JPH08308140A - 車両用発電機の出力制御装置 - Google Patents
車両用発電機の出力制御装置Info
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- JPH08308140A JPH08308140A JP7105814A JP10581495A JPH08308140A JP H08308140 A JPH08308140 A JP H08308140A JP 7105814 A JP7105814 A JP 7105814A JP 10581495 A JP10581495 A JP 10581495A JP H08308140 A JPH08308140 A JP H08308140A
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Abstract
(57)【要約】
【目的】冷却機構の大型化やファン駆動動力の増大を回
避し、電圧制御手段の信号処理精度の低下を抑止しつ
つ、大出力化又は発電機の小型軽量化が可能な車両用発
電機の出力制御装置を提供する． 【構成及び効果】ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆは発電電圧の
全波整流を行い、ＭＯＳＦＥＴ３は界磁電流を断続し、
電圧制御手段４はＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３を制御
してバッテリの電圧を所定値に保つ。特に本構成では、
ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃとＭＯＳＦＥＴ３との間の熱抵
抗を、電圧制御手段４とこれらＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ
及び３との間の熱抵抗に対して小さく設定する。また、
ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３は共通の良熱伝導性基板
２２に固定され、これにより両者間の熱抵抗が削減され
る。このようにすると、電圧制御手段の精度低下を防止
できるとともに、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及びＭＯＳＦ
ＥＴ３の最高温度を低減できる。
避し、電圧制御手段の信号処理精度の低下を抑止しつ
つ、大出力化又は発電機の小型軽量化が可能な車両用発
電機の出力制御装置を提供する． 【構成及び効果】ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆは発電電圧の
全波整流を行い、ＭＯＳＦＥＴ３は界磁電流を断続し、
電圧制御手段４はＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３を制御
してバッテリの電圧を所定値に保つ。特に本構成では、
ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃとＭＯＳＦＥＴ３との間の熱抵
抗を、電圧制御手段４とこれらＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ
及び３との間の熱抵抗に対して小さく設定する。また、
ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３は共通の良熱伝導性基板
２２に固定され、これにより両者間の熱抵抗が削減され
る。このようにすると、電圧制御手段の精度低下を防止
できるとともに、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及びＭＯＳＦ
ＥＴ３の最高温度を低減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用交流発電機の出
力制御装置に関する。本発明は、エンジンにより駆動さ
れる発電機いわゆるオルタネータの他、モータ機能を兼
ね備えた発電機にも適用される。
力制御装置に関する。本発明は、エンジンにより駆動さ
れる発電機いわゆるオルタネータの他、モータ機能を兼
ね備えた発電機にも適用される。
【０００２】
【従来の技術】車両用交流発電機の三相電機子巻線の各
端とバッテリの正極端及び負極端をそれぞれ個別に接続
する半導体スイッチング素子（例えばダイオード）から
構成される整流器と、界磁電流を断続する半導体スイッ
チング素子からなる界磁電流制御スイッチと、界磁電流
制御スイッチを制御して発電電圧を制御する電圧制御部
とを備える車両用発電機の出力制御装置が公知である。
端とバッテリの正極端及び負極端をそれぞれ個別に接続
する半導体スイッチング素子（例えばダイオード）から
構成される整流器と、界磁電流を断続する半導体スイッ
チング素子からなる界磁電流制御スイッチと、界磁電流
制御スイッチを制御して発電電圧を制御する電圧制御部
とを備える車両用発電機の出力制御装置が公知である。
【０００３】例えば、実公平３−１２０４７号公報は、
界磁電流制御スイッチと電圧制御部とを一体化した電圧
調整器（レギュレータ）を開示している。また、特開平
４−１３８０３０号報は、三相全波整流器の各ダイオー
ドをＭＯＳＦＥＴで置換してダイオードで生じるＰＮ順
方向電圧降下による電力損失を低減している。
界磁電流制御スイッチと電圧制御部とを一体化した電圧
調整器（レギュレータ）を開示している。また、特開平
４−１３８０３０号報は、三相全波整流器の各ダイオー
ドをＭＯＳＦＥＴで置換してダイオードで生じるＰＮ順
方向電圧降下による電力損失を低減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年における車両用発
電機の出力制御装置において、車両電気負荷増大に伴う
発電機の大出力化、エンジンルームの過密化によるエン
ジンルームの温度上昇、発電機の小型軽量化による発電
機の内部温度上昇、さらには、大出力化の為の界磁電流
増加などにより、電圧調整器（界磁電流制御スイッチ及
び電圧制御部）及び整流器の温度上昇が益々増大する傾
向にあり、このため、整流器や界磁電流制御スイッチを
構成する電力用半導体スイッチング素子や電圧制御部を
構成する半導体集積回路などに対する悪影響が問題とな
っている。
電機の出力制御装置において、車両電気負荷増大に伴う
発電機の大出力化、エンジンルームの過密化によるエン
ジンルームの温度上昇、発電機の小型軽量化による発電
機の内部温度上昇、さらには、大出力化の為の界磁電流
増加などにより、電圧調整器（界磁電流制御スイッチ及
び電圧制御部）及び整流器の温度上昇が益々増大する傾
向にあり、このため、整流器や界磁電流制御スイッチを
構成する電力用半導体スイッチング素子や電圧制御部を
構成する半導体集積回路などに対する悪影響が問題とな
っている。
【０００５】この温度上昇の低下を図るために、上述の
如くＭＯＳトランジスタで整流器を構成すれば確かにダ
イオードのＰＮ順方向電圧降下による電力損失は解消で
きる。しかしながら、通常のチップサイズにおける現在
市販の電力用パワーＳｉ−ＭＯＳＦＥＴでは３０Ａ通電
時に０．６Ｖ程度の電圧降下を生じ、三相全波整流器３
を構成する６ケのトランジスタの合計電力損失（発熱）
は１０８Ｗと非常に大きくなってしまい、ダイオードに
比較して格段の電力損失及び発熱の低減効果を達成する
ことは容易ではない。
如くＭＯＳトランジスタで整流器を構成すれば確かにダ
イオードのＰＮ順方向電圧降下による電力損失は解消で
きる。しかしながら、通常のチップサイズにおける現在
市販の電力用パワーＳｉ−ＭＯＳＦＥＴでは３０Ａ通電
時に０．６Ｖ程度の電圧降下を生じ、三相全波整流器３
を構成する６ケのトランジスタの合計電力損失（発熱）
は１０８Ｗと非常に大きくなってしまい、ダイオードに
比較して格段の電力損失及び発熱の低減効果を達成する
ことは容易ではない。
【０００６】また、これら整流器、界磁電流制御スイッ
チ及び電圧制御部の温度上昇を阻止するために放熱フィ
