cross-sectional area of the first core wire. Therefore, it is easy to reduce the electric resistance value of the second core wire, and it is easy to reduce power loss (so-called copper loss) and heat generation in the second core wire. Moreover, in the stator, since the thickness of the second covering portion is smaller than the thickness of the first covering portion, an increase in the cross-sectional area of the second insertion portion is suppressed while increasing the second cross-sectional area of the second core wire. be able to.
  • the coil switches between a first energized state in which both the first winding and the second winding are energized, and a second energized state in which only the second winding is energized [1]
  • the stator according to any one of [3] to [3].
  • stator it is easy to reduce the amount of heat generated in the second energized state of the coil, so it is easy to reduce the total amount of heat generated in the first energized state and the second energized state of the coil.
  • the stator 40 of the first embodiment is a part of the AC motor 4 (see FIG. 2) for a vehicle.
  • the AC motor 4 is a three-phase AC motor.
  • the AC motor 4 is, for example, a three-phase driving motor that generates driving force for rotationally driving wheels provided on the vehicle.
  • the stator 40 has an annular shape (specifically, an annular shape).
  • the radial direction of the stator 40 will be referred to as the radial direction
  • the axial direction of the stator 40 will be referred to as the axial direction
  • the circumferential direction of the stator 40 will be referred to as the circumferential direction.
  • a rotor (not shown) is arranged radially inward of the inner peripheral surface of the stator 40 .
  • the stator 40 includes a stator core 41, coils 42, and an insulating member 43, as shown in FIG.
  • the stator core 41 has a yoke portion 51 and teeth portions 52, as shown in FIG.
  • the yoke portion 51 has an annular shape (specifically, an annular shape).
  • a plurality of teeth portions 52 are provided.
  • the tooth portions 52 are arranged in a ring along the inner peripheral surface of the yoke portion 51 .
  • Each tooth portion 52 is spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • Each tooth portion 52 protrudes radially inward (the side where the rotor is arranged in the radial direction) from the inner peripheral surface of the yoke portion 51 .
  • Each tooth portion 52 has a wall shape along the radial direction and the axial direction.
  • two adjacent tooth portions 52 form slots 55 .
  • the slots 55 axially pass through the stator core 41 .
  • the slots 55 are open on both axial surfaces and the radial inner peripheral surface of the stator core 41 .
  • a plurality of slots 55 are provided.
  • the slots 55 are arranged in a ring.
  • the coil 42 passes through the slot 55 and is wound around the tooth portion 52 .
  • the insulating member 43 is, for example, insulating paper.
  • the insulating member 43 is disposed within the slot 55 and surrounds the outer periphery of the coil 42 passing through the slot 55, as shown in FIG.
  • the insulating member 43 insulates the coil 42 from the stator core 41 .
  • the coil 42 has multi-phase (specifically, three-phase) windings 71, 72, and 73, as shown in FIG.
  • the windings 71, 72, 73 are wound around the teeth 52 (see FIG. 1).
  • Winding 71 is also referred to as U-phase winding 71 .
  • the winding 72 is also referred to as the V-phase winding 72 .
  • the winding 73 is also called the W-phase winding 73 .
  • the coil 42 is a so-called Y-connected three-phase coil.
  • a U-phase (first phase) winding 71, a V-phase (second phase) winding 72, and a W-phase (third phase) winding 73 can be connected at a short-circuit portion 90 that can be a neutral point. .
  • each phase winding has a first winding 71A and a second winding 71B, and each phase has a first winding 71A and a second winding 71B. connected in series.
  • the U-phase (first phase) winding 71 has a first winding 71A and a second winding 71B, and the first winding 71A and the second winding 71B are connected in series.
  • the V-phase (second phase) winding 72 has a first winding 72A and a second winding 72B, and the first winding 72A and the second winding 72B are connected in series.
  • the W-phase (third-phase) winding 73 has a first winding 73A and a second winding 73B, and the first winding 73A and the second winding 73B are connected in series.
  • the coil 42 has a plurality of phase windings (specifically, three phases) having the first winding 71A and the second winding 71B wound around the teeth 52 .
