CN100481683C - 发电电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电电动机(100)，该发电电动机包括交流发电机(50)，电极板(81，82A到82C，83)，基板(84)，MOS晶体管(Tr1到Tr6)和MOS驱动器(27)。电极板(81，82A到82C，83)设置在该交流发电机(50)的端面上，从而基本形成U形以围绕该交流发电机(50)的旋转轴(50A)。MOS晶体管(Tr1，Tr3，Tr5)设置在电极板(81)上，而MOS晶体管(Tr2，Tr4，Tr6)分别设置在电极板(82A，82B，82C)上。MOS驱动器(27)设置在基板(84)上，该基板设置在一基本为U形的凹口内，并控制MOS晶体管(Tr1到Tr6)的打开/关闭。

Description

发电电动机

技术领域

本发明涉及一种在端面上包括控制装置的发电电动机，更具体地涉及一种紧凑的发电电动机。

背景技术

日本专利公开No.2-266855公开了一种起动发电机，该起动发电机可用作起动车载发动机的三相电动机，还可用作给蓄电池充电的三相交流发电机。

参照图9，日本专利公开No.2-266855中公开的起动发电机300包括一电机(motor)单元301和一驱动单元302。电机单元301包括一定子和一转子。驱动单元302设置在电机单元301的端面301A上.驱动单元302包括一圆柱形部件302A和一电源组件302B。电源组件302B在圆柱形部件302A的一个表面上形成。即，电源组件302B设置在与圆柱形部件302A的径向方向303垂直的方向上以及电机单元301的旋转轴301B的纵向方向304上.

电源组件302B向包含在电机单元301中的线圈提供电流并驱动电机单元301，以便转子输出一预定的转矩。当电机单元301中的转子被发动机的旋转动力驱动旋转时，在三个定子中感应出的交流电压被转换成直流电压，从而给蓄电池充电。

这样，电源组件302B设置在电机单元301的端面301A上，并驱动作为电动机或发电机的电机单元301.

但是，在传统的起动发电机中，电源组件设置在与当假定旋转轴为中心时的径向方向相垂直的方向上和该旋转轴的纵向方向上。因此，难以获得尺寸较小的起动发电机。

尤其是，当在发电机中结合一控制电路以控制安装在发动机中的该发电机时，也会出现同样的问题。

由于日本专利公开No.2-266855没有清楚地揭示包含在该电源组件内的电极的位置，所以在传统的起动发电机中难以提高冷却电源组件的效率。

另外，由于日本专利公开No.2-266855也没有清楚地揭示与该电源组件相连的配线的位置，所以在传统的起动发电机中难以缩短配线的长度和简化配线。

发明内容

从上文中可以看到，本发明的一个目标是提供一种紧凑的发电电动机.

本发明的另一个目标是提供一种包括占用较小面积的控制电路的发电电动机.

本发明的另一个目标是提供一种包括获得高冷却效率的控制装置的发电电动机。

本发明的另一个目标是提供一种使配线长度更短并简化配线的发电电动机。

根据本发明，发电电动机包括一电机和一控制装置。该电机包括一转子和一定子，并且可用作电动发电机。该控制装置设置在该电机的端面上以围绕该电机的一旋转轴，并控制该电机的驱动。

优选地，该控制装置包括第一电极板、第二电极板、第三电极板和多相开关元件组.该第一、第二和第三电极板设置在该电机的端面上以便基本上形成一U形以围绕该电机的旋转轴.该多相开关元件组控制提供给该电机的定子的电流。该多相开关元件组包括多个臂。该臂的数目对应于该电机的相的数目，并且每个臂均由第一和第二开关元件构成。该第一电极板沿垂直于该电机的旋转轴的方向设置在离开该旋转轴一个预定距离的位置处。该第二和第三电极板设置在该第一电极板外侧。该第一和第二开关元件串联地电连接在该第一电极板和第三电极板之间。该多个第一开关元件设置在该第一电极板上，并且该多个第二开关元件设置在该第二电极板上。

优选地，该控制装置还包括一控制电路。该控制电路控制多个第一和第二开关元件。该控制电路设置在一陶瓷基板上，该陶瓷基板沿与该第一、第二和第三电极板所在的平面平行的平面的方向设置在一基本为U形的凹口内。

优选地，该控制装置还包括多个第一配线和多个第二配线。该多个第一配线将该控制电路连接到该多个第一开关元件上。该多个第二配线将该控制电路连接到该多个第二开关元件上。该多个第一配线设置在该电机的旋转轴和该第一电极板之间以围绕该旋转轴。该多个第二配线设置在该电机的旋转轴和该第一电极板之间以及该第一电极板和该电机之间。

优选地，该第一和第二电极板设置在第一平面内。该第三电极板设置在与该第一平面不同的第二平面内。

优选地，该第二平面比该第一平面更靠近该电机。

优选地，该多个臂径向地设置在该第一、第二和第三电极板所在的平面的方向上。

优选地，该多个第一和第二开关元件中的每一个均具有一控制端子、一输入端子和一输出端子。该控制端子接收来自该多个第一配线或多个第二配线的控制信号。该输入端子接收直流电流。该输出端子根据该控制信号的控制内容输出直流电流。该第一开关元件的输入端子与该第一电极板相接触。该第一开关元件的控制端子设置在该旋转轴一侧并与该第一配线相连接。该第一开关元件的输出端子设置在该第二电极板一侧并与该第二电极板相连接。该第二开关元件的输入端子与该第二电极板相接触。该第二开关元件的控制端子设置在该旋转轴一侧并与该第二配线相连接。该第二开关元件的输出端子设置在该第三电极板一侧并与该第三电极板相连接。

优选地，该控制装置包括一多相开关元件组、一控制电路、以及第一和第二电极板。该多相开关元件组控制提供给一定子的电流。该控制电路控制该多相开关元件组。该第一和第二电极板设置在一电机的端面上从而基本形成一U形以围绕该电机的旋转轴。该控制电路设置在一陶瓷基板上，该陶瓷基板沿与该第一和第二电极板所在的平面平行的平面的方向设置在一基本为U形的凹口内。

优选地，该控制电路由树脂模制而成。

优选地，该控制装置还包括齐纳(稳压)二极管。该齐纳二极管保护该多相开关元件组不受冲击(浪涌)的影响。该齐纳二极管设置在该凹口内。

优选地，该控制装置还包括电容元件。该电容元件使来自一直流电源的直流电压平滑，并将该被平滑后的直流电压提供给该多相开关元件组。该电容元件设置在该陶瓷基板和该第二电极板之间。

优选地，该控制装置还包括磁场线圈控制单元。该磁场线圈控制单元控制提供给不同于定子的磁场线圈的电流。该磁场线圈控制单元设置在该陶瓷基板上。

优选地，从该陶瓷基板延伸到该第一和第二电极板的引线框架(leadframe)与该第一和第二电极板设置在同一平面内。

在根据本发明的发电电动机内，该控制装置沿垂直于该电机的旋转轴的方向设置在该电机的端面上。然后，该控制装置控制该电机的驱动。

因此，根据本发明，该发电电动机可较小。

另外，在根据本发明的发电电动机中，构成每个臂的第一开关元件设置在该第一电极板上，该第一电极板设置在该电机的端面的最里面的部分中，而该第二开关元件设置在该第二电极板上，该第二电极板设置在该第一电极板外部。