ンの改良や冷却風量の増大を工夫することも可能である
が、それらは当然、放熱フィンや冷却ファンの大型化や
ファン駆動動力の増大を必要とし、発電機体格の増大や
効率の低減を招いてしまう。更に説明すると、上記した
交直電力変換手段及び界磁電流制御手段を構成する半導
体スイッチング素子（以下、電力用半導体スイッチング
素子ともいう）と、電圧制御手段を構成する半導体集積
回路との間には、その通電電流に格段の差があり、発電
電流の断続を行う交直電力変換手段の半導体スイッチン
グ素子が格段に大きく（例えば数＋Ａ）、界磁電流の断
続を行う界磁電流制御スイッチの半導体スイッチング素
子がそれに続き（例えば数Ａ）、それに反して電圧制御
手段は単に制御信号電圧を形成するだけであるので極端
に小さい（例えば数ｍＡ以下）。したがって、平均通電
電流量の二乗に比例する電力損失及び発熱は、前二者に
比べて電圧制御手段が極めて小さい。
チ及び電圧制御部の温度上昇を阻止するために放熱フィ
ンの改良や冷却風量の増大を工夫することも可能である
が、それらは当然、放熱フィンや冷却ファンの大型化や
ファン駆動動力の増大を必要とし、発電機体格の増大や
効率の低減を招いてしまう。更に説明すると、上記した
交直電力変換手段及び界磁電流制御手段を構成する半導
体スイッチング素子（以下、電力用半導体スイッチング
素子ともいう）と、電圧制御手段を構成する半導体集積
回路との間には、その通電電流に格段の差があり、発電
電流の断続を行う交直電力変換手段の半導体スイッチン
グ素子が格段に大きく（例えば数＋Ａ）、界磁電流の断
続を行う界磁電流制御スイッチの半導体スイッチング素
子がそれに続き（例えば数Ａ）、それに反して電圧制御
手段は単に制御信号電圧を形成するだけであるので極端
に小さい（例えば数ｍＡ以下）。したがって、平均通電
電流量の二乗に比例する電力損失及び発熱は、前二者に
比べて電圧制御手段が極めて小さい。
【０００７】これに反し、電圧制御手段はコンパレータ
などの高精度を必要とするアナログ信号処理回路を含
み、また、たとえデジタル処理するにあたっても高精度
を必要とするＡ／Ｄコンバータが必要となるので、電圧
制御手段を構成する半導体集積回路の温度変化は極力抑
止する必要がある。すなわち、温度変化によりオペアン
プなどに用いられる抵抗素子の抵抗値などが変化してし
まうと、制御信号の精度が低下してバッテリの過充電や
過放電やバッテリ寿命の低下などの可能性が生じる。特
に、コンパレータやＡ／Ｄコンバータとしては精度の点
からバイポーラ集積回路を用いるのが通常であるが、バ
イポーラトランジスタの電流増幅率は温度により大きく
変化するので、電圧制御手段の精度を維持するには、極
力、電圧制御手段を構成するシリコン半導体集積回路の
温度上昇を抑止する必要がある。ただ、電圧制御手段自
体の消費電力自体は上述のように小さく、その放熱、冷
却は容易である。
などの高精度を必要とするアナログ信号処理回路を含
み、また、たとえデジタル処理するにあたっても高精度
を必要とするＡ／Ｄコンバータが必要となるので、電圧
制御手段を構成する半導体集積回路の温度変化は極力抑
止する必要がある。すなわち、温度変化によりオペアン
プなどに用いられる抵抗素子の抵抗値などが変化してし
まうと、制御信号の精度が低下してバッテリの過充電や
過放電やバッテリ寿命の低下などの可能性が生じる。特
に、コンパレータやＡ／Ｄコンバータとしては精度の点
からバイポーラ集積回路を用いるのが通常であるが、バ
イポーラトランジスタの電流増幅率は温度により大きく
変化するので、電圧制御手段の精度を維持するには、極
力、電圧制御手段を構成するシリコン半導体集積回路の
温度上昇を抑止する必要がある。ただ、電圧制御手段自
体の消費電力自体は上述のように小さく、その放熱、冷
却は容易である。
【０００８】ここで問題となるのは、これら車両用発電
機の出力制御装置を構成する上記三手段を近接配置した
場合における交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の
放熱により電圧制御手段が加熱されて温度上昇すること
である。特に、電圧制御手段と交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段とは信号授受用の導体線により接続せね
ばならず、たとえこれら電圧制御手段を交直電力変換手
段及び界磁電流制御手段からできるだけ遠隔配置する対
策を講じたとしても、良熱伝導体である上記導体線を通
じての伝熱により電圧制御手段が加熱され、電圧制御手
段の温度が変化してしまう。もちろん、この導体線を延
長して電圧制御手段をできるだけ遠隔配置すること、こ
の導体線の断面積を狭小化することにより貫流熱量を低
減することは可能であるが、導体線の延長はそれによる
電力損失や電磁ノイズの重畳や配設工程の複雑化を招
き、導体線の断面積の狭小化も同様に電力損失や抵抗ノ
イズの増大を招いてしまう。
機の出力制御装置を構成する上記三手段を近接配置した
場合における交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の
放熱により電圧制御手段が加熱されて温度上昇すること
である。特に、電圧制御手段と交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段とは信号授受用の導体線により接続せね
ばならず、たとえこれら電圧制御手段を交直電力変換手
段及び界磁電流制御手段からできるだけ遠隔配置する対
策を講じたとしても、良熱伝導体である上記導体線を通
じての伝熱により電圧制御手段が加熱され、電圧制御手
段の温度が変化してしまう。もちろん、この導体線を延
長して電圧制御手段をできるだけ遠隔配置すること、こ
の導体線の断面積を狭小化することにより貫流熱量を低
減することは可能であるが、導体線の延長はそれによる
電力損失や電磁ノイズの重畳や配設工程の複雑化を招
き、導体線の断面積の狭小化も同様に電力損失や抵抗ノ
イズの増大を招いてしまう。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、冷却機構の大型化やファン駆動動力の増大を回
避し、電圧制御手段の信号処理精度の低下を抑止しつ
つ、大出力化又は発電機の小型軽量化が可能な車両用発
電機の出力制御装置を提供することを、その目的として
いる。
であり、冷却機構の大型化やファン駆動動力の増大を回
避し、電圧制御手段の信号処理精度の低下を抑止しつ
つ、大出力化又は発電機の小型軽量化が可能な車両用発
電機の出力制御装置を提供することを、その目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
車両用交流発電機の各相の電機子巻線の出力端と高位直
流出力端とを個別に接続する半導体スイッチング素子で
ある複数のハイサイドスイッチ並びに前記各相の電機子
巻線の出力端と低位直流出力端とを個別に接続する半導
体スイッチング素子である複数のローサイドスイッチを
有するとともに前記発電機の発電電圧を整流してバッテ
リに印加する交直電力変換手段と、半導体スイッチング
素子を有するとともに前記車両用交流発電機の界磁巻線
に通電する界磁電流を断続する界磁電流制御手段と、半
導体集積回路を有するとともに前記両手段の半導体スイ
ッチング素子の少なくとも一方を制御して前記バッテリ
の電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを備える車両用発
電機の出力制御装置において、前記交直電力変換手段と
前記界磁電流制御手段との間の熱抵抗は、前記交直電力
変換手段と前記電圧制御手段との間の熱抵抗、並びに、
前記界磁電流制御手段と前記電圧制御手段との間の熱抵
抗に対して小さく設定されることを特徴とする車両用発
電機の出力制御装置である。
車両用交流発電機の各相の電機子巻線の出力端と高位直
流出力端とを個別に接続する半導体スイッチング素子で
ある複数のハイサイドスイッチ並びに前記各相の電機子
巻線の出力端と低位直流出力端とを個別に接続する半導
体スイッチング素子である複数のローサイドスイッチを
