JP5267595B2

JP5267595B2 - 回転電機ステータ

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Publication number: JP5267595B2
Application number: JP2011035946A
Authority: JP
Inventors: 敬次滝澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: WO2012114181A1; JP2012175822A

Description

本発明は、複数のスロットを有するステータコアと、複数のスロットに挿入されるようにステータコアの複数個所に巻装される複数のステータコイルとを備える回転電機ステータに関する。

従来から、回転電機のステータとして、スロットと呼ばれる径方向に伸びる溝を周方向複数個所に設けたステータコアと、互いに周方向に離れた２ずつのスロットに挿入されるようにステータコアの周方向複数個所に巻装される複数のステータコイルとを備え、ステータコアにステータコイルを分布巻きや集中巻きで巻装する構造が知られている。

また、特許文献１には、ステータを構成するコイルが記載されている。コイルは、素線導体を巻き回し成型したコイル導体に電界緩和層を施し、その後、ステータコアのスロット内に配置されるスロット直線部に絶縁層を、コイルエンドに設けられるコイルエンド部に別の絶縁層を施し、最後に再び電界緩和層を施して製作するとされている。また、スロット直線部とコイルエンド部との絶縁層の厚みまたは絶縁材料を互いに異ならせている。スロット直線部の絶縁層の厚みは、スロット直線部の部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ）が回転電機運転中の対地電圧のピーク電圧よりも高くなるようにしている。また、コイルエンド部の絶縁層の厚みは、コイルエンド部の部分放電開始電圧が回転電機運転中の相間電圧のピーク電圧よりも高くなるようにしている。

特開２００８−２３６９２４号公報

特許文献１に記載された構成では、ステータコアのスロット内部に配置されるスロット直線部の中は均一の絶縁層となっている。ただし、実際には、回転電機の使用時には、同相のコイルを電気的に直列に接続した部分で考えても、少なくとも一部のコイル間同士の間では電位差が発生する。特に、複数相のコイルがスター結線されて配置されるステータでは、複数相のコイルは中性点で接続されるとともに、各相の動力線側、すなわち入力端子側から電流が入力される。このため、それぞれの入力端子側に近い各相の特定のコイルでは、インバータのスイッチング素子のオンオフ動作等に基づいて、通常の交流電流で駆動する際の電圧よりも高い急峻なサージ電圧の発生による電圧が集中し、特定コイルでの分担電圧が上昇する可能性がある。特に、近年は、インバータ損失の低減のためにスイッチングの高速化を図ることが考えられており、このサージ電圧が増大する傾向にある。この場合、特定のコイルと、このコイルと同相の別のコイルとが同じスロット内で隣接している場合に、上記のサージ電圧の影響により、隣接するコイル間の電位差が大きくなる。また、回転電機内の浮遊容量の影響により、複数のコイル間で部分的に高電圧が発生する可能性もある。このため、スロットに配置されるコイルの周囲を被覆する絶縁層を均一にしている場合、隣接するコイル間の電位差が部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ）を超えた場合に、コイル間で部分放電が生じて、コイル間の絶縁部が劣化する、すなわちコイルの絶縁寿命が短くなる可能性がある。

これに対して、スロット内に絶縁紙を設けて、絶縁紙により複数の同相コイル間を仕切ることも考えられるが、この場合には、スロット内のコイル占積率が低下したり、スロット長さが大きくなり、回転電機の体格が大きくなる原因となる。また、スロット内に絶縁紙を挿入すると、スロット内でステータの径方向内端部に設けられるスロット先端隙と呼ばれる空間が減少し、銅渦損が増加する可能性もある。この場合、回転電機の損失が増大し、回転電機を走行用モータ等として使用するハイブリッド車両等の車両の燃費が悪化したり、コイルのうち、スロットの最内周部に配置される部分を含む部分で損失が増大し、コイル温度が上昇する可能性もある。

一方、スロット内要素の周囲に設ける絶縁層の全体を含むすべてのコイルを、従来使用されているものよりも低誘電率の絶縁層により構成することも考えられるが、この場合には、ステータの製造コストが過度に上昇する可能性がある。

本発明の目的は、回転電機ステータにおいて、同じスロット内に複数のコイルの一部が配置される場合でも、コイル間での部分放電を、より有効に抑制することを目的とする。

本発明に係る回転電機ステータは、基準スロット及び入力端子側スロットを有する複数のスロットを含むステータコアと、前記複数のスロットに挿入されるように前記ステータコアの複数個所に巻装される複数のステータコイルとを備え、前記複数のステータコイルは、第１誘電率を有する第１絶縁被膜を含む第１コイルと、前記第１誘電率よりも低い第２誘電率を有する第２絶縁被膜を含み、前記第１コイルよりも入力端子側に接続される第２コイルと、前記第１誘電率よりも低い誘電率を有する絶縁被膜を含み、前記第２コイルよりも中性点側に接続される第３コイルと、を含み、前記第１コイルは、前記基準スロットに挿入され、前記第２コイル及び前記第３コイルは、前記入力端子側スロットに挿入されることを特徴とする回転電機ステータである。なお、第２コイルが有する絶縁被膜は、少なくとも一部が第２絶縁被膜であればよく、勿論全部が第２絶縁被膜でもよい。また、「第１誘電率よりも低い誘電率を有する絶縁被膜」は、第２絶縁被膜と同じでも、第２絶縁被膜と異なる誘電率を有する絶縁被膜でもよい（本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）。

また、本発明に係る回転電機において、好ましくは、前記複数のステータコイルは、同相となる複数のコイルの両端同士を環状に連結して構成され、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルを含む環状部を備える。また、本発明に係る回転電機において、好ましくは、前記環状部は、それぞれコイル状に形成され、予め定めた単位コイル間隔で幅方向両端部に設けられるスロット内配置部を有し、同相となる複数の導体カセットコイルの両端同士を環状に連結して構成されるカセット環状部であり、前記各導体カセットコイルは、軸方向一端部に設けられる片側コイルエンド部を含み、前記片側コイルエンド部は、前記複数のスロットに前記各導体カセットコイルの前記スロット内配置部を挿入させつつ、前記ステータコアの軸方向一端側から軸方向に前記カセット環状部を組み付ける際に、２つの前記スロットに軸方向に通過可能な２つのスロット通過可能部と、前記２つのスロット通過可能部同士を連結し、前記ステータコアの内周面よりも径方向内側に配置される内側連結部とを有し、前記第２コイル及び前記第３コイルは、同じ前記入力端子側スロットに挿入される前記スロット内配置部を有する。