  • the connection state of the first winding 71A and the second winding 71B is switched.
  • the following description relates to an example in which the connection state is switched when the coil 42 is applied to the in-vehicle system 1 shown in FIG.
  • the in-vehicle system 1 is a system mounted on a vehicle.
  • the in-vehicle system 1 has the AC motor 4 and the motor driving device 2 described above.
  • the motor drive device 2 is a device that drives the AC motor 4 based on the power supplied from the pair of power paths 81 and 82 .
  • a pair of power paths 81 and 82 are conductive paths through which DC power based on power from a battery (eg, high-voltage battery) (not shown) is transmitted.
  • the power path 81 is a power path on the high potential side.
  • the power path 82 is the power path on the low potential side. For example, a constant DC voltage may be applied between the pair of power paths 81 and 82 .
  • the motor drive device 2 is also a device that controls the operation of the AC motor 4 .
  • the motor drive device 2 has an inverter 6 , three conducting paths (a U-phase conducting path 61 , a V-phase conducting path 62 , and a W-phase conducting path 63 ), and a switching device 10 .
  • the inverter 6 is an inverter circuit that outputs U-phase, V-phase, and W-phase three-phase AC power.
  • the three-phase AC power output from the inverter 6 is supplied to the AC motor 4 through three conducting paths (a U-phase conducting path 61, a V-phase conducting path 62, and a W-phase conducting path 63). 4 is used for rotational driving.
  • Inverter 6 has switching elements 6A, 6C, 6E functioning as upper arm elements and switching elements 6B, 6D, 6F functioning as lower arm elements.
  • Each of the switching elements 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F is composed of, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a freewheeling diode.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the switching elements 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, and 6F receive on/off signals (for example, PWM (pulse width modulation) signals) to repeat on and off operations, thereby generating three-phase AC power. generate.
  • On/off control of the switching elements 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, and 6F is performed, for example, by an electronic control unit (eg, an in-vehicle ECU (Electronic Control Unit), etc.) not shown.
  • the method by which the electronic control unit controls the inverter 6 is, for example, a three-phase modulation method using a PWM signal.
  • the electronic control unit controls the inverter 6 as long as it can drive the AC motor 4. For example, various methods such as known V/f control and known vector control can be adopted. .
  • the U-phase switch pair is composed of a switching element 6A that is an upper arm element and a switching element 6B that is a lower arm element.
  • the V-phase switch pair is composed of a switching element 6C as an upper arm element and a switching element 6D as a lower arm element.
  • the W-phase switch pair is composed of a switching element 6E as an upper arm element and a switching element 6F as a lower arm element.
  • the U-phase conductive path 61 is a conductive path between the switching elements 6A and 6B and the U-phase winding 71 .
  • the U-phase conducting path 61 has a conducting path 61A and a conducting path 61B.
  • Conductive path 61A is a conductive path between switching elements 6A and 6B and switch 21A.
  • One end of the conductive path 61A is electrically connected to the conductive path between the switching elements 6A and 6B.
  • the other end of the conductive path 61A is electrically connected to one end of the switch 21A.
  • Conductive path 61B is electrically connected to the other end of switch 21A and end portion 81A, which is one end of U-phase winding 71 .
  • the V-phase conductive path 62 is a conductive path between the switching elements 6C, 6D and the V-phase winding 72.
  • the V-phase conducting path 62 has a conducting path 62A and a conducting path 62B.
  • Conductive path 62A is a conductive path between switching elements 6C and 6D and switch 21B.
  • One end of the conductive path 62A is electrically connected to the conductive path between the switching elements 6C and 6D.
  • the other end of the conductive path 62A is electrically connected to one end of the switch 21B.
  • Conductive path 62B is electrically connected to the other end of switch 21B and end portion 82A, which is one end of V-phase winding 72 .
  • the W-phase conductive path 63 is a conductive path between the switching elements 6E and 6F and the W-phase winding 73.
  • the W-phase conductive path 63 has a conductive path 63A and a conductive path 63B.
  • Conductive path 63A is a conductive path between switching elements 6E and 6F and switch 21C.