因此，根据本发明，通过引入该电机的空气流可有效地冷却该第一和第二开关元件。

此外，在根据本发明的发电电动机中，控制该第一和第二开关元件的控制电路设置在具有该第一、第二和第三电极板的平面内，并位于该第一、第二和第三电极板中的凹口内。连接该控制电路与该第一开关元件的配线设置在该电机的旋转轴和该第一电极板之间，连接该控制电路与该第二开关元件的配线设置在该电机的旋转轴和该第一电极板之间，以及该第一电极板和该电机之间。

因此，根据本发明，该配线可更短并且可简化。

此外，在根据本发明的发电电动机中，该用于控制用作发电机或电动机的电机的驱动的控制电路设置在与该第一和第二电极板所在的平面平行的平面的方向上，该第一和第二电极板设置在该电机的端面上。该控制电路设置在该第一和第二电极板中的基本为U形的凹口内。

因此，根据本发明，可减小该控制电路占用的面积。

附图说明

图1是根据本发明的发电电动机的平面图。

图2A是图1中所示的MOS晶体管Tr1的平面图。

图2B是MOS晶体管Tr1和电极板81、82A的横截面图。

图3是沿图1中所示的线III-III的横截面图。

图4是沿图1中所示的线III-III的另一横截面图。

图5是图1中所示的发电电动机和蓄电池的电路结构图。

图6是包含图1中所示的发电电动机的一发动机系统的示意性结构图。

图7是根据本发明的发电电动机的另一平面图。

图8A是图7中所示的MOS晶体管Tr1的平面图。

图8B是MOS晶体管Tr1和电极板81、82A的横截面图。

图9是传统的起动发电机的透视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细说明本发明的实施例。应指出，相同的参考标号表示附图中的相同或相应的元件。

参照图1，根据本发明的发电电动机100包括齐纳二极管21，DT1到DT3，MOS晶体管Tr1到Tr6，电源26，MOS驱动器27，交流发电机50，客制集成电路(IC)70，电极板81、82A到82C、83，基板84、端子84A到84D，以及配线85A到85D、86A到86D。

电极板81、82A到82C、83和基板84形成在交流发电机50的一个端面上。电极板81基本为U形，并且围绕交流发电机50的旋转轴50A。电极板82A到82C设置成在电极板81外部基本形成一U形以围绕电极板81。电极板82A到82C设置成彼此有预定的间隔。电极板83设置在与旋转轴50A相距一定距离的位置，该距离基本等于电极板82A-82C和旋转轴50A之间的距离。电极板83的一部分设置在电极板82A到82C之下。基板84沿与电极板81、82A到82C、83所在的平面平行的平面的方向设置在电极板81的一基本为U形的凹口内。

MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5设置在电极板81上，MOS晶体管Tr2和齐纳二极管DT1设置在电极板82A上，MOS晶体管Tr4和齐纳二极管DT2设置在电极板82B上，并且MOS晶体管Tr6和齐纳二极管DT3设置在电极板82C上。

MOS晶体管Tr1的漏极连接在电极板81上，而源极连接在电极板82A上。MOS晶体管Tr2的漏极连接在电极板82A上，而源极连接在电极板83上。齐纳二极管DT1的一个端子连接在电极板82A上，而另一个端子连接在电极板83上。电极板82A连接在交流电动机50的一U相线圈的一端51A上。

MOS晶体管Tr3的漏极连接在电极板81上，而源极连接在电极板82B上。MOS晶体管Tr4的漏极连接在电极板82B上，而源极连接在电极板83上。齐纳二极管DT2的一个端子连接在电极板82B上，而另一个端子连接在电极板83上。电极板82B连接在交流电动机50的一V相线圈的一端52A上。

MOS晶体管Tr5的漏极连接在电极板81上，而源极连接在电极板82C上。MOS晶体管Tr6的漏极连接在电极板82C上，而源极连接在电极板83上。齐纳二极管DT3的一个端子连接在电极板82C上，而另一个端子连接在电极板83上。电极板82C连接在交流电动机50的一W相线圈的一端53A上。

因此，MOS晶体管Tr1、Tr2通过电极板82A顺次地连接在电极板81和83之间。另外，MOS晶体管Tr3、Tr4通过电极板82B顺次地连接在电极板81和83之间.而且，MOS晶体管Tr5、Tr6通过电极板82C顺次地连接在电极板81和83之间。电极板82A到82C分别连接在交流发电机50的U相线圈、V相线圈和W相线圈上。

MOS晶体管Tr1、Tr2构成U相臂，MOS晶体管Tr3、Tr4构成V相臂，而MOS晶体管Tr5、Tr6构成W相臂.该U相臂、V相臂和W相臂在一垂直于旋转轴50A的平面内从旋转轴50A朝外部圆周沿径向设置。

基板84由陶瓷基板形成。电源26，客制集成电路70，MOS驱动器27和端子84A到84D设置在基板84上。电源26，客制集成电路70，和MOS驱动器27在基板84上由树脂模制而成.

端子84A接收信号M/G，并通过配线85A将接收到的信号M/G输出给客制集成电路70.端子84B接收信号RLO，并通过配线85B将接收到的信号RLO输出给客制集成电路70.端子84C接收信号CHGL，并通过配线85C将接收到的信号CHGL输出给客制集成电路70.端子84D接收一蓄电池(未示出)输出的直流电压，并通过配线85D将接收到的直流电压提供给电源26。

在从基板84到电极板81、82A到82C的布线中，配线86A到86F沿围绕旋转轴50A的圆周设置在旋转轴50A和电极板81之间的空间内.然后，配线86B在点C弯曲，并在电极板81下面(在电极板81和交流发电机50之间)延伸到电极板82A。配线86D在点D弯曲，并在电极板81下面(在电极板81和交流发电机50之间)延伸到电极板82B。另外，配线86F在点E弯曲，并在电极板81下面(在电极板81和交流发电机50之间)延伸到电极板82C。

这里，配线86A、86C、86E构成“多个第一配线”，配线86B、86D、86F构成“多个第二配线”。

MOS驱动器27分别通过配线86A到86F向MOS晶体管Tr1到Tr6的门极输出控制信号。

齐纳二极管21设置在基板84和电极板81、83之间的空间内，并连接在电极板81和83之间。电容器22设置在基板84和电极板81、82C、83之间的空间内，并连接在电极板81和83之间。

电极板81用作一正母线(positive bus)，对此稍后将进行说明，并且其一端连接在端子87上。电极板81通过端子87接收该蓄电池(未示出)输出的一直流电压.电极板83用作一负母线，对此稍后将进行说明，并且连接在接地节点上。

图2A是MOS晶体管Tr1的平面图，图2B是MOS晶体管Tr1和电极板81、82A的横截面图.参照图2A和2B，MOS晶体管Tr1包括门极G、源极S和漏极D。门极G连接到配线86A上.源极S靠近门极G设置并通过配线GL连接到电极板82A上.因此，为了有利于分别使门极G连接到配线86A上，并使源极S通过配线GL连接到电极板82A上，MOS晶体管Tr1设置成门极G朝向旋转轴50A一侧，而源极S朝向电极板82A一侧.漏极D连接在电极板81上.

MOS晶体管Tr2到Tr6中的每一个均以和MOS晶体管Tr1类似的方式包括门极G、源极S和漏极D，并且其设置也是相同的。

在大功率元件例如MOS晶体管Tr1到Tr6中，在许多情况下，如上所述门极G沿该元件的周向部分设置在一侧的中心部位内，从而使得来自该元件外部的信号输入线的长度最小，并且可使得输出端子的焊盘(pad)做得尽可能大.