有するとともに前記発電機の発電電圧を整流してバッテ
リに印加する交直電力変換手段と、半導体スイッチング
素子を有するとともに前記車両用交流発電機の界磁巻線
に通電する界磁電流を断続する界磁電流制御手段と、半
導体集積回路を有するとともに前記両手段の半導体スイ
ッチング素子の少なくとも一方を制御して前記バッテリ
の電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを備える車両用発
電機の出力制御装置において、前記交直電力変換手段と
前記界磁電流制御手段との間の熱抵抗は、前記交直電力
変換手段と前記電圧制御手段との間の熱抵抗、並びに、
前記界磁電流制御手段と前記電圧制御手段との間の熱抵
抗に対して小さく設定されることを特徴とする車両用発
電機の出力制御装置である。
【００１１】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段、前記界磁電流制御
手段及び前記電圧制御手段が、前記車両用交流発電機の
ハウジングに固定されることを特徴としている。本発明
の第３の構成は、上記第２の構成において更に、前記交
直電力変換手段、前記界磁電流制御手段及び前記電圧制
御手段は共通のパッケージに収容されることを特徴とし
ている。
おいて更に、前記交直電力変換手段、前記界磁電流制御
手段及び前記電圧制御手段が、前記車両用交流発電機の
ハウジングに固定されることを特徴としている。本発明
の第３の構成は、上記第２の構成において更に、前記交
直電力変換手段、前記界磁電流制御手段及び前記電圧制
御手段は共通のパッケージに収容されることを特徴とし
ている。
【００１２】本発明の第４の構成は、上記第２の構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段、界磁電流制御手段
が電力用パッケージに収容され、前記電圧制御手段は前
記電力用パッケージと異なる制御用パッケージに収容さ
れることを特徴としている。本発明の第５の構成は、上
記第２の構成において更に、前記交直電力変換手段、界
磁電流制御手段及び前記電圧制御手段が別々のパッケー
ジに収容されることを特徴としている。
おいて更に、前記交直電力変換手段、界磁電流制御手段
が電力用パッケージに収容され、前記電圧制御手段は前
記電力用パッケージと異なる制御用パッケージに収容さ
れることを特徴としている。本発明の第５の構成は、上
記第２の構成において更に、前記交直電力変換手段、界
磁電流制御手段及び前記電圧制御手段が別々のパッケー
ジに収容されることを特徴としている。
【００１３】本発明の第６の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手
段が前記発電機のハウジングに固定され、前記電圧制御
手段が前記発電機と別体に配設されることを特徴として
いる。本発明の第７の構成は、上記第１乃至第６のいず
れかの構成において更に、前記交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段が、前記発電機のハウジングに固定され
る共通の良熱伝導性基板に固定されることを特徴として
いる。
おいて更に、前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手
段が前記発電機のハウジングに固定され、前記電圧制御
手段が前記発電機と別体に配設されることを特徴として
いる。本発明の第７の構成は、上記第１乃至第６のいず
れかの構成において更に、前記交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段が、前記発電機のハウジングに固定され
る共通の良熱伝導性基板に固定されることを特徴として
いる。
【００１４】本発明の第８の構成は、上記第１乃至第７
のいずれかの構成において更に、前記交直電力変換手段
又は界磁電流制御手段から前記電圧制御手段への伝熱を
低減する伝熱抵抗手段が、前記交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段と前記電圧制御手段との間に配設される
ことを特徴としている。本発明の第９の構成は、上記第
８の構成において更に、前記伝熱抵抗手段が、前記交直
電力変換手段又は界磁電流制御手段と前記電圧制御手段
とを電気的に接続する接続導体部の一部からなり、前記
一部の断面積は前記接続導体部の残部の断面積より狭小
とされていることを特徴としている。
のいずれかの構成において更に、前記交直電力変換手段
又は界磁電流制御手段から前記電圧制御手段への伝熱を
低減する伝熱抵抗手段が、前記交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段と前記電圧制御手段との間に配設される
ことを特徴としている。本発明の第９の構成は、上記第
８の構成において更に、前記伝熱抵抗手段が、前記交直
電力変換手段又は界磁電流制御手段と前記電圧制御手段
とを電気的に接続する接続導体部の一部からなり、前記
一部の断面積は前記接続導体部の残部の断面積より狭小
とされていることを特徴としている。
【００１５】本発明の第１０の構成は、上記第８の構成
において更に、前記伝熱抵抗手段が前記交直電力変換手
段又は界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気的
に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部は、屈
曲形状を有することを特徴としている。本発明の第１１
の構成は、上記第１乃至第７のいずれかの構成において
更に、少なくとも前記交直電力変換手段及び界磁電流制
御手段に固定される放熱部材を備え、前記交直電力変換
手段及び界磁電流制御手段と前記放熱部材との間の伝熱
抵抗が前記電圧制御手段と前記放熱部材との間の伝熱抵
抗より小さく設定されることを特徴としている。
において更に、前記伝熱抵抗手段が前記交直電力変換手
段又は界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気的
に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部は、屈
曲形状を有することを特徴としている。本発明の第１１
の構成は、上記第１乃至第７のいずれかの構成において
更に、少なくとも前記交直電力変換手段及び界磁電流制
御手段に固定される放熱部材を備え、前記交直電力変換
手段及び界磁電流制御手段と前記放熱部材との間の伝熱
抵抗が前記電圧制御手段と前記放熱部材との間の伝熱抵
抗より小さく設定されることを特徴としている。
【００１６】本発明の第１２の構成は、上記第１乃至第
５又は第７乃至第１１のいずれかの構成において更に、
前記電圧制御手段と前記発電機のハウジングとの間に樹
脂部材が介設されることを特徴としている。本発明の第
１３の構成は、上記第１乃至第１２のいずれかの構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段の前記半導体スイッ
チング素子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体スイ
ッチング素子の少なくとも一方がＭＯＳＦＥＴからなる
ことを特徴としている。
５又は第７乃至第１１のいずれかの構成において更に、
前記電圧制御手段と前記発電機のハウジングとの間に樹
脂部材が介設されることを特徴としている。本発明の第
１３の構成は、上記第１乃至第１２のいずれかの構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段の前記半導体スイッ
チング素子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体スイ
ッチング素子の少なくとも一方がＭＯＳＦＥＴからなる
ことを特徴としている。
【００１７】本発明の第１４の構成は、上記第１３の構
成において更に、前記ＭＯＳＦＥＴが、単結晶ＳｉＣを
