WO2023139995A1 - ステータ - Google Patents

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WO2023139995A1
WO2023139995A1 PCT/JP2022/046573 JP2022046573W WO2023139995A1 WO 2023139995 A1 WO2023139995 A1 WO 2023139995A1 JP 2022046573 W JP2022046573 W JP 2022046573W WO 2023139995 A1 WO2023139995 A1 WO 2023139995A1
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WO
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core wire
stator
cross
thickness
winding
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PCT/JP2022/046573
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Inventor
慎太郎 森野
康 田村
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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    • 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
    • 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
    • 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 an electric motor including a stator.
  • This electric motor includes a stator core having a plurality of slots arranged in a circumferential direction, and stator windings that are accommodated in the slots and wound around the stator core.
  • a conductor wire (core wire) forming the stator winding is a rectangular wire with a rectangular cross section.
  • stator in order to increase the maximum torque of the electric motor, it is necessary to increase the maximum current flowing through the stator windings, and it is effective to increase the cross-sectional area of the core wires of the stator windings.
  • increasing the width and thickness of the core wire to increase the cross-sectional area of the core wire tends to increase the size of the stator.
  • the present disclosure provides a technology capable of facilitating an increase in the cross-sectional area of the core wire while suppressing increases in the width and thickness of the core wire.
  • the stator of the present disclosure is A stator used in an AC motor for a vehicle, comprising a stator core and a coil wound around the stator core, The coil has a rectangular core wire and a covering portion covering the core wire, The corner R of the cross section of the core wire is 0.10 mm or more and less than 0.27 mm.
  • FIG. 1 is a perspective view of the stator core of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which windings are arranged in slots.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically illustrating an in-vehicle system including the stator of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of a winding of a comparative example.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the windings of the first embodiment.
  • FIG. 4C is a graph showing the relationship between the maximum torque and the maximum rotation speed of the AC motor using the coil of the comparative example.
  • FIG. 4D is a graph showing the relationship between the maximum torque and the maximum rotation speed of the AC motor in which the coil of the first embodiment is used.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of a winding of a comparative example.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the windings of the first embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of a winding of a comparative example.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the windings of the second embodiment.
  • FIG. 5C is a graph showing the relationship between the maximum torque and the maximum rotation speed of the AC motor using the coil of the comparative example.
  • FIG. 5D is a graph showing the relationship between the maximum torque and the maximum rotation speed of the AC motor using the coil of the second embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of a winding of a comparative example.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the windings of the third embodiment.
  • FIG. 6C is a graph showing the relationship between the maximum torque and the maximum rotation speed of the AC motor using the coil of the comparative example.
  • FIG. 6D is a graph showing the relationship between the maximum torque and the maximum rotation speed of the AC motor using the coil of the third embodiment.
  • a stator used in an AC motor for a vehicle comprising a stator core and a coil wound around the stator core,
  • the coil has a rectangular core wire and a covering portion covering the core wire,
  • the stator wherein the cross section of the core wire has an angle R of 0.10 mm or more and less than 0.27 mm.
  • This stator has a smaller angle R than a conventional configuration (for example, a configuration where the angle R is 0.50 mm), so it is possible to increase the cross-sectional area of the core wire while suppressing increases in the width and thickness of the core wire.
  • the cross section of the core wire is a cut surface obtained by cutting the core wire in a direction orthogonal to the extending direction of the core wire.
  • the corner R of the cross section of the core wire is the radius of a circle along the corner R of the cross section of the core wire.
  • the thickness of the covering portion means the thickness of the film thickness of the covering portion.
  • the stator 40 of the first embodiment is a part of the AC motor 4 (see FIG. 3) 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 stator 40 is applied to the in-vehicle system 1 shown in FIG.
  • the vehicle-mounted system 1 is a system mounted on a vehicle.
  • the in-vehicle system 1 has an inverter 6 and three conducting paths (a U-phase conducting path 61, a V-phase conducting path 62, and a W-phase conducting path 63).