因此，如果MOS晶体管Tr1到Tr6的漏极D设置在该元件的背面上，则从源极S引出的配线GL设置成从与门极G所在的一侧相对的一侧伸出。

如果MOS晶体管Tr1到Tr6设置在电极板81、82A、82B、82C上，为了使得配线86A、86B、86C、86D、86E、86F、GL的长度更短，MOS晶体管Tr1到Tr6应设置成门极G朝向旋转轴50A一侧，而源极S朝向外部圆周侧。

从而，MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5构成控制提供给交流发电机50的每个相的线圈的电流的换流器的上部臂，而MOS晶体管Tr2、Tr4、Tr6构成控制提供给交流发电机50的每个相的线圈的电流的换流器的下部臂。因此，从提高对MOS晶体管Tr1到Tr6的冷却效率(将MOS晶体管Tr1到Tr6设置在交流发电机50的端面上的内部部分中，以通过从外部吸入交流发电机50的空气流冷却MOS晶体管Tr1到Tr6)或缩短配线86A、86B、86C、86D、86E、86F、GL的长度的方面考虑，考虑到MOS晶体管Tr1到Tr6的设置方向，将电极板81设置在最内部并将电极板82A、82B、82C、83设置在电极板81的外部是最优的。

另外，将电极板83设置在最外侧是有效的，这是因为电极板83形成一负母线并且也可连接在交流发电机50的的机罩或机架上以便接地。

由于这些原因，电极板81设置在最内部，而电极板82A、82B、82C、83设置在电极板81的外部.

图3示出沿图1中的线III-III看到的交流发电机50的横截面结构。参照图3，一转子55固定在旋转轴50A上，并且一转子线圈54缠绕在转子55上.定子56、57固定在转子55的外侧，U相线圈51缠绕在定子56上，而V相线圈52缠绕在定子57上。在图3中，未示出缠绕有W相线圈的定子。

旋转轴50A的一端连接在皮带轮160上，该皮带轮通过皮带将交流发电机50生成的转矩传递给发动机或辅助机械的曲轴，反之将该发动机的曲轴的旋转动力传递给旋转轴50A.

在与旋转轴50A的与皮带轮160相连接的一端相对的一侧上的另一端，电极板81、83设置成围绕旋转轴50A。一电刷58设置成与旋转轴50A接触.基板84设置在旋转轴50A上方，并且电容器22设置在基板84前面。

一MOS晶体管40设置在与电容器22相对的一侧上，电极板81位于该晶体管和该电容器之间。MOS晶体管40的漏极连接在电极板81上，而源极连接在转子线圈54上。当交流发电机50生成电能时，发电量根据在转子线圈54中流动的转子电流确定。因此，MOS晶体管40向转子线圈54提供交流发电机50生成指定的电量所必需的转子电流。

这样，从方向B看去，控制确定交流发电机50的发电量的转子电流的MOS晶体管40设置在基板84的背面上。

图4是示出从沿图1中所示的线III-III的横截面看到的电极板81、82B、82C、83等的设置的横截面视图。参照图4，配线86C、86E、86F设置在旋转轴50A的左侧，电极板81、82C、83朝向配线86C、86E、86F的外圆周侧.这里，配线86C、86E、86F和电极板81、82C设置在同一平面内.电极板83设置在配线86C、86E、86F和电极板81、82C之下，并且电极板83与电极板82C部分重叠。

在旋转轴50A的右侧，配线86D和电极板81、82B、83依次设置。配线86D的一部分和电极板81、82B设置在同一平面内.电极板83设置在配线86D的一部分和电极板81、82B之下，并且电极板83与电极板82B部分重叠。MOS晶体管Tr4设置在电极板82B上。配线86D设置在旋转轴50A和电极板81之间以便围绕旋转轴50A，直到到达点D(见图1).在配线86D在点D处弯曲之后，配线86D在电极板81下面延伸并与MOS晶体管Tr4的门极相连接。

这样，电极板83设置在设有电极板81、82B、82C的平面之下，即设置在更接近该交流发电机的一侧上.

图5是发电电动机100和蓄电池10的电路结构图。控制电路20包括设置在基板84和电极板81、83之间的齐纳二极管21，设置在基板84和电极板81、82C、83之间的电容器22，设置在电极板81上的MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5，分别设置在电极板82A到82C上的MOS晶体管Tr2、Tr4、Tr6，设置在基板84上的电源26，MOS驱动器27、客制集成电路70、MOS晶体管40和二极管41.

MOS晶体管Tr1、Tr2构成U相臂23，MOS晶体管Tr3、Tr4构成V相臂24，而MOS晶体管Tr5、Tr6构成W相臂25。

客制集成电路70由同步整流器28和控制单元29构成。交流发电机50内包含一旋转角传感器60。

交流发电机50包括U相线圈51、V相线圈52、W相线圈53和转子线圈54.U相线圈51的一端51A连接到一位于MOS晶体管Tr1和MOS晶体管Tr2之间的节点N1上。V相线圈52的一端52A连接到一位于MOS晶体管Tr3和MOS晶体管Tr4之间的节点N2上。W相线圈53的一端53A连接到一位于MOS晶体管Tr5和MOS晶体管Tr6之间的节点N3上.

保险丝FU1连接在蓄电池10的阳极和控制电路20之间。即，保险丝FU1设置在蓄电池10一侧，而不是齐纳二极管21一侧.这样，通过将保险丝FU1设置在蓄电池10一侧而不是齐纳二极管21一侧，就不再需要检测过电流，并且控制电路20的尺寸可减小。保险丝FU2连接在蓄电池10的阳极和电源26之间.

齐纳二极管21和电容器22并联地连接在正母线L1和负母线L2之间.

U相臂23、V相臂24和W相臂25并联地连接在正母线L1和负母线L2之间.齐纳二极管DT1与MOS晶体管Tr2并联地连接在节点N1和负母线L2之间。齐纳二极管DT2与MOS晶体管Tr4并联地连接在节点N2和负母线L2之间.齐纳二极管DT3与MOS晶体管Tr6并联地连接在节点N3和负母线L2之间。

MOS晶体管40连接在蓄电池10的阳极和节点N4之间.二极管41连接在节点N4和接地节点GND之间。

这里，分别与MOS晶体管Tr1到Tr6、40并联地连接的二极管分别是在MOS晶体管Tr1到Tr6、40和半导体基板之间形成的寄生二极管。

蓄电池10输出例如12V的直流电压。齐纳二极管21吸收在正母线L1和负母线L2之间生成的冲击电压。换句话说，当不小于预定电压电平的冲击电压施加在正母线L1和负母线L2之间时，齐纳二级管21吸收该冲击电压，并使施加在电容器22和MOS晶体管Tr1到Tr6上的直流电压降低到一个不大于该预定电压电平的电平。因此，就(消除)冲击电压考虑，不需要确保电容器22有大电容以及确保MOS晶体管Tr1到Tr6的尺寸较大.结果，可减小电容器22和MOS晶体管Tr1到Tr6的尺寸。

电容器22使输入的直流电压平滑，并将该平滑过的直流电压提供给U相臂23、V相臂24和W相臂25。MOS晶体管Tr1到Tr6的门极接收来自MOS驱动器27的控制信号，并根据该接收到的控制信号打开/关闭(接通/断开).然后，MOS晶体管Tr1到Tr6切换由电容器22所提供的直流电压引起的在交流发电机50的U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53之间流动的直流电流，从而驱动交流发电机50。另外，MOS晶体管Tr1到Tr6根据MOS驱动器27的控制信号将交流发电机50的U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53生成的交流电压转换成直流电压，从而给蓄电池10充电。

齐纳二极管DT1到DT3可防止当交流发电机50的U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53分别产生电能时向MOS晶体管Tr2、Tr4、Tr6施加过电压.换句话说，齐纳二极管DT1到DT3可在交流发电机50处于发电模式时保护U相臂23、V相臂24和W相臂25的下部臂。

电源26通过保险丝FU2接收蓄电池10的直流电压输出，并将该接收到的直流电压以两种具有不同电压电平的直流电压提供给MOS驱动器27。更具体地，电源26根据从蓄电池10接收到的12V的直流电压生成例如5V的直流电压，并向MOS驱动器27提供该生成的5V的直流电压和从蓄电池10接收到的12V的直流电压.