  • One end of the conductive path 63A is electrically connected to the conductive path between the switching elements 6E and 6F.
  • the other end of the conductive path 63A is electrically connected to one end of the switch 21C.
  • Conductive path 63B is electrically connected to the other end of switch 21C and end portion 83A, which is one end of W-phase winding 73 .
  • the end 81B is the other end of the first winding 71A.
  • the end portion 81B is electrically connected to the end portion 81C, which is one end of the second winding 71B, and is short-circuited to the end portion 81C.
  • the end portion 82B is the other end of the first winding 72A.
  • the end portion 82B is electrically connected to the end portion 82C, which is one end of the second winding 72B, and is short-circuited to the end portion 82C.
  • the end portion 83B is the other end of the first winding 73A.
  • the end portion 83B is electrically connected to the end portion 83C, which is one end of the second winding 73B, and is short-circuited to the end portion 83C.
  • the end portion 81D is the other end of the second winding 71B.
  • the end portion 82D is the other end of the second winding 72B.
  • the end portion 83D is the other end of the second winding 73B.
  • the end portion 81D, the end portion 82D, and the end portion 83D are electrically connected to the short-circuit portion 90 and short-circuited to each other via the short-circuit portion 90 .
  • the switching device 10 is a device that switches the connection state of the coil 42 .
  • the switching device 10 has a switching section 20 and a control section 30 .
  • the control unit 30 is a device that controls the switching unit 20 .
  • the control unit 30 may be, for example, an electronic control device such as an in-vehicle ECU, or an information processing device having an MPU (Micro-Processing Unit) or the like.
  • the control unit 30 controls on/off of each switch that configures the switching unit 20 .
  • the controller 30 can output an ON signal and an OFF signal to each of the switches 21A, 21B, 21C, 22A, 22B, 22C.
  • the switching unit 20 is a device that switches the connection state of the windings 71, 72, 73 of multiple phases.
  • the switching section 20 has a first switching section 21 and a second switching section 22 .
  • the first switching unit 21 switches between a first short-circuited state and a first released state.
  • the second switching unit 22 switches between a second short circuit state and a second release state.
  • the first switching section 21 has switches 21A, 21B, and 21C.
  • Each of the switches 21A, 21B, 21C may be composed of one or more semiconductor switch elements (for example, FET (Field Effect Transistor), IGBT, etc.), or may be composed of one or more mechanical relays. .
  • the first short-circuit state is a state in which the switches 21A, 21B, and 21C are all turned on.
  • switch 21A When the switch 21A is on, current can flow bi-directionally through the switch 21A.
  • switch 21B When switch 21B is on, current can flow bidirectionally through switch 21B.
  • switch 21C When the switch 21C is on, current can flow bidirectionally through the switch 21C. That is, in the first short-circuit state, the end portion 81A, which is one end of the U-phase first winding 71A, and the conductive path 61A (first conductive path) are short-circuited, and one end of the V-phase first winding 72A is short-circuited.
  • the end portion 82A and the conductive path 62A are short-circuited, and the end portion 83A, which is one end of the W-phase first winding 73A, and the conductive path 63A (third conductive path) are short-circuited. .
  • the first release state is a state in which the switches 21A, 21B, and 21C are all turned off.
  • the switch 21A When the switch 21A is in the OFF state, the switch 21A cuts off bidirectional energization.
  • the switch 21B When the switch 21B is in the OFF state, the switch 21B cuts off bidirectional energization.
  • the switch 21C When the switch 21C is in the OFF state, the switch 21C cuts off bidirectional energization. That is, the first release state is a state in which the short circuit between the end portion 81A and the conductive path 61A is released, the short circuit between the end portion 82A and the conductive path 62A is released, and the short circuit between the end portion 83A and the conductive path 63A is released.
  • the second switching section 22 has switches 22A, 22B, and 22C.
  • Each of the switches 22A, 22B, 22C may be composed of one or more semiconductor switch elements (for example, FET, IGBT, etc.), or may be composed of one or more mechanical relays.
  • a second short-circuit state is a state in which the switches 22A, 22B, and 22C are all turned on.