また、本発明に係る回転電機において、好ましくは、前記環状部は、それぞれ両端部にスロット内配置部を有する２本の平行な脚部を含む複数の導体セグメントであって、予め定めた単位コイル間隔で配置される２つの前記スロットの径方向に沿って整列されるように、前記ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に挿入される複数の導体セグメントをコイル状に接合して構成される同相となる複数の導体セグメントコイルの両端同士を環状に連結して構成されるセグメント環状部であり、前記第２コイル及び前記第３コイルは、同じ前記入力端子側スロットに挿入される前記スロット内配置部を有する。

また、本発明に係る回転電機において、好ましくは、前記第２絶縁被膜は、ポリイミドとポリアミドイミドとをアロイ化した樹脂を有するエナメル樹脂を含み、前記第１絶縁被膜は、前記第２絶縁被膜の誘電率よりも高い誘電率を有する材料を含む。

また、本発明に係る回転電機において、好ましくは、前記第１絶縁被膜は、ポリアミドイミドを有するエナメル樹脂を含み、前記第２絶縁被膜は、ポリイミドを有するエナメル樹脂を含む。

また、本発明に係る回転電機において、好ましくは、前記入力端子側スロットに挿入される前記ステータコイルの少なくとも一部は、フィラーが混入された樹脂を有する第２絶縁被膜または別の絶縁被膜を含む。

本発明に係る回転電機ステータによれば、基準スロットに挿入されるコイルの導体よりも、挿入されるコイルの導体の電圧が高くなりやすい入力端子側スロット内で、第２コイルと別のコイルである第３コイルとが配置されている場合に、両コイル間での部分放電開始電圧を十分に高くできる。また、複数のステータコイルは、第２誘電率よりも高い第１誘電率を有する第１絶縁被膜を含む第１コイルも備えるので、コストが過度に上昇することがない。また、上記の部分放電開始電圧を高くするために、入力端子側スロット内に絶縁紙を設ける必要がない。このため、同じスロット内に複数のコイルの一部が挿入される場合でも、スロット内におけるコイル間での部分放電を、より有効に抑制できる。

本発明に係る第１の実施の形態の回転電機ステータを示す斜視図である。図２のステータを構成する１の導体カセットコイルを示す概略斜視図である。図１から１相分であるＵ相分の複数の導体カセットコイルが連結されたカセット環状部のみを取り出して示す概略斜視図である。図３におけるＵ相分のカセット環状部のうち、１周目要素と４周目要素とをステータコアに配置する様子を説明する模式図である。図３におけるＵ相分のカセット環状部のうち、２周目要素と３周目要素とをステータコアに配置する様子を説明する模式図である。図３におけるＵ相分のカセット環状部の結線状態の一部を示す図である。図３におけるＵ相分のカセット環状部の結線状態の残りを示す図である。図３におけるＵ相分のカセット環状部の１周目要素の導体カセットコイルをステータコアに巻装した状態を示す、周方向一部の概略透視斜視図である。スロットに複数の導体カセットコイルの一部が配置される状態を、図１の周方向一部を部分的に断面で示す拡大斜視図である。基準スロットと入力端子側スロットとに挿入される導体カセットコイルで誘電率を異ならせる１例を説明するための、図８でステータの周方向を左右方向に伸ばして示す図である。基準スロットと入力端子側スロットとに挿入される導体カセットコイルで誘電率を異ならせる別例の第１例を説明するための、図９Ａに対応する図である。基準スロットと入力端子側スロットとに挿入されるステータコイルで誘電率を異ならせる別例の第１例を説明するための、図９Ｂに対応する図である。本発明に係る第２の実施の形態の回転電機ステータを示す斜視図である。図１０のステータに設けられたセグメント環状部を構成する１の導体セグメントを示す斜視図である。図１０のステータにおいて、１相分であるＵ相分のセグメント環状部がステータコアに巻装された様子を示す概略斜視図である。図１２におけるＵ相分のセグメント環状部を取り出して示す図である。図１３のセグメント環状部のうち、１周目要素を取り出して示す図である。図１３のセグメント環状部のうち、１周目要素をステータコアに配置する様子を説明する模式図である。図１３のセグメント環状部のうち、２周目要素をステータコアに配置する様子を説明する模式図である。本発明に係る実施の形態において、標高及びモータ温度が変化に応じて回転電機の耐久性保障方法を変える場合の２例を説明するための図である。

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図１から図８、図９Ａ、図９Ｂ，図９Ｃを用いて本発明に係る第１の実施の形態を説明する。本実施の形態の回転電機ステータ（以下、単に「ステータ」という。）は、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。ステータ１０は、内周面の周方向複数個所に複数のスロット１２を有する環状のステータコア１４と、ステータコア１４に、複数のスロット１２に挿入されるように分布巻きで複数個所に巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のカセット環状部１８，２０，２２とを備える。すなわち、各相のカセット環状部１８，２０，２２は、それぞれ複数のスロット１２に挿入される複数のスロット内配置部を有する複数のステータコイルである導体カセットコイル１６を含む。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。

各相のカセット環状部１８，２０，２２は、それぞれ環状に複数の導体カセットコイル（以下、単に「カセットコイル」という。）１６を連結してなり、互いに連結される４周分である、１周目要素、２周目要素、３周目要素、及び４周目要素を含む。なお、各相のカセット環状部１８，２０，２２は、少なくとも１周分を含むものであればよい。また、図２に示すように、各カセットコイル１６は、ステータコア１４（図１）の周方向に離れた２ずつのスロット１２（図１）にそれぞれ挿入される複数のスロット内配置部２４と、両側のコイルエンド部２６，２８とを有し、全体がコイル状に形成されている。

すなわち、図１に戻り、本実施の形態のステータ１０は、いわゆる「同芯カセット巻き型」と呼ばれるもので、絶縁被膜により被覆された導体線からなるコイル素線をコイル状に形成したカセットコイル１６を複数個設け、ステータコア１４の周方向に複数のカセットコイル１６を少なくとも一周分（本実施形態の場合は４周分）連結することにより各相のカセット環状部１８，２０，２２が構成されている。図１で、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。

各相のカセット環状部１８，２０，２２は、図２に示すように、ステータコア１４（図１）の周方向に離れた２のスロット１２（図１）の間隔を予め一定に定められた単位コイル間隔Ｄ１として、単位コイル間隔Ｄ１で幅方向（図２の左右方向）両端部に設けられたスロット内配置部２４を有するように、コイル素線をコイル状に形成した、１の単位コイルであるカセットコイル１６を複数個有する。そして複数のカセットコイル１６を環状に連結することにより、各相のカセット環状部１８，２０，２２（図１）を構成し、図１に示すステータコア１４に配置している。ステータコア１４は、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。次に、図３から図７を用いてカセット環状部１８，２０，２２の配置構成を、Ｕ相分のカセット環状部１８で代表して説明する。