素材とすることを特徴としている。本発明の第１５の構
成は、上記第１乃至第１２のいずれかの構成において更
に、前記交直電力変換手段の前記半導体スイッチング素
子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体スイッチング
素子の少なくとも一方が、バイポーラトランジスタ又は
ＩＧＢＴからなることを特徴としている。
成において更に、前記ＭＯＳＦＥＴが、単結晶ＳｉＣを
素材とすることを特徴としている。本発明の第１５の構
成は、上記第１乃至第１２のいずれかの構成において更
に、前記交直電力変換手段の前記半導体スイッチング素
子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体スイッチング
素子の少なくとも一方が、バイポーラトランジスタ又は
ＩＧＢＴからなることを特徴としている。
【００１８】本発明の第１６の構成は、上記第１乃至第
１２のいずれかの構成において更に、前記交直電力変換
手段の前記半導体スイッチング素子が、ダイオードから
なることを特徴としている。本発明の第１７の構成は、
車両用交流発電機の各相の電機子巻線の出力端と高位直
流出力端とを個別に接続する半導体スイッチング素子で
ある複数のハイサイドスイッチ並びに前記各相の電機子
巻線の出力端と低位直流出力端とを個別に接続する半導
体スイッチング素子である複数のローサイドスイッチを
有するとともに前記発電機の発電電圧を整流してバッテ
リに印加する交直電力変換手段と、半導体スイッチング
素子を有するとともに前記車両用交流発電機の界磁巻線
に通電する界磁電流を断続する界磁電流制御手段と、半
導体集積回路を有するとともに前記両手段の半導体スイ
ッチング素子の少なくとも一方を制御して前記バッテリ
の電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを備える車両用発
電機の出力制御装置において、前記交直電力変換手段及
び界磁電流制御手段は、前記発電機のハウジングに固定
される共通の良熱伝導性基板上に固定されることを特徴
とする車両用発電機の出力制御装置である。
１２のいずれかの構成において更に、前記交直電力変換
手段の前記半導体スイッチング素子が、ダイオードから
なることを特徴としている。本発明の第１７の構成は、
車両用交流発電機の各相の電機子巻線の出力端と高位直
流出力端とを個別に接続する半導体スイッチング素子で
ある複数のハイサイドスイッチ並びに前記各相の電機子
巻線の出力端と低位直流出力端とを個別に接続する半導
体スイッチング素子である複数のローサイドスイッチを
有するとともに前記発電機の発電電圧を整流してバッテ
リに印加する交直電力変換手段と、半導体スイッチング
素子を有するとともに前記車両用交流発電機の界磁巻線
に通電する界磁電流を断続する界磁電流制御手段と、半
導体集積回路を有するとともに前記両手段の半導体スイ
ッチング素子の少なくとも一方を制御して前記バッテリ
の電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを備える車両用発
電機の出力制御装置において、前記交直電力変換手段及
び界磁電流制御手段は、前記発電機のハウジングに固定
される共通の良熱伝導性基板上に固定されることを特徴
とする車両用発電機の出力制御装置である。
【００１９】本発明の第１８の構成は、上記第１７の構
成において更に、前記交直電力変換手段及び界磁電流制
御手段から前記電圧制御手段への伝熱を低減する伝熱抵
抗手段が、前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段
と前記電圧制御手段との間に配設されることを特徴とし
ている。本発明の第１９の構成は、上記第１８の構成に
おいて更に、前記伝熱抵抗手段が、前記交直電力変換手
段及び界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気的
に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部の断面
積は前記接続導体部の残部の断面積より狭小とされてい
ることを特徴としている。
成において更に、前記交直電力変換手段及び界磁電流制
御手段から前記電圧制御手段への伝熱を低減する伝熱抵
抗手段が、前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段
と前記電圧制御手段との間に配設されることを特徴とし
ている。本発明の第１９の構成は、上記第１８の構成に
おいて更に、前記伝熱抵抗手段が、前記交直電力変換手
段及び界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気的
に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部の断面
積は前記接続導体部の残部の断面積より狭小とされてい
ることを特徴としている。
【００２０】本発明の第２０の構成は、上記第１８の構
成において更に、前記伝熱抵抗手段が、前記交直電力変
換手段及び界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電
気的に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部
は、屈曲形状を有することを特徴としている。本発明の
第２１の構成は、上記第１７の構成において更に、前記
交直電力変換手段の前記半導体スイッチング素子及び前
記界磁電流制御手段の前記半導体スイッチング素子がＭ
ＯＳＦＥＴからなることを特徴としている。
成において更に、前記伝熱抵抗手段が、前記交直電力変
換手段及び界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電
気的に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部
は、屈曲形状を有することを特徴としている。本発明の
第２１の構成は、上記第１７の構成において更に、前記
交直電力変換手段の前記半導体スイッチング素子及び前
記界磁電流制御手段の前記半導体スイッチング素子がＭ
ＯＳＦＥＴからなることを特徴としている。
【００２１】本発明の第２２の構成は、上記第２１の構
成において更に、前記ＭＯＳＦＥＴが、単結晶ＳｉＣを
素材とすることを特徴としている。本発明の第２３の構
成は、上記第１７の構成において更に、前記交直電力変
換手段の前記半導体スイッチング素子がダイオードから
なることを特徴としている。
成において更に、前記ＭＯＳＦＥＴが、単結晶ＳｉＣを
素材とすることを特徴としている。本発明の第２３の構
成は、上記第１７の構成において更に、前記交直電力変
換手段の前記半導体スイッチング素子がダイオードから
なることを特徴としている。
【００２２】本発明の第２４の構成は、上記第１７の構
成において更に、前記界磁電流制御手段の半導体スイッ
チング素子及び前記各ハイサイドスイッチが一つの半導
体チップ上に集積されることを特徴としている。本発明
の第２５の構成は、上記第２４の構成において更に、前
記界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子及び前記
各ハイサイドスイッチはＮ+ 型基板と、前記Ｎ+ 型基板
上に形成されたＮ- 型耐圧層とを有する一つのチップ上
に集積されることを特徴としている。
成において更に、前記界磁電流制御手段の半導体スイッ
チング素子及び前記各ハイサイドスイッチが一つの半導
体チップ上に集積されることを特徴としている。本発明
の第２５の構成は、上記第２４の構成において更に、前
記界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子及び前記
各ハイサイドスイッチはＮ+ 型基板と、前記Ｎ+ 型基板
上に形成されたＮ- 型耐圧層とを有する一つのチップ上
に集積されることを特徴としている。
【００２３】本発明の第２６の構成は、上記第１７乃至