  • 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 via three conductive paths (a U-phase conductive path 61, a V-phase conductive path 62, and a W-phase conductive path 63), and is used to rotationally drive the AC motor 4.
  • 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 to generate three-phase AC power.
  • ON/OFF signals for example, PWM (Pulse Width Modulation) signals
  • 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 may control 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 V-phase conductive path 62 is a conductive path between the switching elements 6C and 6D and the 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 .
  • a pair of power paths 64 and 65 are connected to the inverter 6 .
  • a battery (not shown) is connected to the power paths 64 and 65 .
  • the output voltage when the battery is fully charged is, for example, 400V to 1200V.
  • the upper limit of the voltage applied to the power paths 64, 65 is 400V to 1200V.
  • Inverter 6 generates a three-phase AC voltage based on the output voltage of the battery.
  • Coil Configuration Coil 42 has windings 71, 72 and 73 as described above.
  • the windings 71, 72, and 73 are hereinafter referred to as windings 80 without distinction.
  • the winding 80 has a core wire 81 and a covering portion 82 that covers the outer circumference of the core wire 81, as shown in FIG.
  • the core wire 81 and the covering portion 82 are inserted into the slot 55 and at least partially arranged in the slot 55 .
  • the core wire 81 has a rectangular wire shape.
  • the core wire 81 has a rectangular cross section.
  • the core wire 81 has conductivity.
  • the core wire 81 is made of copper or copper alloy, for example.
  • the covering portion 82 has insulating properties.
  • the covering portion 82 has, for example, a resin matrix and air bubbles dispersed in the resin matrix.
  • Resin matrices include, for example, polyimides and polyethersulfones.
  • the corner R of the cross section of the core wire 81 is 0.10 mm or more and 0.27 mm, which is smaller than the conventional configuration (for example, the configuration where the corner R is 0.50 mm). According to this configuration, it is possible to increase the cross-sectional area of the core wire 81 while suppressing an increase in the width and thickness of the core wire 81 . This point will be described with reference to FIGS.
  • the width means the length in the circumferential direction (the radial direction and the direction perpendicular to the axial direction), and the thickness means the length in the radial direction.
  • FIG. 4(A) shows a cross section of the winding 80Z of the coil 42Z of the comparative example
  • FIG. 4(B) shows a cross section of the winding 80 of the coil 42 of the first embodiment.
  • the "cross section of the winding” means a cut surface obtained by cutting the winding in a direction orthogonal to the extending direction of the winding. Note that the shapes of the windings 80 and 80Z in FIGS. 4A and 4B are exaggerated.
  • the width of the winding 80Z is, for example, 4.442 mm.
  • the thickness of winding 80Z is, for example, 2.442 mm.
  • the winding 80Z has a core wire 81Z and a covering portion 82Z.
  • the width of the core wire 81Z is, for example, 4.000 mm.
  • the thickness of the core wire 81Z is, for example, 2.000 mm.
  • the corner R of the cross section of the core wire 81Z is, for example, 0.50 mm.
  • the thickness of the covering portion 82Z is, for example, 0.221 mm.
  • the width and thickness of the winding wire 80 are the same as the width and thickness of the winding wire 80Z, and the width and thickness of the core wire 81 are also the same as the width and thickness of the core wire 81Z.
  • the corner R of the cross section of the core wire 81 (specifically, the radius R1 of the circle along the corner R of the cross section of the core wire 81) is smaller than the corner R of the cross section of the core wire 81Z (specifically, the radius RZ of the circle along the angle R of the cross section of the core wire 81Z), for example, 0.15 mm. Therefore, the cross-sectional area of the core wire 81 is larger than the cross-sectional area of the core wire 81Z.
  • the cross-sectional area of the core wire 81 can be increased while suppressing increases in the width and thickness of the core wire 81 .
  • the electric resistance value of the core wire 81 decreases, so that the maximum current that can flow through the core wire 81 increases.
  • the maximum torque of the AC motor 4 using the stator 40 is increased by the first region A1 shown in FIG. 4(D).