図３は、図１から１相分であるＵ相分の複数のステータコイルが連結されたカセット環状部１８のみを取り出して示す概略斜視図である。図３に示すように、カセット環状部１８は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ１（図２）である４個のカセットコイル１６を環状に連結したものを複数周回分（図示の例では４周分）連結することにより構成されている。なお、Ｖ相、Ｗ相のカセット環状部２０，２２（図１）の基本形状は、Ｕ相のカセット環状部１８の場合と同様である。Ｕ相のカセット環状部１８は、導体線を絶縁被膜により被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したカセットコイル１６を１６個組み合わせて構成している。すなわち、４個のカセットコイル１６を環状に１周分連結したものを１周目要素として構成し、続いて同様に４個のカセットコイル１６を１周目と同方向に環状に連結したものを２周目要素として構成し、続いて同様に４個のカセットコイル１６を１周目及び２周目と逆方向に環状に連結したものを３周目要素として構成し、最後に４個のカセットコイル１６を３周目と同方向に環状に連結したものを４周目要素として構成し、１周目要素から４周目要素の端部を連結することにより、カセット環状部１８が形成されている。この場合、１周目要素を配置するスロット１２（図１）と、４周目要素を配置するスロット１２とを一致させるとともに、２周目要素を配置するスロット１２と、３周目要素を配置するスロット１２とを一致させるが、１周目要素及び４周目要素を配置するスロット１２と、２周目要素及び３周目要素を配置するスロット１２とを、互いに周方向に１ずつずらせている。

図４は、図３におけるＵ相分のカセット環状部１８のうち、１周目要素３０と４周目要素３２とをステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図５は、図３におけるＵ相分のカセット環状部１８のうち、２周目要素３４と３周目要素３６とをステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。なお、図４、図５では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のカセットコイル１６とを示している。図４、図５で、Ｕ１、Ｕ２・・・Ｕ１６と示しているのは、１６個のカセットコイル１６を区別するためのコイル番号で、Ｕ相カセット環状部１８の巻き始めが１番目単位コイルであるカセットコイルＵ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるカセットコイルＵ１６である。なお、ステータコア１４には４８個のスロット１２を設けているが、必要な部分にのみスロット番号を付している。なお、以下ではスロット番号にＳを付して説明する。

分布巻きの場合、いくつかのスロット１２をまたぐように、周方向に離れた２のスロット１２に各カセットコイル１６を配置している。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。以下、カセットコイル１６は、場合によりコイル番号を付して説明する。カセットコイルＵ１は、カセット環状部１８（図３）の巻き始めで、回転電機の動力線側であり、入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。カセットコイルＵ１は、スロットＳ７とＳ１３との間にコイル素線を複数回（例えば５回）巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子（ＩＮ）側に接続され、例えばステータコア１４の内周側で、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。

次いで、カセットコイルＵ１の巻き終わりで周方向に離れたカセットコイルＵ２に接続される。すなわち、カセットコイルＵ１の巻き終わりでスロットＳ１３から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１９に渡り、互いに単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１９とＳ２５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、カセットコイルＵ２を構成している。次いで順次これを繰り返してカセットコイルＵ１からＵ４までを形成することにより１周目要素３４が構成される。なお、各カセットコイルＵ１〜Ｕ４の巻回数は互いに同じとしている（以下同じである）。

１周目要素３０の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図５に示す２周目要素３２のカセットコイルＵ５に接続される。このとき、カセットコイルＵ５は、カセットコイルＵ１から１スロット分ずれて、スロットＳ８とＳ１４との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、カセットコイルＵ５の巻き終わりでカセットコイルＵ６に接続される。すなわち、カセットコイルＵ５の巻き終わりでスロットＳ１４から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ２０に渡り、互いに単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ２０とＳ２６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、カセットコイルＵ６を構成している。次いで順次これを繰り返してカセットコイルＵ５からＵ８までを形成することにより２周目要素３２が構成される。

２周目要素３２の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図５に示す３周目要素３４のカセットコイルＵ９に接続される。このとき、カセットコイルＵ９は、２周目要素３２のカセットコイルＵ８と１ピッチ分ずれるように、スロットＳ４４とＳ３８との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、カセットコイルＵ９の巻き終わりでカセットコイルＵ１０に接続される。すなわち、カセットコイルＵ９の巻き終わりでスロットＳ３８から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ３２に渡り、互いに単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ３２とＳ２６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、カセットコイルＵ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してカセットコイルＵ９からＵ１２までを形成することにより３周目要素３４が構成される。

最後に、３周目要素３４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図４に示す４周目要素３６のカセットコイルＵ１３に接続される。このとき、カセットコイルＵ１３は、１周目要素３０のカセットコイルＵ４と１ピッチ分ずれるように、スロットＳ４３とＳ３７との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、カセットコイルＵ１３の巻き終わりでカセットコイルＵ１４に接続される。すなわち、カセットコイルＵ１３の巻き終わりでスロットＳ３７から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ３１に渡り、互いに単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ３１とＳ２５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、カセットコイルＵ１４を構成している。次いで順次これを繰り返してカセットコイルＵ１３からＵ１６までを形成することにより４周目要素３６が構成される。

また、カセットコイルＵ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、Ｖ相、Ｗ相のカセット環状部２０，２２（図１）との接続点である、回転電機の中性点に接続される。図４では、カセットコイルＵ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。以上は、Ｕ相のカセット環状部１８について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のカセット環状部２０，２２についても同様に構成するとともに、図１に示すように、Ｖ相カセット環状部２０を配置するスロット１２を周方向に２ずつずらせ、Ｗ相カセット環状部２２を配置するスロット１２を、周方向にさらに２ずつずらせる。

このように、カセットコイルＵ１に隣接して別の相のカセットコイル１６を挟んでカセットコイルＵ２を配置し、以下Ｕ３、Ｕ４・・・Ｕ１６と順次配置し、同相となる複数のカセットコイルの両端同士を環状に連結して構成されるものを少なくとも１周分含んで、各相のカセット環状部１８，２０，２２が構成されている。なお、図４に示す１周目要素３０と４周目要素３６との径方向の配置関係、及び、図５に示す２周目要素３２と３周目要素３４との径方向の配置関係は逆でもよく、また、周方向の複数のカセットコイル１６の配置順は図示の例の以外とすることもできる。