第２５のいずれかの構成において更に、前記良熱伝導性
基板は前記バッテリの正極に直結され、前記界磁電流制
御手段の半導体スイッチング素子及び前記各ハイサイド
スイッチは前記良熱伝導性基板に電気的に導通可能に固
定されることを特徴としている。本発明の第２７の構成
は、上記第１７乃至第２５のいずれかの構成において更
に、前記良熱伝導性基板は前記バッテリの負極に直結さ
れ、前記界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子及
び前記各ローサイドスイッチは前記良熱伝導性基板に電
気的に導通可能に固定されることを特徴としている。
第２５のいずれかの構成において更に、前記良熱伝導性
基板は前記バッテリの正極に直結され、前記界磁電流制
御手段の半導体スイッチング素子及び前記各ハイサイド
スイッチは前記良熱伝導性基板に電気的に導通可能に固
定されることを特徴としている。本発明の第２７の構成
は、上記第１７乃至第２５のいずれかの構成において更
に、前記良熱伝導性基板は前記バッテリの負極に直結さ
れ、前記界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子及
び前記各ローサイドスイッチは前記良熱伝導性基板に電
気的に導通可能に固定されることを特徴としている。
【００２４】本発明の第２８の構成は、車両用交流発電
機の各相の電機子巻線の出力端と高位直流出力端とを個
別に接続する半導体スイッチング素子である複数のハイ
サイドスイッチ並びに前記各相の電機子巻線の出力端と
低位直流出力端とを個別に接続する半導体スイッチング
素子である複数のローサイドスイッチを有するとともに
前記発電機の発電電圧を整流してバッテリに印加する交
直電力変換手段と、半導体スイッチング素子を有すると
ともに前記車両用交流発電機の界磁巻線に通電する界磁
電流を断続する界磁電流制御手段と、半導体集積回路を
有するとともに前記両手段の半導体スイッチング素子を
制御して前記バッテリの電圧を所定値に保つ電圧制御手
段とを備える車両用発電機の出力制御装置において、前
記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段は前記発電機
のハウジング内部に固定され、前記電圧制御手段は、前
記発電機の外部に配設されることを特徴とする車両用発
電機の出力制御装置である。
機の各相の電機子巻線の出力端と高位直流出力端とを個
別に接続する半導体スイッチング素子である複数のハイ
サイドスイッチ並びに前記各相の電機子巻線の出力端と
低位直流出力端とを個別に接続する半導体スイッチング
素子である複数のローサイドスイッチを有するとともに
前記発電機の発電電圧を整流してバッテリに印加する交
直電力変換手段と、半導体スイッチング素子を有すると
ともに前記車両用交流発電機の界磁巻線に通電する界磁
電流を断続する界磁電流制御手段と、半導体集積回路を
有するとともに前記両手段の半導体スイッチング素子を
制御して前記バッテリの電圧を所定値に保つ電圧制御手
段とを備える車両用発電機の出力制御装置において、前
記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段は前記発電機
のハウジング内部に固定され、前記電圧制御手段は、前
記発電機の外部に配設されることを特徴とする車両用発
電機の出力制御装置である。
【００２５】
【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成における車
両用発電機の出力制御装置において、交直電力変換手段
の半導体スイッチング素子は発電電圧の全波整流を行
い、界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子は界磁
電流を断続し、電圧制御手段の半導体集積回路は上記半
導体スイッチング素子を制御してバッテリの電圧を所定
値に保つ。
両用発電機の出力制御装置において、交直電力変換手段
の半導体スイッチング素子は発電電圧の全波整流を行
い、界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子は界磁
電流を断続し、電圧制御手段の半導体集積回路は上記半
導体スイッチング素子を制御してバッテリの電圧を所定
値に保つ。
【００２６】特に本構成では、交直電力変換手段と界磁
電流制御手段との間の熱抵抗を、交直電力変換手段と電
圧制御手段との間の熱抵抗、並びに、界磁電流制御手段
と電圧制御手段との間の熱抵抗に対して小さく設定す
る。このようにすれば、以下の作用効果を奏する。ま
ず、上記説明したように、電圧制御手段自体の自己発熱
自体は小さく、電圧制御手段の温度上昇としては交直電
力変換手段及び界磁電流制御手段を構成する電力用半導
体スイッチング素子の発熱が主な要因であることから、
交直電力変換手段及び界磁電流制御手段と電圧制御手段
との間の熱抵抗を増大して交直電力変換手段及び界磁電
流制御手段から電圧制御手段への貫流熱量を低減し、こ
れにより電圧制御手段の被熱による温度上昇及びそれに
起因する電圧制御手段の精度低下を防止する。
電流制御手段との間の熱抵抗を、交直電力変換手段と電
圧制御手段との間の熱抵抗、並びに、界磁電流制御手段
と電圧制御手段との間の熱抵抗に対して小さく設定す
る。このようにすれば、以下の作用効果を奏する。ま
ず、上記説明したように、電圧制御手段自体の自己発熱
自体は小さく、電圧制御手段の温度上昇としては交直電
力変換手段及び界磁電流制御手段を構成する電力用半導
体スイッチング素子の発熱が主な要因であることから、
交直電力変換手段及び界磁電流制御手段と電圧制御手段
との間の熱抵抗を増大して交直電力変換手段及び界磁電
流制御手段から電圧制御手段への貫流熱量を低減し、こ
れにより電圧制御手段の被熱による温度上昇及びそれに
起因する電圧制御手段の精度低下を防止する。
【００２７】更に、本構成では、交直電力変換手段と界
磁電流制御手段との間の熱抵抗をこれら二者と電圧制御
手段との間の熱抵抗より小さくする。このようにする
と、以下の作用効果が得られる。すなわち、これら両者
は、上述のように大きな電力損失及び発熱を生じるので
当然、それらは半導体素材（例えばＳｉやＳｉＣ）の使
用温度限界から冷却フィンやヒートシンクなどの放熱手
段又は冷却風の誘引などの冷却機能の向上が図られてい
る。しかし、両者の電力損失及び発熱の状態は、各発電
条件においていつも一致するとは限らず、一方の発熱が
高い場合に他方の発熱は小さい場合がある。この時、交
直電力変換手段と界磁電流制御手段との間の熱抵抗が小
さいと、交直電力変換手段の発熱が界磁電流制御手段の
平均発熱より大きい場合に（例えば交直電力変換手段の
発熱が最大値となっているにもかかわらず界磁電流制御
手段の発熱が最大値となっていない場合）において、交
直電力変換手段の熱を界磁電流制御手段の冷却機能及び
ヒートシンク機能へバイパスして交直電力変換手段の温
度上昇を抑制することができ、その逆の場合に同様の原
理で界磁電流制御手段の温度上昇を抑制することができ
る。すなわち、これら両手段の冷却機能及びヒートシン
ク機能を共用することにより両者の最高温度を低減する
ことができる。
磁電流制御手段との間の熱抵抗をこれら二者と電圧制御
手段との間の熱抵抗より小さくする。このようにする
と、以下の作用効果が得られる。すなわち、これら両者
は、上述のように大きな電力損失及び発熱を生じるので
当然、それらは半導体素材（例えばＳｉやＳｉＣ）の使
用温度限界から冷却フィンやヒートシンクなどの放熱手
段又は冷却風の誘引などの冷却機能の向上が図られてい
る。しかし、両者の電力損失及び発熱の状態は、各発電
条件においていつも一致するとは限らず、一方の発熱が
高い場合に他方の発熱は小さい場合がある。この時、交
直電力変換手段と界磁電流制御手段との間の熱抵抗が小
さいと、交直電力変換手段の発熱が界磁電流制御手段の
平均発熱より大きい場合に（例えば交直電力変換手段の
発熱が最大値となっているにもかかわらず界磁電流制御
手段の発熱が最大値となっていない場合）において、交