  • switch 22A When switch 22A is in the ON state, current can flow bi-directionally through switch 22A.
  • switch 22B When switch 22B is in the ON state, current can flow bi-directionally through switch 22B.
  • switch 22C When switch 22C is in the ON state, current can flow bi-directionally through switch 22C. That is, the second short-circuit state is a state in which the end portion 81C and the conductive path 61A are short-circuited, the end portion 82C and the conductive path 62A are short-circuited, and the end portion 83C and the conductive path 63A are short-circuited.
  • the second release state is a state in which the switches 22A, 22B, and 22C are all turned off.
  • the switch 22A cuts off bidirectional energization.
  • the switch 22B cuts off bidirectional energization.
  • the switch 22C cuts off bidirectional energization. That is, the second release state is a state in which the short circuit between the end portion 81C and the conductive path 61A is released, the short circuit between the end portion 82C and the conductive path 62A is released, and the short circuit between the end portion 83C and the conductive path 63A is released.
  • the switching unit 20 switches the coil 42 between a first energized state, a second energized state, and a non-energized state.
  • the first energized state is a state in which the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B of the coil 42 are all energized.
  • the second energized state is a state in which only the first windings 71A, 72A, 73A of the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B are energized.
  • the non-energized state is a state in which none of the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B are energized.
  • the switching unit 20 switches among a first switching state, a second switching state, and a third switching state.
  • the coil 42 switches to the first energized state.
  • the switching unit 20 switches to the second switching state, the coil 42 switches to the second energized state.
  • the switching unit 20 switches to the third switching state, the coil 42 switches to the non-energized state.
  • the control unit 30 controls the switching unit 20 to switch the switching unit 20 to any one of the first switching state, the second switching state, and the third switching state.
  • the first switching state is a state in which the first switching section 21 is in the short-circuited state (first short-circuited state) and the second switching section 22 is in the released state (second released state).
  • the windings to be energized are the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B. That is, the first switching state is a state in which energization control is allowed for any of the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B in the multi-phase windings 71, 72, 73. is. As shown in FIG.
  • each of the switches 21A, 21B, and 21C in the first switching state, each of the switches 21A, 21B, and 21C is turned on, each of the switches 22A, 22B, and 22C is turned off, and the short circuit portion 90 becomes the neutral point. Therefore, the series-connected first winding 71A and second winding 71B as a whole function as U-phase windings, and a driving current flows through them. The entire second winding 72B functions as a V-phase winding and a driving current flows through them. drive current flows through them.
  • the second switching state is a state in which the first switching section 21 is in the released state (first released state) and the second switching section 22 is in the short-circuited state (second short-circuited state).
  • the windings to be energized are the second windings 71B, 72B, and 73B. That is, the second switching state permits the energization control of the second windings 71B, 72B, and 73B among the windings 71, 72, and 73 of the plurality of phases, and interrupts the energization control of the first windings 71A, 72A, and 73A. is in a state to As shown in FIG.
  • switches 22A, 22B, and 22C are each turned on, switches 21A, 21B, and 21C are each turned off, and short-circuit portion 90 becomes a neutral point. Therefore, a driving current flows through each of the second windings 71B, 72B and 73B, and no driving current flows through each of the first windings 71A, 72A and 73A.
  • the third switching state is a state in which the first switching unit 21 is in the released state (first released state) and the second switching unit 22 is in the released state (second released state).
  • no drive current flows through any of the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B.
  • the control unit 30 controls the switching unit 20 to switch to one of the above states.
  • the control unit 30 brings the switching unit 20 into the first switching state by bringing the first switching unit 21 into the first short-circuit state and the second switching unit 22 into the second release state.
  • the in-vehicle system 1 can be used by supplying power to both the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B in each phase.
  • the control unit 30 puts the first switching unit 21 in the first released state and the second switching unit 22 in the second short-circuit state, thereby placing the switching unit 20 in the second switching state.
  • the in-vehicle system 1 can be used to selectively supply power only to the second windings 71B, 72B, 73B in each phase.