また、図６Ａ、図６Ｂは、このような巻き方法に応じてステータコア１４にカセットコイルＵ１、Ｕ２・・・Ｕ１６を配置するスロット１２を含む結線状態を示す図であり、ステータコア１４の内周部に付した番号は、スロット番号Ｓ１，Ｓ２・・・Ｓ４８に対応する。また、図６Ａは図４に対応し、図６Ｂは図５に対応する。また、図６Ａ、図６ＢでＰ，Ｑは、Ｐ同士及びＱ同士のそれぞれが接続されていることを表している。また、図６Ａ、図６Ｂで丸の中に付した数字は、対応するカセットコイル１６の１ターン分を示している。なお、図では、１のスロット１２に２ずつ配置されるカセットコイル１６について、スロット１２内で別のカセットコイル１６のターンが、ステータコア１４の径方向（以下、単に「径方向」という場合、ステータコア１４の径方向をいう。）に関して交互に配置されるような図としている。ただし、実際には、各スロット１２に配置される２のカセットコイル１６のターンは、１のカセットコイル１６の複数のターンで径方向に隣接して配置され、その径方向に隣接して、別の１のカセットコイル１６の複数のターンが径方向に隣接して配置される。

また、図２に戻り、各カセットコイル１６は、カセット環状部１８，２０，２２（図１）の軸方向一端部（図２の上端部）に設けられる片側コイルエンド部２６を含む。片側コイルエンド部２６は、各カセットコイル１６の幅方向両端部に設けられ、対応する複数のスロット１２（図１）に挿入されるスロット内配置部２４を挿入させつつ、ステータコア１４（図１）の軸方向一端側（図１の下端側）から軸方向にカセット環状部１８，２０，２２を組み付ける際に、対応する２のスロット１２に軸方向に通過可能な複数のスロット通過可能部３８，４０と、周方向に離れた対応する２のスロット通過可能部３８，４０同士を連結し、ステータコア１４の内周面よりも径方向内側に配置される複数の内側連結部４２とを有する。また、各カセットコイル１６の両端部に接続部４４が設けられ、図１に示すように、各接続部４４は、ステータコア１４の軸方向一端側から突出するカセット環状部１８，２０，２２の軸方向他端側で、ステータコア１４の径方向外側に伸びるように設けられている。同相のカセット環状部１８，２０，２２で複数のカセットコイル１６同士を接続する場合には、接続する２のカセットコイル１６の接続部４４同士を溶接等により、直接または別の導体を介して接続する。

このように複数のカセットコイル１６により構成される複数相のカセット環状部１８，２０，２２は、互いに環状に組み合わせた状態で、図１に示すように、ステータコア１４の軸方向一端側（図１の下側）から軸方向に（図１の上側に）カセット環状部１８，２０，２２を組み付ける。この際、各相のカセット環状部１８，２０，２２に設けた片側コイルエンド部２６は、スロット１２内を通過するか、またはステータコア１４の内周面よりも径方向内側に位置するので、カセット環状部１８，２０，２２の組み付けが阻害されることがない。図７は、図３におけるＵ相分のカセット環状部１８の１周目要素３０のカセットコイル１６をステータコア１４に巻装した状態を示す、周方向一部の概略透視斜視図である。図７では、説明の簡略化のためにカセットコイル１６はスロット１２に２回だけ巻装した図としている。図７で矢印はある瞬間での電流が流れる方向を示している。このように片側コイルエンド部２６に設けられたスロット通過可能部３８，４０は、対応するスロット１２の径方向または軸方向に並ぶので、ステータコア１４への取り付け時にはスロット１２を軸方向に通過可能である。また、接続する２のカセットコイル１６の接続部４４は、２のカセットコイル１６の周方向の間の中間部で径方向外側に伸びることで互いに接続可能としている。そして図１に示すように、各相のカセット環状部１８に設けられた入力端子線４６ｕ、４６ｖ、４６ｗがステータコア１４の径方向外側に導出している。使用時には、この入力端子線４６ｕ、４６ｖ、４６ｗの端部に設けられた入力端子４８が、図示しないインバータの各相の出力側端子に接続される。

図８は、スロットに複数のカセットコイルの一部が配置される状態を、図１の周方向一部を部分的に断面で示す拡大斜視図である。図９Ａは、基準スロットと入力端子側スロットとに挿入されるカセットコイルで誘電率を異ならせる１例を説明するための、図８でステータの周方向を左右方向に伸ばして示す図である。ステータ１０が上記のように構成されるので、図８、図９Ａに示すように、各スロット１２内には、異なるカセットコイル１６のスロット内配置部２４が径方向に並ぶように挿入される。図８、図９Ａは、上記のスロット番号Ｓ７，Ｓ８のスロット１２を図示している。この場合、スロットＳ７では、Ｕ相のカセット環状部１８を構成する複数のカセットコイル１６のうち、最も入力端子側に設けられた、１周目要素３０のカセットコイルＵ１と、最も中性点側の４周目要素３６のカセットコイルＵ１６とのスロット内配置部２４が挿入されている。また、スロットＳ８では、Ｕ相のカセット環状部１８を構成する複数のカセットコイル１６のうち、２周目要素３２、３周目要素３４のカセットコイルＵ５、Ｕ１２のスロット内配置部２４が配置されている。このため、スロットＳ７では、使用時に最も電圧が高くなりやすいスロット内配置部２４が配置される。すなわち、カセットコイルＵ１が配置されるスロットＳ７内のスロット内配置部２４には、インバータのスイッチング素子のオンオフ動作等に基づいてサージ電圧の発生による電圧が集中し、分担電圧が上昇する可能性がある。このため、スロットＳ７内で隣接するカセットコイルＵ１，Ｕ１６間の電位差が大きくなる可能性がある。また、回転電機内の浮遊容量の影響により、カセットコイルＵ１，Ｕ１６間で高電圧が発生する可能性もある。なお、カセットコイルＵ１は、図８で図示しないスロットＳ１３にも配置されるため、スロットＳ１３に配置されるカセットコイルＵ１、Ｕ１５（図４、図６Ａ）間でも同様に電位差が大きくなる可能性がある。また、これは、Ｖ相、Ｗ相のカセットコイル１６の場合も同様である。これに対して、スロット１２に配置されるカセットコイル１６のスロット内配置部２４の周囲を被覆する絶縁被膜の構成を工夫しない場合には、隣接するカセットコイル１６間の電位差が部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ）を超えた場合に、カセットコイル１６間の絶縁部が部分放電で劣化する可能性がある。本実施の形態は、このような不都合を解消することを目的として、次のように工夫している。

すなわち、本実施の形態では、図９Ａに示すように、各相で複数のカセットコイル１６は、上記のようにカセットコイルＵ１と、カセットコイルＵ１以外のカセットコイルＵ２〜Ｕ１６（以下、「カセットコイルＵ５等」として説明する。）とを含み、第１コイルであるカセットコイルＵ５等は、第１誘電率ε１を有する第１絶縁被膜５０を含み、第１絶縁被膜５０により導体線５２の周囲を被覆している。また、第２コイルであるカセットコイルＵ１は、第１誘電率ε１よりも低い第２誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４を含み、第２絶縁被膜５４により導体線５２の周囲を被覆している。