直電力変換手段の熱を界磁電流制御手段の冷却機能及び
ヒートシンク機能へバイパスして交直電力変換手段の温
度上昇を抑制することができ、その逆の場合に同様の原
理で界磁電流制御手段の温度上昇を抑制することができ
る。すなわち、これら両手段の冷却機能及びヒートシン
ク機能を共用することにより両者の最高温度を低減する
ことができる。
【００２８】更に、交直電力変換手段及び界磁電流制御
手段の近接配置が可能となるので、配設作業におけるス
ペース取りが簡単となり、電圧制御手段とこれら両手段
との配線も容易となる。結局、電圧制御手段の精度低下
を抑止しつつ交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の
冷却が簡単となり、これにより冷却機構の大型化やファ
ン駆動動力の増大を回避し、発電機の大出力化や発電機
の小型軽量化が実現する。
手段の近接配置が可能となるので、配設作業におけるス
ペース取りが簡単となり、電圧制御手段とこれら両手段
との配線も容易となる。結局、電圧制御手段の精度低下
を抑止しつつ交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の
冷却が簡単となり、これにより冷却機構の大型化やファ
ン駆動動力の増大を回避し、発電機の大出力化や発電機
の小型軽量化が実現する。
【００２９】本発明の第２の構成では、上記第１の構成
において更に、交直電力変換手段、界磁電流制御手段及
び電圧制御手段を、車両用交流発電機のハウジングに固
定するので、ハウジングを放熱先又はヒートシンクとし
て利用することができる。本発明の第４の構成では、上
記第２の構成において更に、交直電力変換手段及び界磁
電流制御手段と電圧制御手段とを互いに別のパッケージ
に収容するので、パッケージ数をいたずらに増やすこと
なく簡単に上記第１の構成の熱抵抗関係を実現すること
ができる。
において更に、交直電力変換手段、界磁電流制御手段及
び電圧制御手段を、車両用交流発電機のハウジングに固
定するので、ハウジングを放熱先又はヒートシンクとし
て利用することができる。本発明の第４の構成では、上
記第２の構成において更に、交直電力変換手段及び界磁
電流制御手段と電圧制御手段とを互いに別のパッケージ
に収容するので、パッケージ数をいたずらに増やすこと
なく簡単に上記第１の構成の熱抵抗関係を実現すること
ができる。
【００３０】本発明の第６の構成では、上記第１の構成
において更に、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段
が前記発電機のハウジングに固定され、電圧制御手段が
発電機と別体に配設するので、簡単に上記第１の構成の
熱抵抗関係、すなわち交直電力変換手段と界磁電流制御
手段との間の熱抵抗を削減し、これら両手段と電圧制御
手段との間の熱抵抗を増大するという構成及びそれによ
る上記第１の構成に記載した作用効果を実現することが
できる。
において更に、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段
が前記発電機のハウジングに固定され、電圧制御手段が
発電機と別体に配設するので、簡単に上記第１の構成の
熱抵抗関係、すなわち交直電力変換手段と界磁電流制御
手段との間の熱抵抗を削減し、これら両手段と電圧制御
手段との間の熱抵抗を増大するという構成及びそれによ
る上記第１の構成に記載した作用効果を実現することが
できる。
【００３１】本発明の第７の構成では、上記第１乃至第
６のいずれかの構成において更に、発電機のハウジング
に固定される共通の良熱伝導性基板に交直電力変換手段
及び界磁電流制御手段を固定する。なお、本明細書でい
う良熱伝導性基板とは、金属や金属混合の樹脂やセラミ
ックなどを素材とするもので、通常の樹脂やセラミック
などに比べて一桁以上熱伝導率が大きいものを意味す
る。
６のいずれかの構成において更に、発電機のハウジング
に固定される共通の良熱伝導性基板に交直電力変換手段
及び界磁電流制御手段を固定する。なお、本明細書でい
う良熱伝導性基板とは、金属や金属混合の樹脂やセラミ
ックなどを素材とするもので、通常の樹脂やセラミック
などに比べて一桁以上熱伝導率が大きいものを意味す
る。
【００３２】このようにすれば、予め上記両手段が搭載
された良熱伝導性基板をハウジングに組付ければよいの
で、組付作業や配線作業が簡単となる他、この良熱伝導
性基板自体が交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の
共通の放熱先及びヒートシンクとなるので、部品点数の
削減を図ることができる。本発明の第８の構成では、上
記第１乃至第７のいずれかの構成において更に、交直電
力変換手段又は界磁電流制御手段と電圧制御手段との間
に、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の間にはな
い伝熱抵抗手段を介設する。これにより、交直電力変換
手段及び界磁電流制御手段から電圧制御手段への熱伝達
を低減することができ、容易かつ確実に第１の構成を実
現することができる。
された良熱伝導性基板をハウジングに組付ければよいの
で、組付作業や配線作業が簡単となる他、この良熱伝導
性基板自体が交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の
共通の放熱先及びヒートシンクとなるので、部品点数の
削減を図ることができる。本発明の第８の構成では、上
記第１乃至第７のいずれかの構成において更に、交直電
力変換手段又は界磁電流制御手段と電圧制御手段との間
に、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段の間にはな
い伝熱抵抗手段を介設する。これにより、交直電力変換
手段及び界磁電流制御手段から電圧制御手段への熱伝達
を低減することができ、容易かつ確実に第１の構成を実
現することができる。
【００３３】本発明の第９の構成では、上記第８の構成
において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御手段
と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の一部
の断面積をこの接続導体部の残部の断面積より狭小とす
るので、この接続導体部を通じての熱貫流を良好に低減
できる。本発明の第１０の構成では、上記第８の構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段又は界磁電流制御手
段と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の一
部を屈曲形状とするので、接続導体部の配線スペースを
増大することなく、この接続導体部を通じての熱貫流を
良好に低減できる。
において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御手段
と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の一部
の断面積をこの接続導体部の残部の断面積より狭小とす
るので、この接続導体部を通じての熱貫流を良好に低減
できる。本発明の第１０の構成では、上記第８の構成に
おいて更に、前記交直電力変換手段又は界磁電流制御手
段と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の一
部を屈曲形状とするので、接続導体部の配線スペースを
増大することなく、この接続導体部を通じての熱貫流を
良好に低減できる。
【００３４】本発明の第１１の構成では、上記第１乃至
第７のいずれかの構成において更に、交直電力変換手段
及び界磁電流制御手段は良好な放熱効果を有する放熱部
材、例えば良熱伝導性基板（いわゆる冷却ブロックやヒ
ートシンクと呼ばれるものを包含する）や冷却フィンに
固定され、この放熱部材と交直電力変換手段及び界磁電
流制御手段との間の伝熱抵抗を電圧制御手段とこの放熱