  • the dielectric constant of the covering portion 82 is, for example, 1.8 or more and 3.0 or less. According to this configuration, it is easy to secure the required withstand voltage, and it is easy to apply to the AC motor 4 that rotates at high speed. Further, by adjusting the angle R of the cross section of the core wire 81 and the dielectric constant of the covering portion 82, it is easy to design the coil 42 suitable for the required torque and number of revolutions.
  • the thickness of the covering portion 82 is 0.10 mm or more and 0.25 mm or less. According to this configuration, it is easy to ensure the required torque and the required withstand voltage in a well-balanced manner. Furthermore, by making the thickness of the covering portion 82 closer to 0.25 mm within the above range, it is possible to focus on increasing the withstand voltage. Further, by increasing the width and thickness of the core wire 81 by making the thickness of the covering portion 82 closer to 0.10 mm within the above range, it is possible to focus on increasing the maximum torque. Further, by adjusting the angle R of the cross section of the core wire 81 and the thickness of the covering portion 82, it is easy to design the coil 42 suitable for the required torque and rotation speed.
  • ⁇ Second embodiment> 1st Embodiment demonstrated the structure which enlarges the cross-sectional area of a core wire, without changing the width
  • the second embodiment a configuration will be described in which the thickness of the covering portion is increased without changing the cross-sectional area of the core wire in comparison with the comparative example.
  • symbol is attached
  • FIG. 5(A) shows a cross section of the winding 80Z of the coil 42Z as a comparative example
  • FIG. 5(B) shows a cross section of the winding 280 of the coil 242 of the second embodiment.
  • the winding 80Z is the same as the winding 80Z described in the first embodiment. Note that the shapes of the windings 280 and 80Z in FIGS. 5A and 5B are exaggerated.
  • the width and thickness of the winding 280 are the same as the width and thickness of the winding 80Z.
  • the cross-sectional area of the core wire 281 is the same as that of the core wire 81Z.
  • the corner R of the cross section of the core wire 281 (specifically, the radius R2 of the circle along the corner R of the cross section of the core wire 281) is smaller than the corner R of the cross section of the core wire 81Z (specifically, the radius RZ of the circle along the angle R of the cross section of the core wire 81Z), for example, 0.15 mm.
  • the width W2 of the core wire 281 is smaller than the width WZ of the core wire 81Z, and the thickness D2 of the core wire 281 is smaller than the thickness DZ of the core wire 81Z.
  • the thickness C2 of the covering portion 282 is larger than the thickness CZ of the covering portion 82Z.
  • FIG. 6(A) shows a cross section of the winding 80Z of the coil 42Z as a comparative example
  • FIG. 6(B) shows a cross section of the winding 380 of the coil 342 of the third embodiment.
  • the winding 80Z is the same as the winding 80Z described in the first embodiment. Note that the shapes of the windings 380 and 80Z in FIGS. 6A and 6B are exaggerated.
  • the width and thickness of the winding 380 are the same as the width and thickness of the winding 80Z.
  • the corner R of the cross section of the core wire 381 (specifically, the radius R3 of the circle along the corner R of the cross section of the core wire 381) is smaller than the corner R of the cross section of the core wire 81Z (specifically, the radius RZ of the circle along the angle R of the cross section of the core wire 81Z), for example, 0.15 mm.
  • the cross-sectional area of the core wire 381 is larger than the cross-sectional area of the core wire 81Z, but the width W3 of the core wire 381 is smaller than the width WZ of the core wire 81Z, and the thickness D3 of the core wire 381 is smaller than the thickness DZ of the core wire 81Z. Since the width W3 and thickness D3 of the core wire 381 are reduced, the thickness C3 of the covering portion 382 is larger than the thickness CZ of the covering portion 82Z. With this configuration, the cross-sectional area of the core wire 381 can be increased and the withstand voltage of the coil 342 can be increased. As a result, as can be seen by comparing the graphs of FIGS.
  • the maximum torque of the AC motor 4 in which the stator of the third embodiment is used can be increased and the upper limit of the rotation speed (rotational speed) can be increased by the amount of the third region A3 shown in FIG. 6(D).