また、複数のスロット１２は、カセットコイルＵ１が挿入される入力端子側スロットである一部のスロットＳ７，Ｓ１３（以下、入力端子側スロットＳ７として説明する。）と、カセットコイルＵ５の少なくとも一部が挿入される基準スロットである残りのスロットＳ８等（以下、基準スロットＳ８として説明する。）とを含む。また、入力端子側スロットＳ７は、カセットコイルＵ５等よりも入力端子側に接続される別のステータコイルである、カセットコイルＵ１が挿入されている。入力端子側スロットＳ７に挿入されるカセットコイル１６のうち、少なくとも一部のカセットコイル１６は、上記の低誘電率の第２絶縁被膜５４を有するカセットコイルＵ１を含む。このように低誘電率の第２絶縁被膜５４により導体線５２が被覆されたコイル素線は、「高ＰＤＩＶ線」と呼ばれている。

ここで、例えば、第２絶縁被膜５４は、ポリイミドとポリアミドイミドとをアロイ化した樹脂を有するエナメル樹脂を含み、第１絶縁被膜５０は、第２絶縁被膜５４の誘電率ε２よりも高い第１誘電率ε１を有する材料を含むとしてもよい。また、第１絶縁被膜５０は、ポリアミドイミドを有するエナメル樹脂を含み、第２絶縁被膜５４は、ポリイミドを有するエナメル樹脂を含むとしてもよい。ただし、第１絶縁被膜５０及び第２絶縁被膜５４は、このような構成に限定するものではなく、第２絶縁被膜５４が有する第２誘電率ε２が第１絶縁被膜５０が有する第１誘電率ε１よりも低い関係を有するものであればいずれの材料も採用できる。例えば、第１絶縁被膜５０は、ポリアミドイミドを有するエナメル樹脂を含むとする場合、第２絶縁被膜５４は、第１絶縁被膜５０が有する第１誘電率ε１よりも低い第２誘電率ε２を有するものであればいずれの材料も採用できる。例えば、第１誘電率ε１として、比誘電率εが４〜４．５の絶縁被膜を第１絶縁被膜５０として使用する場合に、第２誘電率ε２として、比誘電率εが３〜３．５程度の絶縁被膜を第２絶縁被膜５４として使用することができる。

なお、上記では、第２絶縁被膜５４を有する第２コイルである、カセットコイル１６は、カセットコイルＵ１のみである場合を説明したが、カセットコイルＵ１に近い位置に接続されるカセットコイルＵ２、Ｕ３等のように、複数のカセットコイル１６で第２絶縁被膜５４を含むようにすることもできる。

また、入力端子側スロットＳ７には、上記のようにカセットコイルＵ５等よりも入力端子側に接続される別のカセットコイルであるカセットコイルＵ１と、カセットコイルＵ１よりも中性点側に接続された第２の別のカセットコイルである、カセットコイルＵ１６（またはＵ１５）とが挿入されている。

このようなステータ１０によれば、複数のカセットコイル１６は、カセットコイルＵ１と、カセットコイルＵ１以外のカセットコイルＵ５等とを含み、カセットコイルＵ１は、カセットコイルＵ５等が有する第１絶縁被膜５０の第１誘電率ε１よりも低い第２誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４を有する。また、複数のスロット１２は、カセットコイルＵ５等が挿入される基準スロットＳ８とは別の入力端子側スロットＳ７であり、カセットコイルＵ５等よりも入力端子側に接続される別のステータコイルである、カセットコイルＵ１が挿入される入力端子側スロットＳ７を含む。また、入力端子側スロットＳ７に挿入されるカセットコイル１６のうち、少なくとも一部のカセットコイル１６は、カセットコイルＵ１を含む。このため、基準スロットＳ８に挿入されるカセットコイル１６の導体よりも、挿入されるカセットコイル１６の導体の電圧が高くなりやすい入力端子側スロットＳ７内で、カセットコイルＵ１と別のコイルであるカセットコイルＵ１６（またはＵ１５）とが配置されている場合でも、両コイルＵ１、Ｕ１６間（またはＵ１、Ｕ１５間）での部分放電開始電圧を十分に高くできる。

また、複数のカセットコイル１６は、第２誘電率ε２よりも高い第１誘電率ε１を有する第１絶縁被膜５０を含むカセットコイルＵ５等も多く備えるので、コストが過度に上昇することがない。また、上記の部分放電開始電圧を高くするために、入力端子側スロットＳ７内に絶縁紙を設ける必要がない。このため、同じスロット１２内に複数のカセットコイル１６の一部が挿入される場合でも、スロット１２内におけるカセットコイル１６間での部分放電を、より有効に抑制できる。なお、図９Ａでは、スロット１２内で異なるカセットコイル１６間に隙間を設けたような図示をしているが、この隙間は十分に小さくするか、またはなくすことができる。

図９Ｂは、基準スロットと入力端子側スロットとに挿入されるカセットコイルで誘電率を異ならせる別例の第１例を説明するための、図９Ａに対応する図である。図９Ｂに示す構成の場合には、第２コイルであるカセットコイルＵ１のスロット内配置部２４が配置される入力端子側スロットＳ７には、別のカセットコイルＵ１６（またはＵ１５）のスロット内配置部２４も配置される。そして、この別のカセットコイルＵ１６，Ｕ１５もカセットコイルＵ１と同様に、第１絶縁被膜５０の誘電率ε１よりも低い誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４を含むようにしている。この構成の場合も、上記と同様に、入力端子側スロットＳ７内で、カセットコイルＵ１と別のカセットコイルＵ１６、Ｕ１５との間での部分放電開始電圧を十分に高くでき、スロット１２内におけるカセットコイル１６間での部分放電を、より有効に抑制できる。なお、カセットコイルＵ１６，Ｕ１５は、第１絶縁被膜５０の誘電率ε１よりも低い誘電率を有する絶縁被膜であれば、第２絶縁被膜５４以外の絶縁被膜を含むこともできる。