部材との間の伝熱抵抗より小さく設定する。このように
すれば、上記第１の熱抵抗関係を容易に実現することが
できるとともに、交直電力変換手段及び界磁電流制御手
段の冷却が容易となり、特にこれら３手段が一体化され
る場合（共通の半導体チップに集積したり又は共通のパ
ッケージに収容する場合又は共通の基板に搭載する場
合）において、特に交直電力変換手段及び界磁電流制御
手段による電圧制御手段の加熱を低減し、電圧制御手段
の高精度の動作を実現することができる。
第７のいずれかの構成において更に、交直電力変換手段
及び界磁電流制御手段は良好な放熱効果を有する放熱部
材、例えば良熱伝導性基板（いわゆる冷却ブロックやヒ
ートシンクと呼ばれるものを包含する）や冷却フィンに
固定され、この放熱部材と交直電力変換手段及び界磁電
流制御手段との間の伝熱抵抗を電圧制御手段とこの放熱
部材との間の伝熱抵抗より小さく設定する。このように
すれば、上記第１の熱抵抗関係を容易に実現することが
できるとともに、交直電力変換手段及び界磁電流制御手
段の冷却が容易となり、特にこれら３手段が一体化され
る場合（共通の半導体チップに集積したり又は共通のパ
ッケージに収容する場合又は共通の基板に搭載する場
合）において、特に交直電力変換手段及び界磁電流制御
手段による電圧制御手段の加熱を低減し、電圧制御手段
の高精度の動作を実現することができる。
【００３５】本発明の第１２の構成では、上記第１乃至
第５又は第７乃至第１１のいずれかの構成において更
に、電圧制御手段と発電機のハウジングとの間に樹脂部
材が介設され、この樹脂部材またはそれと同等の伝熱抵
抗を有する樹脂部材は交直電力変換手段及び界磁電流制
御手段と上記ハウジングとの間に介設されない。このよ
うにすれば、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段か
らハウジングへの放熱を妨害することなく、交直電力変
換手段及び界磁電流制御手段からハウジングを通じての
電圧制御手段への熱貫流を低減することができる。
第５又は第７乃至第１１のいずれかの構成において更
に、電圧制御手段と発電機のハウジングとの間に樹脂部
材が介設され、この樹脂部材またはそれと同等の伝熱抵
抗を有する樹脂部材は交直電力変換手段及び界磁電流制
御手段と上記ハウジングとの間に介設されない。このよ
うにすれば、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段か
らハウジングへの放熱を妨害することなく、交直電力変
換手段及び界磁電流制御手段からハウジングを通じての
電圧制御手段への熱貫流を低減することができる。
【００３６】本発明の第１３の構成では、上記第１乃至
第１２のいずれかの構成において更に、交直電力変換手
段又は界磁電流制御手段をＭＯＳＦＥＴで構成する。Ｍ
ＯＳＦＥＴはバイポーラトランジスタに比べて制御電力
が小さくて済むので、電圧制御手段の消費電力を低減
し、その温度上昇を一層低減することができる。本発明
の第１４の構成では、上記第１３の構成において更に、
ＭＯＳＦＥＴが、単結晶ＳｉＣを素材とするので、交直
電力変換手段及び界磁電流制御手段の電力損失及び発熱
の低減及び耐圧向上が実現する。
第１２のいずれかの構成において更に、交直電力変換手
段又は界磁電流制御手段をＭＯＳＦＥＴで構成する。Ｍ
ＯＳＦＥＴはバイポーラトランジスタに比べて制御電力
が小さくて済むので、電圧制御手段の消費電力を低減
し、その温度上昇を一層低減することができる。本発明
の第１４の構成では、上記第１３の構成において更に、
ＭＯＳＦＥＴが、単結晶ＳｉＣを素材とするので、交直
電力変換手段及び界磁電流制御手段の電力損失及び発熱
の低減及び耐圧向上が実現する。
【００３７】本発明の第１７の構成では、共通の良熱伝
導性基板に交直電力変換手段及び界磁電流制御手段を固
定するので、上述した第７の構成と同様の構成と同様
に、この良熱伝導性基板自体が交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段の共通の放熱先及びヒートシンクとなる
ので、すなわち両手段の冷却機能及びヒートシンク機能
の共用化を図ることができるので、一方の温度が他方の
温度が低い場合には高温の方が良熱伝導性基板に大きく
放熱することができ、両手段が別々に配置する場合に比
較して両手段の温度を低減でき、それらの信頼性や寿命
を向上することができる。また、良熱伝導性基板の共用
により部品点数の削減を図る他、この良熱伝導性基板に
予め両手段を配設後、この良熱伝導性基板を発電機に組
付ければ組付けも簡単となる。なお、この基板を発電機
のハウジングを固定する場合には、良熱伝導性基板はハ
ウジングへの優れた伝熱経路となる。
導性基板に交直電力変換手段及び界磁電流制御手段を固
定するので、上述した第７の構成と同様の構成と同様
に、この良熱伝導性基板自体が交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段の共通の放熱先及びヒートシンクとなる
ので、すなわち両手段の冷却機能及びヒートシンク機能
の共用化を図ることができるので、一方の温度が他方の
温度が低い場合には高温の方が良熱伝導性基板に大きく
放熱することができ、両手段が別々に配置する場合に比
較して両手段の温度を低減でき、それらの信頼性や寿命
を向上することができる。また、良熱伝導性基板の共用
により部品点数の削減を図る他、この良熱伝導性基板に
予め両手段を配設後、この良熱伝導性基板を発電機に組
付ければ組付けも簡単となる。なお、この基板を発電機
のハウジングを固定する場合には、良熱伝導性基板はハ
ウジングへの優れた伝熱経路となる。
【００３８】本発明の第１８の構成では、上記第１７の
構成において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御
手段と電圧制御手段との間に、交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段の間にはない伝熱抵抗手段を介設する。
これにより、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段か
ら電圧制御手段への熱伝達を低減することができ、容易
かつ確実に第１７の構成を実現することができる。
構成において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御
手段と電圧制御手段との間に、交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段の間にはない伝熱抵抗手段を介設する。
これにより、交直電力変換手段及び界磁電流制御手段か
ら電圧制御手段への熱伝達を低減することができ、容易
かつ確実に第１７の構成を実現することができる。
【００３９】本発明の第１９の構成では、上記第１８の
構成において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御
手段と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の
一部の断面積をこの接続導体部の残部の断面積より狭小
とするので、この接続導体部を通じての交直電力変換手
段及び界磁電流制御手段から電圧制御手段への熱貫流を
良好に低減できる。
構成において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御
手段と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の
一部の断面積をこの接続導体部の残部の断面積より狭小
とするので、この接続導体部を通じての交直電力変換手
段及び界磁電流制御手段から電圧制御手段への熱貫流を
良好に低減できる。
【００４０】本発明の第２０の構成では、上記第１７の
構成において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御
手段と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の