  • the width and thickness of the winding may be changed.
  • the width and thickness of the winding may be reduced by making the thickness of the covering portion the same as in the comparative example for the core wire in which the width and thickness are reduced without changing the cross-sectional area like the core wire of the second embodiment.
  • the stack thickness of the stator core can be reduced. Reducing the stack thickness of the stator core can reduce material usage and reduce material costs.

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Abstract

芯線の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線の断面積の増大を図りやすくする。ステータ（４０）は、車両の交流電動機（４）に用いられる。ステータ（４０）は、ステータコア（４１）と、ステータコア（４１）に巻き回されるコイル（４２）と、を備える。コイル（４２）は、平角線状の芯線（８１）と、芯線（８１）を覆う被覆部（８２）と、を有する。芯線（８１）の断面の角Ｒは、０．１０ｍｍ以上且つ０．２７ｍｍ未満である。この構成によれば、芯線（８１）の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線（８１）の断面積の増大を図りやすい。

Description

ステータ
　本開示は、ステータに関する。
　特許文献１には、ステータを含む電動機が開示されている。この電動機は、周方向に配列された複数のスロットを有するステータコアと、スロットに収容されてステータコアに巻装されるステータ巻線と、を備えている。ステータ巻線を構成する導体線（芯線）は、矩形断面の平角線である。
特開２０１７－１７５８５２号公報
　この種のステータでは、電動機の最大トルクを大きくするためには、ステータ巻線を流れる最大電流を大きくする必要があり、ステータ巻線の芯線の断面積を大きくすることが有効である。しかし、芯線の幅及び厚さを大きくして芯線の断面積を大きくしようとすると、ステータが大型化しやすい。
　本開示は、芯線の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線の断面積の増大を図りやすくすることが可能な技術を提供する。
　本開示のステータは、
　車両用の交流電動機に用いられるステータであって、
　ステータコアと、前記ステータコアに巻き回されるコイルと、を備え、
　前記コイルは、平角線状の芯線と、前記芯線を覆う被覆部と、を有し、
　前記芯線の断面の角Ｒは、０．１０ｍｍ以上且つ０．２７ｍｍ未満である。
　本開示によれば、芯線の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線の断面積の増大を図りやすい。
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、スロット内に巻線が配置された状態を示す断面図である。 図３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４（Ａ）は、比較例の巻線の断面図である。図４（Ｂ）は、第１実施形態の巻線の断面図である。図４（Ｃ）は、比較例のコイルが用いられる交流電動機の最大トルクと回転数の最大値との関係を示したグラフである。図４（Ｄ）は、第１実施形態のコイルが用いられる交流電動機の最大トルクと回転数の最大値との関係を示したグラフである。 図５（Ａ）は、比較例の巻線の断面図である。図５（Ｂ）は、第２実施形態の巻線の断面図である。図５（Ｃ）は、比較例のコイルが用いられる交流電動機の最大トルクと回転数の最大値との関係を示したグラフである。図５（Ｄ）は、第２実施形態のコイルが用いられる交流電動機の最大トルクと回転数の最大値との関係を示したグラフである。 図６（Ａ）は、比較例の巻線の断面図である。図６（Ｂ）は、第３実施形態の巻線の断面図である。図６（Ｃ）は、比較例のコイルが用いられる交流電動機の最大トルクと回転数の最大値との関係を示したグラフである。図６（Ｄ）は、第３実施形態のコイルが用いられる交流電動機の最大トルクと回転数の最大値との関係を示したグラフである。