図９Ｃは、基準スロットと入力端子側スロットとに挿入されるカセットコイルで誘電率を異ならせる別例の第２例を説明するための、図９Ａに対応する図である。図９Ｃに示す構成の場合には、第２絶縁被膜５４は、カセットコイルＵ１には設けておらず、カセットコイルＵ１は、相対的に誘電率が高い第１絶縁被膜５０により導体線５２を被覆することによりコイル素線を構成している。その代わりに、カセットコイルＵ１のスロット内配置部２４を配置する入力端子側スロットＳ７に配置される別のカセットコイルＵ１６、Ｕ１５は、第２コイルとして、第２誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４を有し、第２絶縁被膜５４により対応する導体線５２を被覆している。この場合、別のカセットコイルＵ１６，Ｕ１５は、カセットコイルＵ１よりも中性点側に接続されている。また、入力端子側スロットＳ７は、第２コイルであるカセットコイルＵ１６（またはＵ１５）と、カセットコイルＵ５等よりも入力端子側に接続される別のカセットコイルであるカセットコイルＵ１とが挿入されている。この構成の場合、最も入力端子側に設けられるカセットコイルＵ１は低誘電率の第２絶縁被膜５４を有しないが、これと入力端子側スロットＳ７内で隣り合うカセットコイルＵ１６、Ｕ１５が、第２絶縁被膜５４により導体線５２が被覆されているので、入力端子側スロットＳ７内で、カセットコイルＵ１６，Ｕ１５と別のカセットコイルＵ１との間での部分放電開始電圧を十分に高くでき、スロット１２内におけるカセットコイル１６間での部分放電を、より有効に抑制できる。

［第２の発明の実施の形態］
次に、図１０から図１６を用いて本発明に係る第２の実施の形態について説明する。図１０に示すように、本実施の形態のステータ１０Ａは、内周面の周方向複数個所に複数のスロット１２を有する環状のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のセグメント環状部５８，６０，６２とを備える。なお、ステータコア１４の構成は、上記の第１の実施の形態と同様である。

各相のセグメント環状部５８，６０，６２は、それぞれ環状に複数の導体セグメントコイル（以下、単に「セグメントコイル」という。）５６を連結してなり、互いに連結される１周目要素６４（図１４）及び２周目要素６６（図１６）を含む。また、各セグメントコイル５６は、図１１に示す、略Ｕ字形の導体セグメント６８を複数個並べてコイル状に接合することにより形成されている。各導体セグメント６８は、幅方向（図１１の左右方向）両端部に２ずつのスロット１２（図１０）にそれぞれ挿入されるスロット内配置部７０を有する２本の平行な脚部７２と、脚部７２の一端同士を連結する連結部７４とを有する。

すなわち、本実施の形態のステータ１０Ａは、いわゆる「セグメントコイル巻き型」と呼ばれるもので、絶縁被膜により導体線が被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したセグメントコイル５６（図１０）を複数個設け、ステータコア１４の周方向に複数のセグメントコイル５６を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のセグメント環状部５８，６０，６２が構成されている。図１０では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。

図１２は、図１０のステータ１０Ａにおいて、１相分であるＵ相分のセグメント環状部５８がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のセグメント環状部５８，６０，６２（以下、代表してＵ相のセグメント環状部５８で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ２（図１４）である８個の単位コイルであるセグメントコイル５６を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを１周目要素６４としてステータコア１４を１周りさせ、続いて同様に８個のセグメントコイル５６を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを２周目要素６６としてステータコア１４を１周りさせることにより、セグメント環状部５８が構成されている。この場合、１周目要素６４を配置するスロット１２と、２周目要素６６を配置するスロット１２とは、周方向に１ずつずらせている。

図１３は、Ｕ相分のセグメント環状部５８を取り出して示す図である。なお、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部６０，６２の基本形状は、Ｕ相の場合と同様である。Ｕ相のセグメント環状部５８は、コイル素線をコイル状に形成した単位コイルであるセグメントコイル５６を１６個組み合わせて構成している。図１３で、Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃ１６と示しているのは、１６個のセグメントコイル５６を区別するためのコイル番号で、Ｕ相セグメント環状部５８の巻き始めが１番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１６である。

図１３に示すように、セグメントコイルＣ１に隣接してセグメントコイルＣ２を配置し、以下Ｃ３、Ｃ４・・・Ｃ１６と順次隣接して配置し、周方向に２周している。このため、コイル番号をｉとして、ｉ番目コイルと（ｉ＋８）番目コイルとは、１スロット分ずれているが一部径方向に重なり合うように配置されている。

図１４は、図１３のセグメント環状部５８のうち、１周目要素６４を取り出して示す図である。セグメント環状部５８の１周目要素６４は、８個のセグメントコイル５６が環状に連結されることにより構成されている。各セグメントコイル５６は、複数の導体セグメント６８から構成される。図１４では、セグメントコイル５６のうち、２周目要素６６（図１６参照）の９番目から１６番目までのセグメントコイル５６の図示を省略しているが、基本形状は図１４の１周目要素６４の形状と同様で、配置位置が１周目要素６４に対し周方向にずれている。

図１５は、図１３のセグメント環状部５８のうち、１周目要素６４をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図１６は、図１３のセグメント環状部５８のうち、２周目要素６６をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図１６では、図１３の１周目要素６４の図を省略している。なお、図１５、図１６では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のセグメントコイル５６とを示している。セグメントコイル５６は、いくつかのスロット１２をまたぐように、周方向に離れた２のスロット１２に挿入するように、ステータコア１４の周方向複数個所に巻装している。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ２で離れている。以下、セグメントコイル５６は、コイル番号を付して説明する場合がある。セグメントコイルＣ１は、セグメント環状部５８（図１３）の巻き始めで、回転電機の動力線側である入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。セグメントコイルＣ１は、スロットＳ４とＳ１０との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子側であるステータコア１４の外周側であり、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。次いで、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでセグメントコイルＣ２に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでスロットＳ１０から単位コイル間隔Ｄ２離れたスロットＳ１６に渡り、スロットＳ１０とＳ１６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ２を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ１からセグメントコイルＣ８までを形成することにより１周目要素６４が構成される。

１周目要素６４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図１６に示す２周目要素６６のセグメントコイルＣ９に接続される。このとき、セグメントコイルＣ９は、セグメントコイルＣ１から１スロット分ずれて、スロットＳ３とＳ９との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでセグメントコイルＣ１０に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでスロットＳ９から単位コイル間隔Ｄ２離れたスロットＳ１５に渡り、スロットＳ９とＳ１５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ９からセグメントコイルＣ１６までを形成することにより２周目要素６６が構成される。

また、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、回転電機の中性点に接続される。図１６では、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。このように、セグメント環状部５８の１周目要素６４と２周目要素６６とが配置されるスロット１２は、周方向にずれている。以上は、Ｕ相のセグメント環状部５８について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部６０，６２についても同様に構成するとともに、図１０に示すように、Ｖ相セグメント環状部６０を配置するスロット１２を周方向に２ずつずらせ、Ｗ相セグメント環状部６２を配置するスロット１２を、周方向にさらに２ずつずらせる。