MOS驱动器27被电源26提供的5V和12V的直流电压驱动。然后，MOS驱动器27与同步整流器28输出的同步信号同步地生成用于打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的控制信号，并将该生成的控制信号输出给MOS晶体管Tr1到Tr6的门极。更具体地，MOS驱动器27根据同步整流器28输出的同步信号SYNG1到SYNG6，生成用于在交流发电机50的发电模式下打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的控制信号，并根据同步整流器28输出的同步信号SYNM1到SYNM6，生成用于在交流发电机50的驱动模式下打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的控制信号。

一旦接收到来自控制单元30的信号GS，则同步整流器28根据来自控制单元29的定时信号TG1到TG6生成同步信号SYNG1到SYNG6。另外，一旦接收到来自控制单元30的信号MS，则同步整流器28根据来自控制单元29的定时信号TM1到TM6生成同步信号SYNM1到SYNM6，并将生成的同步信号SYNM1到SYNM6输出给MOS驱动器27。

控制单元29接收旋转角传感器60输出的角度θ1、θ2、θ3，并根据接收到的角度θ1、θ2、θ3检测交流发电机50中包含的转子55的转数MRN。

角度θ1代表U相线圈51生成的磁力的方向与转子线圈54生成的磁力的方向之间的角度。角度θ2代表V相线圈52生成的磁力的方向与转子线圈54生成的磁力的方向之间的角度。角度θ3代表W相线圈53生成的磁力的方向与转子线圈54生成的磁力的方向之间的角度。角度θ1、θ2、θ3在从0°到360°之间的范围内周期性变化.因此，控制单元29检测在预定时间期间内在0°到360°的范围内周期性变化的次数，从而获得转数MRN。

然后，控制单元29检测根据角度θ1、θ2、θ3在交流发电机50的U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53内感应出的电压Vui、Vvi、Vwi的定时，并根据该检测到的定时生成定时信号TGI到TG6，该定时信号TG1到TG6指示打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的定时，以便将在U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53内感应出的电压Vui、Vvi、Vwi转换成直流电压。

另外，控制单元29根据角度θ1、θ2、θ3和检测到的转数MRN生成定时信号TM1到TM6，该定时信号TM1到TM6指示打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的定时，以使交流发电机50作为一驱动电动机运行。

然后，控制单元29将生成的定时信号TG1到TG6、TM1到TM6输出给同步整流器28.

控制单元30接收来自一设置在外部的经济运行(eco-run)ECU(电子控制单元)(稍后将说明)的信号M/G、信号RLO和信号CHGL.另外，控制单元30接收施加在交流发电机50的U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53上的电压Vu、Vv、Vw。

控制单元30根据信号M/G判定交流发电机50是作为发电机还是作为驱动电动机运行。当控制单元30判定交流发电机50要作为发电机运行时，控制单元30生成信号GS并将该信号输出给同步整流器28。另一方面，当控制单元30判定交流发电机50要作为驱动电动机运行时，控制单元30根据电压Vu、Vv、Vw确定对U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53的电流供给方式，并根据该确定的电流供给方式生成用于驱动交流发电机50的信号MS，并将该信号输出给同步整流器28。

另外，控制单元30根据信号RLO计算转子电流以便交流发电机50生成指定的电量。控制单元30生成信号RCT以便将该计算出的转子电流供给转子线圈54，并将该生成的信号输出给MOS晶体管40的门极。

此外，控制单元30根据信号CHGL，以一种信号格式向外部提供MOS晶体管40的温度信息.

MOS晶体管40根据来自控制单元30的信号RCT将蓄电池10提供给转子线圈54的转子电流设定为一预定值.这里，二极管41用作控制转子停转时的自由旋转二极管(free wheel diode)。

交流发电机50可作为驱动电动机或发电机.在其中该交流发电机50用作驱动电动机的驱动模式下，交流发电机50在发动机起动时在控制电路20的控制下生成指定的转矩，并使用该生成的指定转矩起动该发动机.另外，在除了发动机起动之外的期间内，交流发电机50使用该生成的转矩驱动辅助机械。

此外，在其中该交流发电机50用作发电机的发电模式下，交流发电机50根据转子线圈54中动的转子电流生成交流电压，并将该生成的交流电压提供给U相臂23、V相臂24和W相臂25.

旋转角传感器60检测角度θ1、θ2、θ3，并将检测到的角度θ1、θ2、θ3输出给控制单元29。

下面将说明发电电动机100的全部操作.控制单元30根据来自经济运行ECU的信号M/G判定交流发电机100是要用作发电机还是用作驱动电动机。当控制单元30判定交流发电机50将用作发电机时，控制单元30生成信号GS并将该信号输出给同步整流器28.控制单元30根据来自该经济运行ECU的信号RLO生成信号RCT，并将该生成的信号输出给MOS晶体管40的门极。

然后，MOS晶体管40响应于信号RCT切换从蓄电池10提供给转子线圈54的转子电流.发动机的旋转动力使交流发电机50的转子55旋转.然后，交流发电机50生成指定量的电能并将电能提供给U相臂23、V相臂24和W相臂25。

另一方面，一旦接收到来自旋转角传感器60的角度θ1、θ2、θ3，控制单元29就根据该接收到的角度θ1、θ2、θ3用上述方法生成定时信号TG1到TG6、TM1到TM6，并将生成的定时信号输出给同步整流器28.

同步整流器28根据来自控制单元30的信号GS与定时信号TG1到TG6同步地生成同步信号SYNGI到SYNG6，并将该同步信号输出给MOS驱动器27。MOS驱动器27与该同步信号SYNG1到SYNG6同步地生成用于打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的控制信号，并将该控制信号输出给MOS晶体管Tr1到Tr6的门极.

因而，MOS晶体管Tr1到Tr6被来自MOS驱动器27的控制信号打开/关闭，并将交流发电机50生成的交流电压转换成直流电压，从而给蓄电池10充电。

这里，即使冲击电压叠加在交流发电机50生成的交流电压上，齐纳二极管DT1到DT3也能吸收该冲击电压。换句话说，齐纳二极管DT1到DT3防止超过耐受电压的电压施加在MOS晶体管Tr2、Tr4、Tr6上。另外，即使冲击电压叠加在正母线L1和负母线L2之间的直流电压上，齐纳二极管21也能吸收该冲击电压.换句话说，齐纳二极管21防止超过耐受电压的电压施加在MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5上。

当控制单元30根据信号M/G判定交流发电机50将作为驱动电动机被驱动时，控制单元30根据电压Vu、Vv、Vw确定向U相臂23、V相臂24和W相臂25的电流供给方式，并根据所确定的电流供给方式生成用于驱动交流发电机50的信号MS，并将该信号输出给同步整流器28。

一旦接收到来自旋转角传感器60的角度θ1、θ2、θ3，控制单元29就根据该接收到的角度θ1、θ2、θ3使用上述方法生成定时信号TG1到TG6、TM1到TM6，并将生成的定时信号输出给同步整流器28。

