用于车辆的发电.电动装置制造方法及图纸

一种进行发电及电动动作的用于车辆的发电电动装置，由多个ＭＯＳＦＥＴ构成，连接于电机体线圈与电池组之间，具有交流－直流转换装置，将该交流－直流转换装置中的ＭＯＳＦＥＴ在把电机体线圈中产生的交流输出转换成直流输出给电池组充电的发电模式与为了使电机线圈形成相对于旋转磁极产生的磁场保持一定相位差的旋转磁场而由电池向电机体线圈通电的电动模式之间进行切换动作的切换装置，且上述ＭＯＳＦＥＴ是以ＳｉＣ为原材料形成的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于具有从引擎接受转矩作用而发电的功能和向引擎施加转矩作用的电动功能的用于车辆的发电电动装置。以往，如特开昭63-202255号所公布的那样，在控制电机体线圈电流的开关元件中使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，通过齐纳二极管对该MOSFET的耐电压值进行补偿的发电电动装置是众所周知的。这种已有技术，是着眼于在以前的Si衬底上构成的MOS晶体管的导电电阻与元件必需的耐压之间的折衷关系，通过增设功率型齐纳二极管，降低MOS晶体管的耐压设定，降低元件耐压层的导电电阻，从而起到一定的提高起动功能的效果。但这种技术中，所增设的功率型齐纳二极管作为发电时的整流二极管一般要采用大电流规格，或如果元件间的齐纳电压不稳定，当吸收浪涌时，能量集中于特定的齐纳电压较低的元件而容易损坏等原因，必须将浪涌耐量设计得较大，或必须对齐纳电压质量数据进行检查、挑选，花费很高的费用。另外，还有由于齐纳二极管的散热片而使体积增大的问题。也就是说，以往的技术中，在发电电动装置中，由于发电时内部产生高电压(如12V电池组时，为其10倍以上的150-300V)，需要对元件进行保护。因此不能不提高元件的导电电阻(相对于只进行电动动作的机器所需元件耐压只是电源电压的几倍的情况)。尤其是起动静止的引擎时，通过该高导电电阻元件来进行大起动电流的通电控制，会产生更大的导电电阻，这会带来电源电压的相当一部分会损失在MOSFET上的不良状态。本专利技术的目的是通过采用从本质上不同于以前的Si-MOS的具有特别的高耐压且低导电电阻特性的元件，来解决上述问题。本专利技术提供了具有以下特征的用于车辆的发电电动装置；具有与和引擎的曲柄轴连动的旋转轴一起旋转的旋转磁极；具备固定于外壳上的电机体铁芯和绕在其上面的电机体线圈的电机体；由多个MOSFET构成的连接于上述电机体线圈与电池组之间的交流-直流转换装置；将上述交流-直流转换装置中的上述MOSFET在如下两种模式，即把上述电机体线圈中产生的交流输出变换成直流输出对上述电池组进行充电的发电模式和为了使上述电机体线圈形成相对于上述旋转磁极的磁场具有一定相位差的旋转磁场、从上述电池组向上述电机体线圈通电的电动模式间切换并使之动作的切换装置；且上述MOSFET是以SiC为原材料构成的。根据上述的构成，在发电时需要高耐压，而对于电动时的大电流需要低导电电阻的交流-直流转换装置的MOSFET中使用了SiC，显著地减少了元件上的电压降损失，使得电池组的电压能够几乎毫无损失地提供给电机体线圈，从而能够得到良好的驱动转矩。附图简单说明附图说明图1是本专利技术的说明第一实施例的线路构成图。图2是上述实施例的用于车辆的发电机的剖面图。图3是上述用于车辆的交流发电机除去外壳后从后侧看的侧面图。图4是上述用于车辆的交流发电机内部的整流装置的斜视图。图5是上述用于车辆的交流发电机内部的整流装置的斜视图。图6是上述用于车辆的交流发电机的线路图。图7是为了说明构成图4的整流装置的MOS功率晶体管的一个例子的局部放大剖面图。图8是为了说明构成图4的整流装置的MOS功率晶体管的一个例子的局部放大剖面图。图9是以SiC为原材料的MOS功率晶体管的电压-电流特性图。图10是以Si为原材料的MOS功率晶体管的电压-电流特性图。图11是表示图9和图10的MOS功率晶体管的耐压与沟道电阻之间关系的说明图。图12是表示使用图9和图10的MOS功率晶体管时的转数与转矩关系的说明图。图13是表示上述用于车辆的交流发电机的控制例的流程图。图14是表示本专利技术的第二实施例的线路构成图。下面根据附图对本专利技术的实施例进行说明。图1是表示本专利技术的第1实施例的构成图。发电机是由不含励磁调节装置的磁铁式旋转体1和由旋转体感应发电的三相电机体线圈5构成。该发电机是由起动器起动车辆引擎30带动皮带以大约3的增速比来驱动的。图2-5表示的是发电机的构成。如这些图所示，发电机外壳是由一体化的由良导电金属构成的前罩14和后罩15构成，通过四根通螺栓23固定。