このような各相のセグメント環状部５８，６０，６２を構成する際に、上記の図１１に１つを示した複数の略Ｕ字形の導体セグメント６８を導体線として使用している。すなわち、導体セグメント６８を複数連結することにより１のセグメントコイル５６を構成し、このセグメントコイル５６を複数連結することにより各相のセグメント環状部５８，６０，６２を構成している。この場合、各導体セグメント６８は、両端部に単位コイル間隔Ｄ２と同じ間隔で設けられた２本の平行な脚部７２を有し、各脚部７２の一端を連結部７４で連結している。各セグメントコイル５６（図３）を構成する場合、導体セグメント６８を複数本、例えば５本を使用し、予め一定に定めた単位コイル間隔Ｄ２で配置される２のスロット１２の径方向に沿って整列させるように、ステータコア１４の軸方向片側から軸方向他側に挿入する。そして、各導体セグメント６８の２の脚部７２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他面から突出した部分を互いにほぼ周方向に対向する側に折り曲げる。また、１の導体セグメント６８の片側の脚部７２の先端部と、この１の導体セグメント６８に径方向に隣り合う他の導体セグメント６８の他側の脚部７２の先端部とを溶接等により接続し、これを各導体セグメント６８で繰り返すことにより、コイル状のセグメントコイル５６を形成する。

このような導体セグメント巻き型であるステータ１０Ａでは、図１５、図１６の説明から明らかなように、各スロット１２内に、異なるセグメントコイル５６のスロット内配置部７０が径方向に並ぶように挿入される。このため、上記の第１の実施の形態で説明したのと同様に、スロット１２に配置されるセグメントコイル５６のスロット内配置部７０の周囲を被覆する絶縁被膜の構成を工夫しない場合には、同じスロット１２内で複数のセグメントコイル５６が配置される場合に、隣接するセグメントコイル５６間で部分放電により絶縁部が劣化する可能性がある。特に、高電圧が発生しやすい、入力端子側のセグメントコイルＣ１が配置されるスロットＳ４，Ｓ１０等で、別のセグメントコイルＣ８等が配置されるため、このような問題が発生しやすい。

これに対して、本実施の形態では、各相で複数のセグメントコイル５６は、上記のようにセグメントコイルＣ１と、セグメントコイルＣ１以外のセグメントコイルＣ２〜Ｃ１６（以下、「セグメントコイルＣ３等」として説明する。）とを含み、第１コイルであるセグメントコイルＣ３等は、第１誘電率ε１を有する第１絶縁被膜５０（図９Ａ参照）を含み、第１絶縁被膜５０により導体線の周囲を被覆している。また、第２コイルであるセグメントコイルＣ１は、第１誘電率ε１よりも低い第２誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４（図９Ａ参照）を含み、第２絶縁被膜５４により導体線の周囲を被覆している。

また、複数のスロット１２は、セグメントコイルＣ１が挿入される入力端子側スロットである一部のスロットＳ４，Ｓ１０（以下、入力端子側スロットＳ４として説明する。）と、セグメントコイルＣ３等の少なくとも一部が挿入される基準スロットである残りのスロットＳ１６等（以下、基準スロットＳ１６として説明する。）とを含む。また、入力端子側スロットＳ４は、セグメントコイルＣ３等よりも入力端子側に接続される別のステータコイルである、セグメントコイルＣ１が挿入されている。入力端子側スロットＳ４に挿入されるセグメントコイル５６のうち、少なくとも一部のセグメントコイル５６は、上記の低誘電率の第２絶縁被膜５４を有するセグメントコイルＣ１を含む。

このようなステータ１０Ａの場合も、複数のセグメントコイル５６は、セグメントコイルＣ１と、セグメントコイルＣ１以外のセグメントコイルＣ３等とを含み、セグメントコイルＣ１は、セグメントコイルＣ３等が有する第１絶縁被膜５０の第１誘電率ε１よりも低い第２誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４を有する。また、複数のスロット１２は、セグメントコイルＣ３等が挿入される基準スロットＳ１６等とは別の入力端子側スロットＳ４であり、セグメントコイルＣ３等よりも入力端子側に接続される別のステータコイルである、セグメントコイルＣ１が挿入される入力端子側スロットＳ４を含む。また、入力端子側スロットＳ４に挿入されるセグメントコイル５６のうち、少なくとも一部のセグメントコイル５６は、セグメントコイルＣ１を含む。このため、基準スロットＳ１６等に挿入されるコイルの導体よりも、挿入されるコイルの導体の電圧が高くなりやすい入力端子側スロットＳ４内で、セグメントコイルＣ１と別のコイルであるセグメントコイルＣ８（またはＣ２）とが配置されている場合でも、両コイルＣ１、Ｃ８間（またはＣ１、Ｃ２間）での部分放電開始電圧を十分に高くできる。

また、複数のセグメントコイル５６は、第２誘電率ε２よりも高い第１誘電率ε１を有する第１絶縁被膜５０を含むセグメントコイルＣ３等も多く備えるので、コストが過度に上昇することがない。また、上記の部分放電開始電圧を高くするために、入力端子側スロットＳ４内に絶縁紙を設ける必要がない。このため、同じスロット１２内に複数のセグメントコイル５６の一部が挿入される場合でも、スロット１２内におけるセグメントコイル５６間での部分放電を、より有効に抑制できる。

なお、第２絶縁被膜５４を有する第２コイルは、セグメントコイルＣ１に加えて、セグメントコイルＣ１に近い位置に接続されるＣ２等の別の１以上のセグメントコイル５６を含むようにしてもよい。また、各セグメントコイル５６は、複数の導体セグメント６８を接合することにより構成されるため、同じセグメントコイル５６でも一部の導体セグメント６８を構成する絶縁被膜の誘電率を、他の導体セグメント６８を構成する絶縁被膜の誘電率よりも低くすることで、同じスロット１２内で電位差が特に発生しやすい部分間でのみ、絶縁被膜として低い誘電率を有するものを使用することもできる。また、本実施の形態でも、上記の図９Ｂ，図９Ｃで示した場合と同様に、入力端子側スロットＳ４内に配置される複数のセグメントコイル５６のうち、少なくとも一部のセグメントコイル５６の一部または全部が相対的に低い誘電率の絶縁被膜を含むようにすることもできる。例えば、入力端子側スロットＳ４内に配置される複数のセグメントコイル５６のすべてのセグメントコイル５６が、基準スロットＳ１６等に挿入される他のセグメントコイル５６の絶縁被膜よりも相対的に低い誘電率の絶縁被膜を含むようにすることもできる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施の形態と同様である。