同步整流器28根据来自控制单元30的信号MS与定时信号TM1到TM6同步地生成同步信号SYNM1到SYNM6，并将该同步信号输出给MOS驱动器27。MOS驱动器27与同步信号SYNM1到SYNM6同步地生成用于打开/关闭MOS晶体管Tr1到Tr6的控制信号，并将该控制信号输出给MOS晶体管Tr1到Tr6的门极。

因而，MOS晶体管Tr1到Tr6被来自MOS驱动器27的控制信号打开/关闭，并切换从蓄电池10提供给交流发电机50的U相臂23、V相臂24和W相臂25的电流，以便驱动作为驱动电动机的交流发电机50。这样，交流发电机50在发动机起动时向该发动机的曲轴提供一预定的转矩.另外，交流发电机50向辅助机械提供一预定转矩。

这里，齐纳二极管21吸收由于MOS晶体管Tr1到Tr6的打开/关闭而在正母线L1和负母线L2之间生成的冲击电压。换句话说，齐纳二极管21防止一超过耐受电压的电压施加在MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5上。另外，即使MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5关闭并且冲击电压施加在MOS晶体管Tr2、Tr4、Tr6上，齐纳二极管DT1到DT3仍可吸收该冲击电压。换句话说，齐纳二极管DT1到DT3防止一超过耐受电压的电压施加在MOS晶体管Tr2、Tr4、Tr6上.

如上所述，MOS晶体管Tr1到Tr6设置在电极板81、82A到82C上，这些电极板设置在交流发电机50的端面上。这种设置是允许的，因为这样可防止向MOS晶体管Tr1到Tr6施加过电压，并且通过提供齐纳二极管21、DT1到DT3而使MOS晶体管Tr1到Tr6的尺寸减小。具体地，由于一个齐纳二极管21保护三个MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5，所以可利用基板84和电极板81、83之间的空间设置保护三个MOS晶体管Tr1、Tr3、Tr5的齐纳二极管21。

另外，由于齐纳二极管21还可防止向电容器22施加过电压，所以可减小电容器22的电容。因此，电容器22可设置在基板84和电极板81、82C、83之间的空间内。

通过这些因素，整个控制电路20的尺寸可减小，并且控制电路20可设置在交流发电机50的端面上.换句话说，控制电路20可设置在垂直于交流发电机50的旋转轴50A的平面内，而不是设置在该旋转轴50A的纵向方向上.结果，可减小控制电路20占用的面积.

电极板81设置在最内部，并且电极板82A、82B、82C、83设置在电极板81的外部.MOS晶体管Tr1到Tr6中的每一个设置在电极板81、82A、82B、82C上，以便门极G朝向旋转轴50A一侧，而源极S朝向外部圆周侧.

因此，MOS晶体管Tr1到Tr6设置在交流发电机50的端面上的内部中，从而可提高使用从外部吸入交流发电机50的气流冷却MOS晶体管Tr1到Tr6的效率。另外，可缩短配线86A、86B、86C、86D、86E、86F的长度并使之简化.

图6示出包括发电电动机100的发动机系统200的结构图.参照图6，发动机系统200包括蓄电池10、控制电路20、交流发电机50、发动机110、转矩变换器120、自动变速器130、皮带轮140、150、160，电磁离合器140a、皮带170、辅助机械172、起动器174、电动液压泵180、燃料喷射阀190、电机210、节流阀220、经济运行ECU230、发动机ECU 240和VSC(车辆稳定性控制)-ECU 250。

交流发电机50设置成最靠近发动机110。如上所述，控制电路20设置在交流发电机50的端面上.

发动机110被交流发电机50或起动器174起动，并生成预定的输出动力(输出功率)。更具体地，发动机110在根据(车辆)经济运行装置停止(也被称为“经济运行”、“怠速停止”)后起动时被交流发电机50起动，而发动机110在使用点火开关起动时被起动器174起动。发动机110将生成的输出动力从曲轴110a提供给转矩变换器120或皮带轮140。

转矩变换器120将发动机110的旋转动力从曲轴110a传递给自动变速器130。自动变速器130可用于自动变速控制，并根据变速控制将转矩变换器120输出的转矩设定为一个转矩，并将该转矩提供给一输出轴130a.

皮带轮140容纳电磁离合器140a，皮带轮140通过该电磁离合器与发动机110的曲轴110a相连接。皮带轮140通过皮带170与皮带轮150、160共同操作。

电磁离合器140a在经济运行ECU 230的控制下打开/关闭，并使皮带轮140与曲轴110a连接/断开。皮带170使皮带轮140、150、160相互连接.皮带轮150连接在辅助机械172的旋转轴上.

皮带轮160连接在交流发电机50的旋转轴50A上，并由发动机110的曲轴110a或交流发电机50驱动旋转。

辅助机械172由用于空气调节器的压缩机、动力转向泵和发动机冷却水泵中的一种或多种组成。辅助机械172通过皮带轮160、皮带170和皮带轮150接收交流发电机50的输出动力，并被该接收到的输出动力驱动。

交流发电机50由控制电路20驱动.交流发电机50通过皮带轮140、皮带170和皮带轮160接收发动机110的曲轴110a的旋转动力，并将该接收到的旋转动力转换成电能。换句话说，交流发电机50利用曲轴110a的旋转动力生成电能.这里，交流发电机50在下面两种情况下生成电能。即，在配备有发动机系统200的混合动力车的正常行驶状态下，交流发电机50在接收到通过驱动发动机110而产生的曲轴110a的旋转动力时生成电能。另外，尽管发动机110没有被驱动，但在混合动力车减速时，交流发电机50也会在接收到从驱动轮传递给曲轴110a的旋转动力时生成电能.

交流发电机50由控制电路20驱动，并向皮带轮160输出规定的输出动力。在起动发动机110时，该规定的输出动力通过皮带170和皮带轮140传递给发动机110的曲轴110a，或者在驱动辅助机械172时，该输出动力通过皮带170和皮带轮150传递给辅助机械172。

如上所述，蓄电池10向控制电路20提供12V的直流电压.

如上所述，控制电路20在经济运行ECU 230的控制下将来自蓄电池10的直流电压转换成交流电压，并使用所得到的交流电压驱动交流发电机50.另外，控制电路20在经济运行ECU 230的控制下将交流发电机50生成的交流电压转换成直流电压，并用所得到的直流电压给蓄电池10充电.

起动器174在经济运行ECU 230的控制下起动发动机110。电动液压泵180被容纳在自动变速器130内，并在发动机ECU 240的控制下向设置在自动变速器130内的液压控制单元提供液压流体。该液压流体用于通过该液压控制单元内的控制阀调整自动变速器130内的离合器、制动器和单向离合器的致动状态，以便根据需要改变换档状态。

经济运行ECU 230用于接通/断开离合器140a，对交流发电机50和控制电路20进行模式控制，控制起动器174，以及控制蓄电池10中存储的电量.这里，对交流发电机50和控制电路20的模式控制是指对其中交流发电机50用作发电机的发电模式和其中交流发电机50用作驱动电动机的驱动模式的控制.经济运行ECU 230产生用于控制发电模式和驱动模式的信号M/G，并将该信号输出给控制电路20。这里，从经济运行ECU 230到蓄电池10的控制线路未示出.

另外，经济运行ECU 230检测基于容纳在交流发电机50内的旋转角传感器60输出的角度θ1、θ2、θ3的转数MRN，从一经济运行开关检测是否已由驾驶员起动该经济运行装置，以及检测其它数据。

燃料喷射阀190在发动机ECU 240的控制下控制燃料的喷射。电机210在发动机ECU 240的控制下控制节流阀220的开度(打开位置)。节流阀220由电机210设定在规定的开度.