［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〕車両用の交流電動機に用いられるステータであって、
　ステータコアと、前記ステータコアに巻き回されるコイルと、を備え、
　前記コイルは、平角線状の芯線と、前記芯線を覆う被覆部と、を有し、
　前記芯線の断面の角Ｒは、０．１０ｍｍ以上且つ０．２７ｍｍ未満であるステータ。
　このステータは、従来の構成（例えば角Ｒが０．５０ｍｍの構成）と比較して角Ｒが小さいため、芯線の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線の断面積を大きくすることができる。なお、芯線の断面とは、芯線の延び方向と直交する方向に芯線を切断した切断面のことである。また、芯線の断面の角Ｒとは、芯線の断面の角Ｒに沿う円の半径のことである。
　〔２〕前記被覆部の誘電率は、１．８以上で且つ３．０以下である〔１〕に記載のステータ。
　この構成によれば、必要な耐電圧を確保しやすく、高速回転する交流電動機に適用しやすい。また、角Ｒと被覆部の誘電率とを調整することで、必要なトルクと回転数に適したコイルを設計しやすい。
　〔３〕前記被覆部の厚さは、０．１０ｍｍ以上で且つ０．２５ｍｍ以下である〔１〕又は〔２〕に記載のステータ。
　この構成によれば、必要なトルク及び必要な耐電圧をバランスよく確保しやすい。また、被覆部の厚さを上記範囲内で０．２５ｍｍに近づけることで、耐電圧の上昇を重視することができる。また、被覆部の厚さを上記範囲内で０．１０ｍｍに近づけて芯線の幅及び厚さを大きくすることで、最大トルクの上昇を重視することができる。また、角Ｒと被覆部の厚さとを調整することで、必要なトルクと回転数に適したコイルを設計しやすい。なお、被覆部の厚さとは、被覆部の皮膜厚の厚さのことである。
　〔４〕前記角Ｒが０．２０ｍｍ以下である〔１〕から〔３〕のいずれか１つに記載のステータ。
　この構成によれば、芯線の断面積の増大をより図りやすい。
　＜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３参照）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２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２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３に示す複数相（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にて結線される。
　２．車載システムの構成
　ステータ４０は、図３に示される車載システム１に適用される。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、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、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。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。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。
　インバータ６には、一対の電力路６４，６５が接続されている。電力路６４，６５には、図示しないバッテリが接続されている。バッテリの満充電時の出力電圧は、例えば４００Ｖ～１２００Ｖである。電力路６４，６５に印加される電圧の上限値は、４００Ｖ～１２００Ｖである。インバータ６は、バッテリの出力電圧に基づいて三相交流電圧を発生させる。
　３．コイルの構成
　コイル４２は、上述したように、巻線７１，７２，７３を有する。以下では、巻線７１，７２，７３を区別せず、巻線８０と称する。巻線８０は、図２に示されるように、芯線８１と、芯線８１の外周を覆う被覆部８２と、を有する。芯線８１及び被覆部８２は、スロット５５内に挿し通され、スロット５５内に少なくとも一部が配置される。
　芯線８１は、平角線状をなしている。芯線８１の断面は、矩形状をなしている。芯線８１は、導電性を有する。芯線８１は、例えば銅又は銅合金からなる。
　被覆部８２は、絶縁性を有する。被覆部８２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。