［第３の発明の実施の形態］
なお、本発明に係る第３の実施の形態として、図１から図８、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃに示した第１の実施形態、または図１０から図１６に示した第２の実施形態のいずれかにおいて、複数のスロット１２のうち、少なくとも入力端子側スロットである一部のスロット１２に挿入されるカセットコイル１６またはセグメントコイル５６の少なくとも一部は、フィラーが混入された樹脂を有する第２絶縁被膜５４または別の絶縁被膜を含むように構成されてもよい。例えば、第１の実施の形態において、セグメントコイルＵ１は、第２絶縁被膜５４であって、樹脂中にフィラーが混入された樹脂を含む第２絶縁被膜５４を含むようにすることもできる。また、第２の実施の形態において、セグメントコイルＣ１は、第２絶縁被膜５４であって、樹脂中にフィラーが混入された樹脂を含む第２絶縁被膜５４を含むようにすることもできる。このような構成によれば、高温や、標高の高い気圧の低い状態で使用され、サージ電圧に対する部分放電開始電圧が低くなる傾向となる場合でも、駆動電圧を低下させる等により回転電機の性能を低下させることなく、ステータ１０，１０Ａを含む回転電機の耐久性を十分に高くすることができる。なお、フィラーを混入することにより構成される絶縁被膜は、入力端子側に設けられるコイルだけでなく、少なくとも１以上の他のコイルに設けることもできる。このように樹脂中にフィラーが混入された絶縁被膜を有するコイル素線は、「耐サージ電線」と呼ばれる。

図１７は、本発明に係る実施の形態において、標高及びモータ温度が変化に応じて回転電機の耐久性保障方法を変える場合の２例を説明するための図である。図１７（ａ）は、回転電機の温度であるモータ温度、及び標高に応じてモータハード、すなわちモータの構造でステータの耐久性を補償するか、制御補償でステータの耐久性を補償するかを変更するようにしている。この場合、モータハード補償とは、駆動電圧の低下等の回転電機の制御以外で構造的に耐久性を補償することを意味している。これに対して制御補償とは、回転電機の制御により耐久性を補償することを意味している。このように２種類で耐久性を補償しているが、従来は、モータハード補償は、例えばスロット１２（図１等）内で高電圧が発生する部分に絶縁紙を設ける等により対応することが考えられていた。これに対して、上記の第１の実施形態または第２の実施の形態によれば、同じモータハード補償領域でも、絶縁紙を使用せずに対応することが可能となる。

また、図１７（ｂ）では、第２誘電率ε２を有する第２絶縁被膜５４を含むコイルを使用する場合に誘電率を、図１７（ａ）の場合よりも低下させることでモータハード補償の領域を広げるとともに、図１７（ｂ）で斜線領域で示すように、耐サージ電線、すなわち、樹脂中にフィラーが混入された第２絶縁被膜５４等の絶縁被膜を含むコイルを使用することで、図１７（ｂ）の制御補償領域をなくせるか、または小さくすることができる。このように制御補償領域をなくすか、または小さくできるので、高温環境や高地環境で、耐久性の補償領域の確保のために駆動電圧を低下させる等の対策を制御で講じる必要がなくなる。このため、ステータを含む回転電機の性能向上を図れ、回転電機を走行用モータとして使用する電気自動車、ハイブリッド車等の動力性能の向上を図れる。

なお、上記の各実施の形態においては、ステータコイルが同芯カセット巻き型の場合と、セグメントコイル巻き型の場合とに本発明を適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、上記では、ステータコアにステータコイルを分布巻きで巻装する場合を説明したが、ステータコアに複数のステータコイルを集中巻きで巻装する構成でも本発明を実施できる。また、ステータは、ラジアル型の回転電機を構成するものに限定するものではなく、アキシャル型、すなわちステータとロータとが軸方向に対向する構成で使用するステータで本発明を実施することもできる。

１０，１０Ａステータ、１２スロット、１４ステータコア、１６導体カセットコイル、２４スロット内配置部、５０第１絶縁被膜、５２導体線、５４第２絶縁被膜、５６導体セグメントコイル、６８導体セグメント、７０スロット内配置部、７２脚部、７４連結部。

Claims

基準スロット及び入力端子側スロットを有する複数のスロットを含むステータコアと、
前記複数のスロットに挿入されるように前記ステータコアの複数個所に巻装される複数のステータコイルとを備え、
前記複数のステータコイルは、第１誘電率を有する第１絶縁被膜を含む第１コイルと、前記第１誘電率よりも低い第２誘電率を有する第２絶縁被膜を含み、前記第１コイルよりも入力端子側に接続される第２コイルと、前記第１誘電率よりも低い誘電率を有する絶縁被膜を含み、前記第２コイルよりも中性点側に接続される第３コイルと、を含み、
前記第１コイルは、前記基準スロットに挿入され、
前記第２コイル及び前記第３コイルは、前記入力端子側スロットに挿入されることを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
前記複数のステータコイルは、
同相となる複数のコイルの両端同士を環状に連結して構成され、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルを含む環状部を備えることを特徴とする回転電機ステータ。
請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
前記環状部は、
それぞれコイル状に形成され、予め定めた単位コイル間隔で幅方向両端部に設けられるスロット内配置部を有し、同相となる複数の導体カセットコイルの両端同士を環状に連結して構成されるカセット環状部であり、
前記各導体カセットコイルは、軸方向一端部に設けられる片側コイルエンド部を含み、
前記片側コイルエンド部は、前記複数のスロットに前記各導体カセットコイルの前記スロット内配置部を挿入させつつ、前記ステータコアの軸方向一端側から軸方向に前記カセット環状部を組み付ける際に、２つの前記スロットに軸方向に通過可能な２つのスロット通過可能部と、前記２つのスロット通過可能部同士を連結し、前記ステータコアの内周面よりも径方向内側に配置される内側連結部とを有し、
前記第２コイル及び前記第３コイルは、同じ前記入力端子側スロットに挿入される前記スロット内配置部を有することを特徴とする回転電機ステータ。
請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
前記環状部は、
それぞれ両端部にスロット内配置部を有する２本の平行な脚部を含む複数の導体セグメントであって、予め定めた単位コイル間隔で配置される２つの前記スロットの径方向に沿って整列されるように、前記ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に挿入される複数の導体セグメントをコイル状に接合して構成される同相となる複数の導体セグメントコイルの両端同士を環状に連結して構成されるセグメント環状部であり、
前記第２コイル及び前記第３コイルは、同じ前記入力端子側スロットに挿入される前記スロット内配置部を有することを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
前記第２絶縁被膜は、ポリイミドとポリアミドイミドとをアロイ化した樹脂を有するエナメル樹脂を含み、
前記第１絶縁被膜は、第２絶縁被膜の誘電率よりも高い誘電率を有する材料を含むことを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１から請求項５のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
前記第１絶縁被膜は、ポリアミドイミドを有するエナメル樹脂を含み、
前記第２絶縁被膜は、ポリイミドを有するエナメル樹脂を含むことを特徴とする回転電機ステータ。
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
前記入力端子側スロットに挿入される前記ステータコイルの少なくとも一部は、フィラーが混入された樹脂を有する第２絶縁被膜または別の絶縁被膜を含むことを特徴とする回転電機ステータ。