发动机ECU 240用于除发动机冷却水泵之外的辅助机械172的打开/关闭控制，电动液压泵180的驱动控制，自动变速器130的变速控制、燃料喷射阀190的燃料喷射控制，利用电机120的节流阀220开度控制，以及其它发动机控制。

另外，发动机ECU 240从温度传感器检测发动机冷却水的温度，从怠速开关检测加速器踏板是否已被压下，从加速器下压度传感器检测加速器下压度，从转向盘角度传感器检测转向盘角度，从车辆速度传感器检测车辆速度，从节流阀开度传感器检测节流阀开度，从换档位置传感器检测换档位置，从发动机速度传感器检测发动机转数，从空气调节器的开关检测是否已执行空气调节器的打开/关闭操作，以及检测其它数据。

VSC-ECU 250从制动开关检测制动踏板是否已被压下，以及其它数据。

经济运行ECU 230、发动机ECU 240和VSC-ECU 250主要包括一微型计算机，在该微型计算机中，CPU(中央处理单元)根据写入内部ROM(只读存储器)的程序执行必要的操作，并根据操作的结果提供多种类型的控制。该操作的结果和检测到的数据可作为数据在经济运行ECU 230、发动机ECU 240和VSC-ECU 250之间传送。因此，根据需要可以交换数据，并且可以配合的方式进行控制。

下面将说明发动机系统200的操作。经济运行ECU 230负责自动停止处理、发动机停止期间的电机驱动处理，自动起动处理、电机驱动起动处理、行驶期间的电机控制处理，以及减速期间的电机控制处理。

首先说明自动停止处理。发动机ECU 240接收到发动机冷却水温度THW、怠速开关、蓄电池电压、制动开关、车辆速度SPD等。然后，发动机ECU 240从怠速开关检测加速器踏板是否已被压下，以及从制动开关检测制动踏板是否已被压下。

当该自动停止处理开始时，在经济运行ECU 230内的RAM(随机存取存储器)的一工作区域内读取发动机冷却水温度THW、加速器踏板是否已被压下、蓄电池10的电压、制动踏板是否已被压下、车辆速度SPD等。经济运行ECU 230根据这些数据判定是否满足自动停止的条件。这里，如果满足以下所有条件则满足自动停止的条件：例如，发动机冷却水温度THW在从一下限到一上限的一个范围内；车辆速度SPD是0km/h；等等.

当经济运行ECU 230判定满足自动停止的条件时，经济运行ECU 230执行发动机停止处理。更具体地，经济运行ECU 230指令切断对发动机ECU 240的燃料供应。发动机ECU 240响应于该切断燃料供应的指令而控制燃料喷射阀190停止燃料喷射，从而完全关闭节流阀220。这样，燃料喷射阀190停止燃料喷射，从而停止在发动机110的燃烧室内的燃烧，并停止发动机110的操作。

下面将说明发动机停止期间的电机驱动处理.当开始发动机停止期间的电机驱动处理时，经济运行ECU 230控制控制单元20以便接通电磁离合器140a，并将交流发电机50的转数设定为怠速运转(空转)期间的目标转数，并驱动交流发电机50.更具体地，经济运行ECU 230将信号M/G输出给控制单元20，该信号用于使交流发电机50作为驱动电动机运行。然后，控制单元20根据来自经济运行ECU 230的信号M/G用上述方法使交流发电机50作为驱动电动机运行，并驱动交流发电机50，以便交流发电机50的转数达到怠速运转期间的目标转数.这样，交流发电机50的旋转轴50A旋转，并且皮带轮160也旋转。

传递给皮带轮160的旋转动力通过皮带170和皮带轮140传递给曲轴110a，以便曲轴110a以怠速运转期间的目标转数进行旋转。然后，经济运行ECU 230确定其中发动机110以怠速运转期间的目标转数进行旋转的状态保持一段特定时间。

这样，当发动机110停止时，交流发电机50的输出动力驱动发动机以等于怠速运转期间转数的转数旋转.因此，可充分降低其节流阀220被完全关闭的发动机110的气缸内的压力。另外，可使得其中不发生燃烧的发动机110的操作步骤之间的负荷扭矩差较小，并且可减小旋转期间转矩的变化.结果，可抑制在停止时的振动，并且在发动机110自动停止时驾驶员不会感到不舒适。

此后，经济运行ECU 230判定是否已提出驱动辅助机械172的请求.如果经济运行ECU 230判定已提出驱动辅助机械172的请求，则它断开电磁离合器140a，并将交流发电机50设定为驱动模式。在此情况下，也通过上述操作使交流发电机50以怠速运转期间的目标转数进行旋转，并且通过皮带轮160、皮带170和皮带轮150将该交流发电机50的旋转动力传递给辅助机械172。

因此，用于空气调节器的压缩机和动力转向泵被驱动.这里，由于电磁离合器140a被断开，所以发动机110的曲轴110a不会旋转，从而防止浪费电能并且提高燃料效率。

这样，经济运行ECU 230在发动机110停止时驱动交流发电机50并使发动机110的曲轴110a旋转，以便执行用于减小振动的处理，或者驱动辅助设备172。

下面将说明自动起动处理。当开始自动起动处理时，经济运行ECU 230通过读取与自动停止处理中读取的数据相同的数据来判定是否满足自动起动的条件。更具体地，如果没有一个自动停止条件满足，则经济运行ECU230确定满足自动起动的条件。

然后，当经济运行ECU 230确定满足自动起动的条件时，经济运行ECU 230停止在发动机停止期间的电机驱动处理.从而完成自动起动处理.

下面将说明电机驱动起动处理。当开始电机驱动起动处理时，经济运行ECU 230向发动机ECU 240发出一禁止打开空气调节器的指令。然后，如果空气调节器已被打开，则发动机ECU 240停止空气调节器的驱动。从而可减轻施加在交流发电机50中的负荷.

然后，经济运行ECU 230接通电磁离合器140a，并将交流发电机50设定为驱动模式。这里，通过与上述相同的操作，经由皮带轮160、皮带170和皮带轮140将交流发电机50的旋转动力传递给曲轴110a，以便曲轴110a以怠速运转期间的目标转数旋转。

此后，经济运行ECU 230判定发动机110的转数是否达到怠速运转期间的目标转数.如果发动机110的转数达到该怠速运转期间的目标转数，则经济运行ECU 230向发动机ECU 240发出一启动燃料喷射的指令。然后，发动机ECU 240控制燃料喷射阀190以便喷射燃料，并且燃料喷射阀190开始喷射燃料.因而发动机110被起动并开始运行.

这里，因为在达到怠速运转期间的目标转数之后开始喷射燃料，所以发动机110被快速起动。另外，发动机110在较短的时间内达到稳定的转数。此外，由于发动机110的曲轴110a被交流发电机50的输出动力驱动旋转直到开始燃料喷射，所以只要交流发电机50的转矩输出足够高，则处于未锁定状态的转矩变换器120产生的爬行力(creep force)可使车辆开始运动。

这样，在该电机驱动起动处理中，交流发电机50在驱动模式下被驱动。

下面将说明行驶期间的电机控制处理。当开始在行驶期间的电机控制处理时，经济运行ECU 230判定是否已完成该电机驱动起动处理对发动机110的起动。如果经济运行ECU 230确定对发动机110的起动已完成，则停止该电机驱动的起动处理.然后，经济运行ECU 230向发动机ECU 240发出一允许打开空气调节器的指令。响应于该指令，发动机ECU 240进行切换，以便如果空气调节器已打开则空气调节器的压缩机伴随皮带轮150的旋转而运行，从而可驱动空气调节器。

此后，经济运行ECU 230判定车辆是否在减速。这里，减速是指例如以下状态，其中在行驶期间加速器踏板已完全返回其初始位置，即在行驶期间怠速开关已被打开。因此，如果该怠速开关关闭，则经济运行ECU 230判定车辆没有减速。然后，经济运行ECU 230接通电磁离合器140a并将交流发电机50设定为发电模式.更具体地，经济运行ECU 230向控制电路20输出用于使交流发电机50在发电模式下运行的信号M/G。然后，响应于来自经济运行ECU 230的信号M/G，控制电路20使用上述方法驱动处于发电模式的交流发电机50.