  • the control unit 30 sets the first switching unit 21 to the first released state and the second switching unit 22 to the second released state when a third condition different from the first condition and the second condition is established. 20 is the third switching state.
  • the in-vehicle system 1 can stop power supply to the first windings 71A, 72A, 73A and the second windings 71B, 72B, 73B in each phase.
  • the first condition, the second condition, and the third condition may be different conditions.
  • the first winding 74A has a first insertion portion 75A passing through the slot 55.
  • the second winding 74B has a second insertion portion 75B that passes through the slot 55 through which the first insertion portion 75A passes.
  • the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B are axially inserted into the slot 55 .
  • the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B are rectangular wires, and the cross section cut in a plane direction perpendicular to the extending direction (axial direction) of the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B has a rectangular shape. It has a shape. Both the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B are arranged in the same slot 55 .
  • a plurality of first insertion portions 75A and a plurality of second insertion portions 75B are arranged in the same slot 55 .
  • the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B are arranged side by side along the radial direction.
  • the first insertion portions 75A and the second insertion portions 75B are alternately arranged side by side.
  • the outer peripheries of the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B arranged in the same slot 55 are surrounded by the insulating member 43 and insulated from the stator core 41 .
  • the first insertion portion 75A has a first core wire 76A and a first covering portion 77A that covers the first core wire 76A.
  • the first core wire 76A has conductivity.
  • the first core wire 76A is made of copper or a copper alloy, for example.
  • the shape of the cut surface obtained by cutting the first core wire 76A in the direction orthogonal to the extending direction of the first core wire 76A is rectangular.
  • the first covering portion 77A has insulating properties.
  • the second insertion portion 75B has a second core wire 76B and a second covering portion 77B that covers the second core wire 76B.
  • the second core wire 76B has conductivity.
  • the second core wire 76B is made of copper or copper alloy, for example.
  • the shape of the cut surface obtained by cutting the second core wire 76B in the direction orthogonal to the extending direction of the second core wire 76B is rectangular.
  • the second covering portion 77B has insulating properties.
  • the electrical resistivity of the first core wire 76A is the same as that of the second core wire 76B.
  • the first core wire 76A is made of the same raw material as the second core wire 76B.
  • the second cross-sectional area of the cut surface when the second core wire 76B is cut in the planar direction orthogonal to the extending direction of the second core wire 76B is the first core wire 76A cut in the planar direction orthogonal to the extending direction of the first core wire 76A. larger than the first cross-sectional area of the cut surface when
  • WA1 be the width of the first core wire 76A in the direction in which the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B are arranged
  • WB1 be the width of the second core wire 76B
  • WA2 be the width of the first core wire 76A in a direction orthogonal to the direction in which the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B are arranged and orthogonal to the direction in which the first insertion portion 75A and the second insertion portion 75B extend.
  • WB2 be the width of the core wire 76B. In this case, WA2 is greater than WA1. Also, WB2 is larger than WB1. WB1 is greater than WA1. WB2 is greater than WA2.
  • the thermal conductivity of the first covering portion 77A is the same as the thermal conductivity of the second covering portion 77B.
  • the dielectric constant of the first covering portion 77A is the same as that of the second covering portion 77B.
  • the first covering portion 77A is made of the same raw material as the second covering portion 77B.
  • the first covering portion 77A and the second covering portion 77B have, for example, a resin matrix and air bubbles dispersed in the resin matrix.
  • Resin matrices include, for example, polyimides and polyethersulfones.
  • the thickness D2 of the second covering portion 77B is smaller than the thickness D1 of the first covering portion 77A.
  • Example of Effect As described above, in the stator 40, since the thickness D2 of the second covering portion 77B is smaller than the thickness D1 of the first covering portion 77A, power loss and heat generation in the second covering portion 77B are suppressed. It is easy to reduce power loss and heat generation in the second winding 74B.
  • the same electric power is supplied to the first core wire 76A and the second core wire 76B only by making at least one of the thermal conductivity and the raw material the same between the first coating portion 77A and the second coating portion 77B.
  • the power loss and heat generation in the second covering portion 77B when supplied can be made lower than the power loss and heat generation in the first covering portion 77A.