铁芯2固定在外壳14与15的内壁上，三相电机体线圈绕在铁芯2上。固定在外壳14、15上的轴承21、22于支撑旋转体的自由旋转。旋转体1是具有16个极的多极磁体，由磁铁18、转子芯12及支持它们的非磁性材料20和轴16构成。在后罩15的内侧，集成整流装置10是由胶固定的。集成整流装置10在三相电机体线圈接线柱的近接位置，且具有到电机体线圈接线柱的取出处对应的位置短距离伸出的三相交流输出电流的输入接线柱10b和直流电流输出接线柱10c以及电池组信号输入接线柱10d等输入输出接线柱，与三相电机体线圈5和三相交流电流输入接线柱10b在后述的冷却风排出窗26的位置通过焊接相连，与连接直流电流输出接线柱10c和车辆电池组(图中未表示)的正极接线柱的导线(图中未表示)通过螺母连接，与电池组信号输入接线柱10d和引擎按键开关信号(IG)接线柱10a及磁场正极的旋转角信号输入接线柱10e、引擎起动信号(ST)输入接线柱10s通过连接器相连。该一体集成整流装置10，除输入接线柱外，为了易于电磁屏蔽和放热，均包在金属制的电磁屏蔽部件9中。集成整流装置10具有三相全波整流半导体电路19和对其进行控制的电机体电流切换控制电路10f，并输入磁场正极旋转角检测部分10g的信号。该磁场正极旋转角检测部分10g如图2所示的那样，与磁场旋转体的磁铁相邻，比集成整流装置10的顶盖部件9a更向外突出，这个部分具有磁场探测器(图中未画)。在旋转体1的两侧设置有翼片17，从前罩14与后罩15上设置的进风窗25吸入冷却风24。集成整流装置10、进风窗25及排风窗26几乎是沿离心方向排列。因此，一部分冷却风迎面磁到翼片17，然后到翼片屏蔽处的电磁屏蔽部件9的顶侧部件9a的表面从排风窗26排出。同样，电磁屏蔽部件9的底侧9b与后罩15具有良导热性的紧密连接。具有上述构成的集成整流装置10与具有以前的用于车辆的交流发电机的电压调整器(稳压器)和三相全波整流器的用于车辆的交流发电机的三相全波整流器相比，轴向后罩15的端面面积的占有率约减少了一半。由于这种空间的节省，使后罩15的进风窗25的面积增大，减小了通风障碍，容易防止集成整流装置10以及电机体线圈5的升温，由此可以抑制配线、导线的电阻增加，降低感应机的转矩损失。下面根据图1对线路的构成进行详细说明。三相全波整流半导体电路19是以单晶体的、特别是晶体构造为称为SiC六方晶系的SiC为原材料的N沟道增强型MOS功率晶体管(MOSFET)19a-19f构成的三相全波整流器在高端的晶体管19a-19c具有共同的源区及源极，接在三相电机体线圈5的各相输出端与电池组21的高电位端之间。低端的晶体管19d-9f具有共同的漏区和漏极，接在三相电机体线圈的各相输出端与电池组21的低电位端之间。电机体电流切换控制电路10f，是从三相电机体线圈5的各个输出端接收各相发电电压Vu、Vv、Vw输入，根据这些输入信号控制加在MOS功率晶体管19a-19f各栅极上的栅极电压。即集成整流装置10的电机体电流切换控制电路10读取电池组21的电压，通过控制MOS功率晶体管19a-19f的开闭使之保持稳定。这样，切换控制根据上述磁场正极的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置在车辆上进行发电和电动操作的用于车辆的发电电动装置，其特征在于包括： 与引擎的曲柄轴连动旋转并由外壳支撑的旋转轴、以及具有与这个旋转轴一起旋转的旋转磁极的旋转体； 具有固定在上述外壳上的电机体铁芯和绕在上面的多相电机体线圈的电机体； 由多个ＭＯＳＦＥＴ构成、连接在上述电机体线圈和电池组之间的交流－直流转换装置，该交流－直流转换装置将上述电机体线圈中产生的交流输出转换成用于电池组充电的直流输出，同时将上述电池组的直流输出转换成用于形成旋转磁场的交流输出；和 将上述交流－直流转换装置的上述ＭＯＳＦＥＴ切换成把上述电机体线圈中产生的交流输出转换成直流输出对上述电池组充电的发电模式和为了使上述电机体线圈形成相对于上述旋转磁极存在一定相位差的旋转磁场、从电池组给上述电机体线圈通电的电动模式这两种模式，并使之动作的切换装置； 且上述ＭＯＳＦＥＴ是以由硅元素（Ｓｉ）和碳元素（Ｃ）的化合物碳化硅（ＳｉＣ）为原材料构成的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：草濑新，三谷涓三，梅田敦司，户仓规仁，佐藤博英，
申请(专利权)人：日本电装株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]