然后，发动机110的曲轴110a的旋转动力通过皮带轮140、皮带170和皮带轮160传递给交流发电机50的旋转轴.交流发电机50产生电能，并向控制电路20输出交流电压.控制电路20根据经济运行ECU 230的控制将该交流电压转换成直流电压，以便给蓄电池10充电。从而完成在行驶期间的电机控制处理。

这样，在正常行驶期间，交流发电机50在发电模式下被驱动，并且发动机110的旋转动力被转换成电能.

另一方面，如果经济运行ECU 230判定车辆在减速，则执行在减速期间的电机控制处理。最后，下面将说明在减速期间的电机控制处理。当开始在减速期间的电机控制处理时，经济运行ECU 230判定是否已完成在减速时切断燃料供应。在被确定为减速的情况下，通过由发动机ECU 240切断在减速期间的燃料供应的处理来停止向发动机110喷射燃料，直到发动机110的转数下降到用于确定恢复燃料喷射的恢复基准转数(即，怠速运转期间的目标转数).

如果发动机110的转数下降到该恢复基准转数，则转矩变换器120从锁定状态切换到未锁定状态，并重新开始燃料喷射，以防止因为发动机的转数的下降而使发动机熄火。

如果在减速期间切断燃料，则经济运行ECU 230接通电磁离合器140a，并设定交流发电机50在一高于正常发电电压的发电电压下发电.因此，即使发动机110没有操作，发动机110的曲轴110a也会因为车轮的旋转而旋转，并且曲轴110a的旋转通过皮带轮140、皮带170和皮带轮160传递给交流发电机50。交流发电机50生成交流电压。因此，由车辆行驶产生的能量被作为电能回收。换句话说，交流发电机50的发电模式相当于再生模式.

当发动机的转数下降到该恢复基准转数时，发动机ECU 240终止该切断燃料供应的处理。然后，经济运行ECU 230判定发动机的转数是否小于发动机熄火的基准转数.发动机熄火的基准转数小于该恢复基准转数。另外，判定发动机的转数是否小于发动机熄火的基准转数，以便识别出发动机的转数大大下降的情况，在这种情况下即使恢复燃料喷射发动机仍可能熄火。

如果经济运行ECU 230确定发动机的转数大于发动机熄火的基准转数，则交流发电机50停止。另一方面，如果经济运行ECU 230确定发动机的转数小于发动机熄火的基准转数，则它接通电磁离合器140a并驱动交流发电机50，以便发动机的转数达到在怠速运转期间的目标转数。

这样，交流发电机50的旋转动力通过皮带轮160、皮带170和皮带轮140传递给曲轴110a，从而使曲轴110a旋转。然后，如果经济运行ECU 230判定发动机的转数已达到在怠速运转期间的目标转数，则停止交流发电机50.

如果在减速时执行切断燃料供应的处理之后发动机110难以从燃料供应被切断的状态恢复运行，则通过交流发电机50使发动机的转数上升，从而防止发动机熄火。

在发动机冷起动时，经济运行ECU 230根据驾驶员对点火开关的操纵控制起动器174，并且起动器174起动发动机110。另外，在配备发动机系统200的车辆起动后的正常行驶期间，经济运行ECU 230向控制电路20输出使交流发电机50作为驱动电动机运行的信号M/G，并且控制电路20响应于信号M/G通过上述操作来驱动作为驱动电动机的交流发电机50。交流发电机50产生的转矩通过皮带轮160、皮带170、皮带轮140、曲轴110a、转矩变换器120、自动变速器130和输出轴130a传递给配备有发动机系统200的车辆的驱动轮。

如上所述，在发动机系统200中，控制交流发电机50的控制电路20设置在交流发电机50的端面上，并且根据来自经济运行ECU 230的指令驱动作为驱动电动机或发电机的交流发电机50.

根据本发明的发电电动机可以是图7中所示的发电电动机101。参照图7，在发电电动机101中，尽管MOS晶体管Tr1到Tr6通过扁平电极91到96而不是图1中所示的发电电动机100中的焊接线(wire bonding)(W/B)连接到电极板82A到82C、83上，但是在其它方面发电电动机101与发电电动机100相同。

扁平电极91到96中的每一个均由铜基材料制成，并且厚度在0.1到2.0mm的范围内。

扁平电极91将MOS晶体管Tr1的源极连接到电极板82A。扁平电极92将MOS晶体管Tr2的源极连接到电极板83.扁平电极93将MOS晶体管Tr3的源极连接到电极板82B.扁平电极94将MOS晶体管Tr4的源极连接到电极板83。扁平电极95将MOS晶体管Tr5的源极连接到电极板82C。扁平电极96将MOS晶体管Tr6的源极连接到电极板83。

图8A是图7中所示的MOS晶体管Tr1的平面图，图8B是MOS晶体管Tr1和电极板81、82A的横截面视图。在图8A和8B中，用扁平电极91代替图2A和2B中的配线GL，在其它方面图8A和8B与图2A和2B相同。

扁平电极91将MOS晶体管Tr1的源极S连接到电极板82A，并且在其它方面可适用与图2A和2B有关的说明。

图7中所示的MOS晶体管Tr2到Tr6也以和MOS晶体管Tr1相同的方式，分别通过扁平电极92到96连接到电极板82B、82C、83。

这样，在发电电动机101中，MOS晶体管Tr1到Tr6分别通过扁平电极91到96连接到电极板82A、83、82B、83、82C、83.

当MOS晶体管Tr1到Tr6分别通过扁平电极91到96连接到电极板82A、83、82B、83、82C、83时，MOS晶体管Tr1到Tr6中产生的热量通过扁平电极91到96耗散。结果，当如在发电电动机100中那样，将MOS晶体管Tr1到Tr6通过W/B连接在电极板82A到82C、83上时，电极板81、82A到82C的面积与MOS晶体管Tr1到Tr6的面积的比率应设定为不小于6，以便冷却MOS晶体管Tr1到Tr6，使得MOS晶体管Tr1到Tr6中的温升不大于容许极限。另一方面，当如在发电电动机101中那样，将MOS晶体管Tr1到Tr6分别通过扁平电极91到96连接在电极板82A到82C、83上时，为冷却MOS晶体管Tr1到Tr6以使MOS晶体管Tr1到Tr6中的温升不大于容许极限，电极板81、82A到82C的面积与MOS晶体管Tr1到Tr6的面积的比率可小于6。

因此，如果MOS晶体管Tr1到Tr6的面积是恒定的，则通过分别使用扁平电极91到96将MOS晶体管Tr1到Tr6连接到电极板82A到82C、83，可使得电极板81、82A到82C的面积较小。

在这里，发电电动机101当然可用于发动机系统200。

在本发明中，交流发电机50包含定子和转子，并且构成具有电动发电机功能的“电机”。

另外，MOS晶体管Tr1到Tr6构成控制要提供给定子的电流的“多相开关元件组”。

此外，在本发明中，控制电路20、电极板81、82A到82C、83、84和配线86A到86F构成控制电机的驱动的“控制装置”。

此外，配线86A到86F构成从基板84(由陶瓷基板构成)延伸到电极板81、82A到82C、83的“引线框架”。

根据上述说明，MOS晶体管Tr1到Tr6控制提供给交流发电机50的U相线圈51、V相线圈52和W相线圈53的电流。但是，在本发明中，也可使用开关元件例如IGBT(绝缘栅双极性晶体管)、NPN晶体管等来代替MOS晶体管Tr1到Tr6。