  • the first insertion portions 75A and the second insertion portions 75B are alternately arranged in the same slot 55. As shown in FIG. Therefore, according to the stator 40, even if the thickness D2 of the second covering portion 77B is small, the thickness D1 of the first covering portion 77A adjacent to the second covering portion 77B is large. It is easy to secure insulation between the first core wire 76A and the second core wire 76B while suppressing the height D2.
  • the second cross-sectional area of the second core wire 76B is larger than the first cross-sectional area of the first core wire 76A. Therefore, it is easy to reduce the electric resistance value of the second core wire 76B, and it is easy to reduce power loss (so-called copper loss) and heat generation in the second core wire 76B. For example, just by making at least one of the electrical resistance and the raw material the same for the first core wire 76A and the second core wire 76B, as in the present embodiment, the electrical resistance of the second core wire 76B becomes lower. Power loss (so-called copper loss) and heat generation in the two-core wire 76B are lower. Moreover, in the stator 40, the thickness D2 of the second covering portion 77B is smaller than the thickness D1 of the first covering portion 77A. can be suppressed.
  • the coil 42 switches between a first energized state in which both the first winding 74A and the second winding 74B are energized, and a second energized state in which only the second winding 74B is energized. Therefore, according to the stator 40, it is easy to reduce the power loss and the amount of heat generated in the second energized state of the coil 42. It is easy to achieve reduction and reduction of calorific value.
  • the coating of the first winding 74A and the second winding 74B can be achieved simply by making at least one of the thermal conductivity and raw material of the first coating 77A and the second coating 77B the same.
  • the switching device 10 has the control unit 30 in the above embodiment, the switching device does not have to have the control unit 30 .
  • the switching device is configured only by the switching unit 20 described above, and this switching device (specifically, the switching unit 20) receives an instruction from an external device (for example, a device having the same function as the control unit 30 described above). It may be configured to receive and perform the switching operation.
  • each phase winding is divided into two, but each phase winding may be divided into three or more.

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Abstract

ステータ（４０）は、ステータコア（４１）とコイル（４２）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。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。同一のスロット（５５）内に第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。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被覆部（７７Ｂ）の厚さ（Ｄ２）は、第１被覆部（７７Ａ）の厚さ（Ｄ１）よりも小さい。

Description

ステータ
　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巻線の発熱量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巻線及び第２巻線のうち第２巻線の発熱量の低減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相巻線を複数相有し、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被覆部の厚さは、前記第１被覆部の厚さよりも小さい。
　本開示によれば、接続状態が切り替わる第１巻線及び第２巻線のうち第２巻線の発熱量の低減を図りやすい。
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。