　４．効果の例
　芯線８１の断面の角Ｒは、０．１０ｍｍ以上且つ０．２７ｍｍであり、従来の構成（例えば角Ｒが０．５０ｍｍの構成）よりも小さくなっている。この構成によれば、芯線８１の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線８１の断面積を大きくすることができる。この点について、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）を参照して説明する。幅は、周方向（径方向及び軸方向と直交する方向）の長さを意味し、厚さは、径方向の長さを意味する。
　図４（Ａ）には、比較例のコイル４２Ｚの巻線８０Ｚの断面が示されており、図４（Ｂ）には、第１実施形態のコイル４２の巻線８０の断面が示されている。本明細書において、「巻線の断面」とは、巻線の延び方向と直交する方向に巻線を切断した切断面のことである。なお、図４（Ａ）（Ｂ）の巻線８０，８０Ｚの形状は誇張されている。
　巻線８０Ｚの幅は、例えば４．４４２ｍｍである。巻線８０Ｚの厚さは、例えば２．４４２ｍｍである。巻線８０Ｚは、芯線８１Ｚと、被覆部８２Ｚと、を有する。芯線８１Ｚの幅は、例えば４．０００ｍｍである。芯線８１Ｚの厚さは、例えば２．０００ｍｍである。芯線８１Ｚの断面の角Ｒは、例えば０．５０ｍｍである。被覆部８２Ｚの厚さは、例えば０．２２１ｍｍである。
　巻線８０の幅及び厚さは、巻線８０Ｚの幅及び厚さと同じであり、芯線８１の幅及び厚さも、芯線８１Ｚの幅及び厚さと同じである。しかし、芯線８１の断面の角Ｒ（具体的には芯線８１の断面の角Ｒに沿う円の半径Ｒ１）は、芯線８１Ｚの断面の角Ｒ（具体的には芯線８１Ｚの断面の角Ｒに沿う円の半径ＲＺ）よりも小さく、例えば０．１５ｍｍである。このため、芯線８１の断面積は、芯線８１Ｚの断面積よりも大きい。すなわち、ステータ４０によれば、芯線８１の幅及び厚さの増大を抑えつつ芯線８１の断面積を大きくすることができる。芯線８１の断面積が大きくなることで、芯線８１の電気抵抗値が下がるため、芯線８１に流すことが可能な最大電流が大きくなる。その結果、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）のグラフを比較すると分かるように、図４（Ｄ）に示される第１領域Ａ１の分、ステータ４０が用いられる交流電動機４の最大トルクが大きくなる。
　また、被覆部８２の誘電率は、例えば１．８以上で且つ３．０以下である。この構成によれば、必要な耐電圧を確保しやすく、高速回転する交流電動機４に適用しやすい。また、芯線８１の断面の角Ｒと被覆部８２の誘電率を調整することで、必要なトルクと回転数に適したコイル４２を設計しやすい。
　また、被覆部８２の厚さは、０．１０ｍｍ以上で且つ０．２５ｍｍ以下である。この構成によれば、必要なトルク及び必要な耐電圧をバランスよく確保しやすい。更に、被覆部８２の厚さを上記範囲内で０．２５ｍｍに近づけることで、耐電圧の上昇を重視することができる。また、被覆部８２の厚さを上記範囲内で０．１０ｍｍに近づけて芯線８１の幅及び厚さを大きくすることで、最大トルクの上昇を重視することができる。また、芯線８１の断面の角Ｒと被覆部８２の厚さとを調整することで、必要なトルクと回転数に適したコイル４２を設計しやすい。
　＜第２実施形態＞
　第１実施形態では、比較例に対して、芯線の幅及び厚さを変えることなく、芯線の断面積を大きくする構成について説明した。これに対し、第２実施形態では、比較例に対して、芯線の断面積を変えることなく、被覆部の厚さを大きくする構成について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
　図５（Ａ）には、比較例となるコイル４２Ｚの巻線８０Ｚの断面が示されており、図５（Ｂ）には、第２実施形態のコイル２４２の巻線２８０の断面が示されている。巻線８０Ｚは、第１実施形態で説明した巻線８０Ｚと同じである。なお、図５（Ａ）（Ｂ）の巻線２８０，８０Ｚの形状は誇張されている。
　巻線２８０の幅及び厚さは、巻線８０Ｚの幅及び厚さと同じである。芯線２８１の断面積は、芯線８１Ｚの断面積と同じである。しかし、芯線２８１の断面の角Ｒ（具体的には、芯線２８１の断面の角Ｒに沿う円の半径Ｒ２）は、芯線８１Ｚの断面の角Ｒ（具体的には、芯線８１Ｚの断面の角Ｒに沿う円の半径ＲＺ）よりも小さく、例えば０．１５ｍｍである。更に、芯線２８１の幅Ｗ２は、芯線８１Ｚの幅ＷＺよりも小さく、芯線２８１の厚さＤ２は、芯線８１Ｚの厚さＤＺよりも小さい。芯線２８１の幅Ｗ２及び厚さＤ２が小さくなった分、被覆部２８２の厚さＣ２が、被覆部８２Ｚの厚さＣＺよりも大きくなっている。この構成によれば、コイル２４２の耐電圧を高めることができる。その結果、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）のグラフを比較すると分かるように、図５（Ｄ）に示される第２領域Ａ２の分、第２実施形態のステータが用いられる交流電動機４の回転数（回転速度）の上限を向上させることができる。