另外，在本发明中，尽管经济运行ECU和发动机ECU单独设置，但是通过结合它们的功能也可组成一个发动机控制ECU.此外，本发明中的变速器并不局限于AT(所谓自动变速器)，而是可以使用已知的变速器例如CVT和MT的组合。

在本实施例中，尽管通过电磁离合器140a实现驱动辅助机械的功能，但是也可不提供驱动辅助机械的功能以简化系统(不必设置电磁离合器140a)。

此外，本发明可应用于混合动力车，其中电机尽管适合于经济运行装置但是能够产生大的驱动力.即使用另一种公知的发电电动机(也被称为电动发电机)来代替交流发电机50，也可实现本发明.即，选用能够提供驱动车辆或起动发动机所必需的转矩的发电电动机都是合适的.

尽管已详细说明和图示出本发明，但是应清楚地了解，这些仅是作为图解和示例，而并不是作为限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求限定。

工业实用性

本发明可应用于紧凑的发电电动机、或者具有可获得高冷却效率的控制装置的发电电动机、或者具有可缩短配线长度并使配线简化的控制装置的发电电动机。

Claims (12)

1.一种发电电动机，包括：

包括转子(55)和定子(56，57)，并具有电动发电机功能的电机；以及

设置在所述电机(50)的端面上以便围绕所述电机(50)的一旋转轴(50A)并控制所述电机(50)的驱动的控制装置(20，81，82A-82C，83，84)，

其中，所述控制装置(20，81，82A-82C，83，84，86A-86F)包括：

设置成形成U形以围绕所述电机(50)的旋转轴(50A)的第一、第二和第三电极板(81，82A-82C，83)，以及

控制提供给所述定子(56，57)的电流的多相开关元件组(Tr1-Tr6)，

所述多相开关元件组(Tr1-Tr6)由多个臂(23-25)构成，该臂的数量对应于所述电机(50)的相的数量，并且每个臂均由第一和第二开关元件(Tr1，Tr2；Tr3，Tr4；Tr5，Tr6)构成，

所述第一电极板(81)沿垂直于所述旋转轴(50A)的方向设置在离开所述旋转轴(50A)一预定距离的位置处，

所述第二和第三电极板(82A-82C，83)设置在所述第一电极板(81)的外侧，

所述第一和第二开关元件(Tr1，Tr2；Tr3，Tr4；Tr5，Tr6)串联地电连接在所述第一电极板(81)和所述第三电极板(83)之间，

所述多个第一开关元件(Tr1，Tr3，Tr5)设置在所述第一电极板(81)上，并且

所述多个第二开关元件(Tr2，Tr4，Tr6)设置在所述第二电极板(82A-82C)上。

2.根据权利要求1的发电电动机，其特征在于，

所述控制装置(20，81，82A-82C，83，84，86A-86F)还包括控制所述多个第一和第二开关元件(Tr1，Tr2；Tr3，Tr4；Tr5，Tr6)的控制电路(70)，并且

所述控制电路(70)设置在陶瓷基板(84)上，该陶瓷基板沿与所述第一、第二和第三电极板(81，82A-82C，83)所在的平面平行的平面的方向设置在一U形的凹口内。

3.根据权利要求2的发电电动机，其特征在于，所述控制装置(20，81，82A-82C，83，84，86A-86F)还包括：

将所述控制电路(70)连接到所述多个第一开关元件(Tr1，Tr3，Tr5)的多个第一配线(86A，86C，86E)，

将所述控制电路(70)连接到所述多个第二开关元件(Tr2，Tr4，Tr6)的多个第二配线(86B，86D，86F)，

所述多个第一配线(86A，86C，86E)设置在所述旋转轴(50A)和所述第一电极板(81)之间以围绕所述旋转轴(50A)，并且

所述多个第二配线(86B，86D，86F)设置在所述旋转轴(50A)和所述第一电极板(81)之间以及所述第一电极板(81)和所述电机(50)之间。

4.根据权利要求3的发电电动机，其特征在于，所述多个第一和第二开关元件(Tr1-Tr6)中的每一个均包括：

接收来自所述多个第一配线(86A，86C，86E)或所述多个第二配线(86B，86D，86F)的控制信号的控制端子(G)，

接收直流电流的输入端子(D)，以及

根据所述控制信号的控制内容输出直流电流的输出端子(S)，

所述第一开关元件(Tr1，Tr3，Tr5)的所述输入端子(D)与所述第一电极板(81)相接触，

所述第一开关元件(Tr1，Tr3，Tr5)的所述控制端子(G)设置在所述旋转轴(50A)的一侧并与所述第一配线(86A，86C，86E)相连接，

所述第一开关元件(Tr1，Tr3，Tr5)的所述输出端子(S)设置在所述第二电极板(82A-82C)的一侧并与所述第二电极板(82A-82C)相连接，

所述第二开关元件(Tr2，Tr4，Tr6)的所述输入端子(D)与所述第二电极板(82A-82C)相接触，

所述第二开关元件(Tr2，Tr4，Tr6)的所述控制端子(G)设置在所述旋转轴(50A)的一侧并与所述第二配线(86B，86D，86F)相连接，并且

所述第二开关元件(Tr2，Tr4，Tr6)的所述输出端子(S)设置在所述第三电极板(83)的一侧并与所述第三电极板(83)相连接。

5.根据权利要求1的发电电动机，其特征在于，

所述第一和第二电极板(81，82A-82C)设置在第一平面内，并且

所述第三电极板(83)板设置在不同于所述第一平面的第二平面内。

6.根据权利要求5的发电电动机，其特征在于，所述第二平面比所述第一平面更靠近所述电机(50)。

7.根据权利要求1的发电电动机，其特征在于，所述多个臂(23-25)沿径向设置在所述第一、第二和第三电极板(81，82A到82C，83)所在的平面的方向上。

8.根据权利要求2的发电电动机，其特征在于，所述控制电路(70)由树脂模制而成。

9.根据权利要求2的发电电动机，其特征在于，

所述控制装置(20，81，82A-82C，83，84，86A-86F)还包括保护所述多相开关元件组(Tr1-Tr6)不受冲击影响的齐纳二极管(DT1-DT3)，并且

所述齐纳二极管(DT1-DT3)设置在所述凹口内。

10.根据权利要求2的发电电动机，其特征在于，

所述控制装置(20，81，82A-82C，83，84，86A-86F)还包括电容元件(22)，该电容元件使直流电源(10)输出的直流电压平滑，并将该被平滑的直流电压提供给所述多相开关元件组(Tr1-Tr6)，并且

所述电容元件(22)设置在所述陶瓷基板(84)和所述第二电极板(82A-82C)之间。

11.根据权利要求2的发电电动机，其特征在于，

所述控制装置(20，81，82A-82C，83，84，86A-86F)还包括控制提供给与所述定子(56，57)不同的磁场线圈(54)的电流的磁场线圈控制单元(40)，并且

所述磁场线圈控制单元(40)设置在所述陶瓷基板(84)上。

12.根据权利要求2的发电电动机，其特征在于，从所述陶瓷基板(84)延伸到所述第一和第二电极板(81，82A-82C)的一引线框架(86A-86F)与所述第一和第二电极板(81，82A-82C)设置在相同平面内。

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