具有高温下有效工作的密封整流器的机动车交流发电机

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具有高温下有效工作的密封整流器的机动车交流发电机

时间:2020-01-02本站浏览次数:412

       

具有高温下有效工作的密封整流器的机动车交流发电机

交流发电机包括用作整流器的用密封件(例如环氧树脂模压的)连同散热片及外部输入/输出端子板一起密封的MOSFET。即使散热片、端子板等以不同的相位振动,密封件也能将应力均匀地耗散。既然即使受到巨大的振动,整流元件也能可靠地固定,故可减少MOSFET的损坏。因为MOSFET为密封件所密封,MOSFET永远不会暴露在大气中。所以这种交流发电机可以改善MOSFET对恶劣工作条件的耐力。

正的MOSFET及各自的电极,例如,源极、漏极及栅极用密封件(例如,环氧树脂)密封固定在正极散热片上,而负的MOSFET及各自的电极,例如,源极、漏极及栅极用密封件(例如,环氧树脂)密封固定在负极散热片上。所以,即使正、负散热片、端子板等以不同的相位振动,密封件可将应力均匀地分散,从而抑制对正、负的MOSFET及其电极的破坏作用。因为正、负MOSFET及其电极永远不会暴露在大气中,所以,提高了所述交流发电机中MOSFET及其电极耐受恶劣工作条件的能力。

另一方面,负极散热片43是对电池2负极具有汇流作用和热辐射作用的散热片。负极散热片43类似于正极散热片42,整体地作成月牙形,以便与后罩28的圆形内表面一致并环绕例如电刷架22。负极散热片43处在后罩28中比正极散热片42更深的位置,并在不同的平面上与正极散热片42重叠或形成双层结构。负极散热片42通过与后罩28接触而与机体连通接地。负极散热片43与正极散热片42一起构成电动势部分。

本发明的其他目的及特点将在下面对其描述的过程中显露出来。

本发明的其他目的和优点,在下面参照附图就最佳实施例的详细描述时会显得更加清楚。其中图1是截面图,表示本发明一个最佳实施例的机动车交流发电机的三相全波整流器的一部分;图2是平面视图,表示图1的三相全波整流器;图3是截面图,表示该实施例机动车交流发电机的整个结构;图4是电路图,表示图1的三相全波整流器及其三相转子绕组;图5A及5B是截面图,表示该实施例的正MOSFET的例子;图6A及6B是图4所示三相全波整流器U分量逆变器电路的等效电路;图7-9是曲线图,分别说明作为对比例的普通PN结硅二极管、硅MOSFET以及本实施例碳化硅MOSFET的电压与电流的关系;图10是曲线图,表示作为对比例的硅MOSFET与本实施例碳化硅MOSFET的击穿电压与通道电阻之间的关系;图11是曲线图,表示采用硅MOSFET类型及碳化硅MOSFET类型的三相全波整流器时,速度与交流发电机的输出电流以及速度与其效率之间的关系;图12是曲线图,表示采用硅MOSFET类型及碳化硅MOSFET类型的三相全波整流器时,噪声电压与机动车交流发电机的速度之间的关系;以及图13是先有技术整流器。

在机动车交流发电机的整流器中,P型陷阱区不是接在源极上,就是接在漏极上,以便将电压加在P型陷阱区上。但是,如果在P型陷阱区接在源极上的地方源极连接侧的寄生二极管发生短路,那么,如果接到MOSFET的漏极区的发生的电压变得低于电池电压,反向电流就会流过漏极连接侧的寄生二极管。为了防止出现流过漏极连接侧的寄生二极管的反向电流,P型陷阱区可短路到漏极。源极连接侧的寄生二极管可以防止出现流过电池的反向电流。

用抗蚀剂或绝缘层将所述表面掩蔽,使表面上与沟槽对应的区域显露出来,用诸如RIE(活性离子蚀刻法)等众所周知的干法蚀刻技术在晶片表面形成沟槽105。在沟槽105的表面用加热氧化法形成一氧化硅的栅极绝缘层106之后,在沟槽105上形成由掺杂的多晶硅做的栅极G。形成与高浓度N型漏极区104及P型陷阱区103的表面接触的由导电金属做的漏极D。最后,形成与高浓度N型衬底101的背面接触的导电金属制的源极S。

本发明的其他目的和优点,在下面参照附图就最佳实施例的详细描述时会显得更加清楚。其中图1是截面图,表示本发明一个最佳实施例的机动车交流发电机的三相全波整流器的一部分;图2是平面视图,表示图1的三相全波整流器;图3是截面图,表示该实施例机动车交流发电机的整个结构;图4是电路图,表示图1的三相全波整流器及其三相转子绕组;图5A及5B是截面图,表示该实施例的正MOSFET的例子;图6A及6B是图4所示三相全波整流器U分量逆变器电路的等效电路;图7-9是曲线图,分别说明作为对比例的普通PN结硅二极管、硅MOSFET以及本实施例碳化硅MOSFET的电压与电流的关系;图10是曲线图,表示作为对比例的硅MOSFET与本实施例碳化硅MOSFET的击穿电压与通道电阻之间的关系;图11是曲线图,表示采用硅MOSFET类型及碳化硅MOSFET类型的三相全波整流器时,速度与交流发电机的输出电流以及速度与其效率之间的关系;图12是曲线图,表示采用硅MOSFET类型及碳化硅MOSFET类型的三相全波整流器时,噪声电压与机动车交流发电机的速度之间的关系;以及图13是先有技术整流器。

按照本实施例,由于三相全波整流器可以大大地减少其发热量,散热片可以做的紧凑,因而允许把三相全波整流器7和控制器98的调压器8作成一个整体。把三相全波整流器7和控制三相全波整流器7的控制器98作成一个整体,就可能消除用于两者耦合的连接,并减少这些连接部发射的电磁噪声。所以,与普通的汽车交流发电机相比,透气孔可以外露,不必用任何后盖板来盖透气孔,结果,在机动车交流发电机中按装三相全波整流器所需的空间可以减小,所以空气阻力和输送空气的功率也都相应减小。

正极散热片42是对电池2正极具有汇流作用和热辐射作用的散热片。正极散热片42整体地作成月牙形,以便与后罩28的内圆柱面一致并环绕电刷架22。正极散热片42与后框26的后侧面一致并与后罩28装配在一起。

对于每一相各自的P型陷阱可以单独地在高浓度的N型衬底上形成,后者构成对应于多相电枢绕组而言各自的MOSFET的高浓度N型公共源极区。经由绝缘层在相应的P型陷阱的表面上形成构成N型沟通的每个栅极。所以,正或负的MOSFET可以做在单一个芯片上,从而减少装配的零件数,并缩小多相全波整流器的尺寸。




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