　＜第３実施形態＞
　第３実施形態では、比較例に対して、巻線の幅及び厚さを変えることなく、芯線の断面積を大きくし、且つ被覆部の厚さを大きくする構成について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
　図６（Ａ）には、比較例となるコイル４２Ｚの巻線８０Ｚの断面が示されており、図６（Ｂ）には、第３実施形態のコイル３４２の巻線３８０の断面が示されている。巻線８０Ｚは、第１実施形態で説明した巻線８０Ｚと同じである。なお、図６（Ａ）（Ｂ）の巻線３８０，８０Ｚの形状は誇張されている。
　巻線３８０の幅及び厚さは、巻線８０Ｚの幅及び厚さと同じである。しかし、芯線３８１の断面の角Ｒ（具体的には、芯線３８１の断面の角Ｒに沿う円の半径Ｒ３）は、芯線８１Ｚの断面の角Ｒ（具体的には、芯線８１Ｚの断面の角Ｒに沿う円の半径ＲＺ）よりも小さく、例えば０．１５ｍｍである。芯線３８１の断面積は、芯線８１Ｚの断面積よりも大きいが、芯線３８１の幅Ｗ３は、芯線８１Ｚの幅ＷＺよりも小さく、芯線３８１の厚さＤ３は、芯線８１Ｚの厚さＤＺよりも小さい。芯線３８１の幅Ｗ３及び厚さＤ３が小さくなった分、被覆部３８２の厚さＣ３が、被覆部８２Ｚの厚さＣＺよりも大きくなっている。この構成によれば、芯線３８１の断面積を大きくし、且つコイル３４２の耐電圧を高めることができる。その結果、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）のグラフを比較すると分かるように、図６（Ｄ）に示される第３領域Ａ３の分、第３実施形態のステータが用いられる交流電動機４の最大トルクを高め、且つ回転数（回転速度）の上限を向上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。
　上述の各実施形態では、比較例に対して、巻線の幅及び厚さを変えない構成を説明したが、巻線の幅及び厚さを変えてもよい。例えば、第２実施形態の芯線のように断面積を変えることなく幅及び厚さを小さくした芯線に対して被覆部の厚さを比較例と同じにすることで、巻線の幅及び厚さを小さくしてもよい。この構成によれば、芯線をより高密度で配置させることができるため、例えば、ステータコアの積厚を小さくすることができる。ステータコアの積厚が小さくなることで、材料の使用量が減少し、材料コストが低減され得る。
　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
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
４０…ステータ
４１…ステータコア
４２…コイル
４２Ｚ…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
６２…導電路
６３…導電路
６４…電力路
６５…電力路
７１…巻線
７２…巻線
７３…巻線
８０…巻線
８０Ｚ…巻線
８１…芯線
８１Ｚ…芯線
８２…被覆部
８２Ｚ…被覆部
９０…短絡部
２４２…コイル
２８０…巻線
２８１…芯線
２８２…被覆部
３４２…コイル
３８０…巻線
３８１…芯線
３８２…被覆部
Ａ１…第１領域
Ａ２…第２領域
Ａ３…第３領域

Claims (4)

  1. 　車両用の交流電動機に用いられるステータであって、
    　ステータコアと、前記ステータコアに巻き回されるコイルと、を備え、
    　前記コイルは、平角線状の芯線と、前記芯線を覆う被覆部と、を有し、
    　前記芯線の断面の角Ｒは、０．１０ｍｍ以上且つ０．２７ｍｍ未満であるステータ。
  2. 　前記被覆部の誘電率は、１．８以上で且つ３．０以下である請求項１に記載のステータ。
  3. 　前記被覆部の厚さは、０．１０ｍｍ以上で且つ０．２５ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のステータ。
  4. 　前記角Ｒが０．２０ｍｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のステータ。
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