［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相巻線を複数相有し、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被覆部の厚さは、前記第１被覆部の厚さよりも小さい
　ステータ。
　上記ステータによれば、第２被覆部の厚さが第１被覆部の厚さよりも小さいため、第２巻線の発熱量の低減を図りやすい。
　〔２〕前記第１巻線は、前記スロット内を通る複数の前記第１挿通部を有し、
　前記第２巻線は、複数の前記第１挿通部が通る前記スロット内を通る複数の前記第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挿通部が径方向に交互に並んで配置されている〔１〕に記載のステータ。
　上記ステータによれば、第２被覆部の厚さが小さくても、第２被覆部に隣接する第１被覆部の厚さが大きいため、第２被覆部の厚さを抑えつつも第１芯線と第２芯線との間の絶縁性を確保しやすい。
　〔３〕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〔１〕又は〔２〕に記載のステータ。
　上記ステータは、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。このため、第２芯線の電気抵抗値の低下を図りやすく、第２芯線での電力損失（いわゆる銅損）及び発熱の低下を図りやすい。しかも、上記ステータは、第２被覆部の厚さが第１被覆部の厚さよりも小さいため、第２芯線の第２断面積を大きくしつつも、第２挿通部の断面積の増大を抑えることができる。
　〔４〕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〕から〔３〕のいずれか１つに記載のステータ。
　上記ステータによれば、コイルの第２通電状態での発熱量の低減を図りやすいため、コイルの第１通電状態と第２通電状態の合算での発熱量の低減を図りやすい。
　＜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、絶縁部材４３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。
　絶縁部材４３は、例えば絶縁紙である。絶縁部材４３は、図６に示されるように、スロット５５内に配置され、スロット５５内を通るコイル４２の外周を囲む。絶縁部材４３は、コイル４２をステータコア４１から絶縁させる。
　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、複数の第１挿通部７５Ａ及び複数の第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。第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂは、交互に並んで配置されている。同一のスロット５５内に配置される第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂの外周は、絶縁部材４３によって囲まれており、ステータコア４１から絶縁されている。
　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よりも大きい。
　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よりも小さい。
　６．効果の例
　以上のように、ステータ４０は、第２被覆部７７Ｂの厚さＤ２が第１被覆部７７Ａの厚さＤ１よりも小さいため、第２被覆部７７Ｂでの電力損失及び発熱量を抑えやすく、第２巻線７４Ｂでの電力損失の低減及び発熱量の低減を図りやすい。例えば、本実施形態のように、第１被覆部７７Ａと第２被覆部７７Ｂで熱伝導率及び原料のうち少なくとも一方を同じにするだけで、第１芯線７６Ａと第２芯線７６Ｂに同じ電力が供給されたときの第２被覆部７７Ｂでの電力損失及び発熱量を、第１被覆部７７Ａでの電力損失及び発熱量よりも低くすることができる。
　更に、ステータ４０は、同一のスロット５５内に第１挿通部７５Ａ及び第２挿通部７５Ｂが交互に並んで配置されている。したがって、ステータ４０によれば、第２被覆部７７Ｂの厚さＤ２が小さくても、第２被覆部７７Ｂに隣接する第１被覆部７７Ａの厚さＤ１が大きいため、第２被覆部７７Ｂの厚さＤ２を抑えつつも第１芯線７６Ａと第２芯線７６Ｂとの絶縁性を確保しやすい。
　更に、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。このため、第２芯線７６Ｂの電気抵抗値の低下を図りやすく、第２芯線７６Ｂでの電力損失（いわゆる銅損）及び発熱の低下を図りやすい。例えば、本実施形態のように、第１芯線７６Ａと第２芯線７６Ｂで電気抵抗値及び原料のうち少なくとも一方を同じにするだけで、第２芯線７６Ｂの電気抵抗値の方が低くなり、第２芯線７６Ｂでの電力損失（いわゆる銅損）及び発熱の方が低くなる。しかも、ステータ４０は、第２被覆部７７Ｂの厚さＤ２が第１被覆部７７Ａの厚さＤ１よりも小さいため、第２芯線７６Ｂを太くしつつも、第２挿通部７５Ｂの太さの増大を抑えることができる。
　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減及び発熱量の低減を図りやすいため、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減及び発熱量の低減を図りやすい。例えば、本実施形態のように、第１被覆部７７Ａと第２被覆部７７Ｂの熱伝導率及び原料のうち少なくとも一方を同じにするだけで、第１巻線７４Ａと第２巻線７４Ｂの被覆部の厚さが同じである構成と比較して、コイル４２の第１通電状態での電力損失及び発熱量を増加させることなく、第２通電状態での電力損失及び発熱量を低減させることができる。このため、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及び発熱量を低減させることができる。
　＜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。
　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、請求の範囲によって示された範囲内又は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
４３…絶縁部材
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
Ｄ１…第１被覆部の厚さ
Ｄ２…第２被覆部の厚さ

Claims (4)

  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相巻線を複数相有し、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被覆部の厚さは、前記第１被覆部の厚さよりも小さい
    　ステータ。
  2. 　前記第１巻線は、前記スロット内を通る複数の前記第１挿通部を有し、
    　前記第２巻線は、複数の前記第１挿通部が通る前記スロット内を通る複数の前記第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挿通部が径方向に交互に並んで配置されている請求項１に記載のステータ。
  3. 　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請求項１又は請求項２に記載のステータ。
  4. 　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又は請求項２に記載のステータ。
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