一部を屈曲形状とするので、接続導体部の配線スペース
を増大することなく、この接続導体部を通じての熱貫流
を良好に低減できる。本発明の第２１の構成では、上記
第１７の構成において更に、交直電力変換手段及び界磁
電流制御手段の半導体スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴ
としているので、第１４の構成と同様の作用効果が得ら
れる。
構成において更に、交直電力変換手段又は界磁電流制御
手段と電圧制御手段とを電気的に接続する接続導体部の
一部を屈曲形状とするので、接続導体部の配線スペース
を増大することなく、この接続導体部を通じての熱貫流
を良好に低減できる。本発明の第２１の構成では、上記
第１７の構成において更に、交直電力変換手段及び界磁
電流制御手段の半導体スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴ
としているので、第１４の構成と同様の作用効果が得ら
れる。
【００４１】本発明の第２２の構成では、上記第２２の
構成において更に、単結晶ＳｉＣを素材とするので、第
１５の構成と同様の作用効果が得られる。本発明の第２
４の構成は、上記第１７の構成において更に、界磁電流
制御手段の半導体スイッチング素子と交直電力変換手段
の各ハイサイドスイッチを構成する半導体スイッチング
素子が一つの半導体チップ上に集積される。このように
すれば、チップ数を低減でき、配線及び装置規模を縮小
することができる。
構成において更に、単結晶ＳｉＣを素材とするので、第
１５の構成と同様の作用効果が得られる。本発明の第２
４の構成は、上記第１７の構成において更に、界磁電流
制御手段の半導体スイッチング素子と交直電力変換手段
の各ハイサイドスイッチを構成する半導体スイッチング
素子が一つの半導体チップ上に集積される。このように
すれば、チップ数を低減でき、配線及び装置規模を縮小
することができる。
【００４２】本発明の第２５の構成は、上記第２４の構
成において更に、各半導体スイッチング素子はＮ- 型耐
圧層を有するＮ+ 型基板上に集積される。このようにす
れば、Ｎ+ 型基板を各素子の共通接続点とすることがで
きるので構造が簡単となる。更にＮ- 型耐圧層が耐圧確
保に役立つ。特に、界磁電流制御スイッチをソースホロ
ワ形式のＮＭＯＳＦＥＴで構成したハイサイドスイッチ
とすれば、半導体スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴとす
る場合、各半導体スイッチング素子を共通プロセスで形
成できる他、Ｐ型ウエルの電位設定のためにＮ- 型耐圧
層を含む寄生ダイオードを短絡する必要がなく、高耐圧
を確保することができる。
成において更に、各半導体スイッチング素子はＮ- 型耐
圧層を有するＮ+ 型基板上に集積される。このようにす
れば、Ｎ+ 型基板を各素子の共通接続点とすることがで
きるので構造が簡単となる。更にＮ- 型耐圧層が耐圧確
保に役立つ。特に、界磁電流制御スイッチをソースホロ
ワ形式のＮＭＯＳＦＥＴで構成したハイサイドスイッチ
とすれば、半導体スイッチング素子をＭＯＳＦＥＴとす
る場合、各半導体スイッチング素子を共通プロセスで形
成できる他、Ｐ型ウエルの電位設定のためにＮ- 型耐圧
層を含む寄生ダイオードを短絡する必要がなく、高耐圧
を確保することができる。
【００４３】本発明の第２６の構成では、上記第１７乃
至第２５のいずれかの構成において更に、バッテリの正
極と発電機との間に介設される良熱伝導性基板上に界磁
電流制御手段の半導体スイッチング素子（ハイサイドス
イッチ構成の）及び前記各ハイサイドスイッチが固定さ
れるので、すなわち、良熱伝導性基板自体が配線経路と
なるので、配線が簡単となる。
至第２５のいずれかの構成において更に、バッテリの正
極と発電機との間に介設される良熱伝導性基板上に界磁
電流制御手段の半導体スイッチング素子（ハイサイドス
イッチ構成の）及び前記各ハイサイドスイッチが固定さ
れるので、すなわち、良熱伝導性基板自体が配線経路と
なるので、配線が簡単となる。
【００４４】本発明の第２７の構成では、上記第１７乃
至第２５のいずれかの構成において更に、バッテリの正
極と発電機との間に介設される良熱伝導性基板上に界磁
電流制御手段の半導体スイッチング素子（ローサイドス
イッチ構成の）及び前記各ハイサイドスイッチが固定さ
れるので、すなわち、良熱伝導性基板自体が配線経路と
なるので、配線が簡単となる。
至第２５のいずれかの構成において更に、バッテリの正
極と発電機との間に介設される良熱伝導性基板上に界磁
電流制御手段の半導体スイッチング素子（ローサイドス
イッチ構成の）及び前記各ハイサイドスイッチが固定さ
れるので、すなわち、良熱伝導性基板自体が配線経路と
なるので、配線が簡単となる。
【００４５】本発明の第２８の構成では、交直電力変換
手段の半導体スイッチング素子は発電電圧の全波整流を
行い、界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子は界
磁電流を断続し、電圧制御手段の半導体集積回路は上記
半導体スイッチング素子を制御してバッテリの電圧を所
定値に保つ。特に本構成では、交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段を発電機のハウジングに固定し、電圧制
御手段をハウジングの外部に配設する、ここでいうハウ
ジングの外部とは、発電機と別体に配置することをい
う。
手段の半導体スイッチング素子は発電電圧の全波整流を
行い、界磁電流制御手段の半導体スイッチング素子は界
磁電流を断続し、電圧制御手段の半導体集積回路は上記
半導体スイッチング素子を制御してバッテリの電圧を所
定値に保つ。特に本構成では、交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段を発電機のハウジングに固定し、電圧制
御手段をハウジングの外部に配設する、ここでいうハウ
ジングの外部とは、発電機と別体に配置することをい
う。
【００４６】このようにすれば、交直電力変換手段及び
界磁電流制御手段は良好な熱伝導性と大きな熱容量をも
つハウジングを放熱先及びヒートシンクとして利用で
き、また電圧制御手段に交直電力変換手段及び界磁電流
制御手段の熱が影響することが少ない。
界磁電流制御手段は良好な熱伝導性と大きな熱容量をも
つハウジングを放熱先及びヒートシンクとして利用で
き、また電圧制御手段に交直電力変換手段及び界磁電流
制御手段の熱が影響することが少ない。
【００４７】
（実施例１）本発明の一実施例を図１を参照して説明す
る。車両用発電機の出力制御装置１は、三相全波整流器
（交直電力変換手段）２、コントローラ（電圧制御手
段）４、界磁電流制御スイッチ（界磁電流制御手段）
３、ダイオード９から構成されている。車両用同期発電
機の電機子巻線５から出力された３相交流電圧はそれぞ
れ、出力端Ｘ、Ｙ、Ｚから三相全波整流器２の交流入力
端に印加され、三相全波整流器２で整流されて高位直流
出力端Ｂからバッテリ７及び電気負荷８に給電される。
高位直流出力端Ｂはソースホロワ接続のＮチャンネルＭ
ＯＳＦＥＴからなる界磁電流制御スイッチ３を通じて界
磁巻線に界磁電流を給電し、コントローラ４は、三相全
波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３の動作を制御し
てバッテリ７の電位を所定レベルに維持する。９はイグ
ニッションスイッチである。
る。車両用発電機の出力制御装置１は、三相全波整流器
（交直電力変換手段）２、コントローラ（電圧制御手
段）４、界磁電流制御スイッチ（界磁電流制御手段）
３、ダイオード９から構成されている。車両用同期発電
機の電機子巻線５から出力された３相交流電圧はそれぞ
れ、出力端Ｘ、Ｙ、Ｚから三相全波整流器２の交流入力
端に印加され、三相全波整流器２で整流されて高位直流
出力端Ｂからバッテリ７及び電気負荷８に給電される。
高位直流出力端Ｂはソースホロワ接続のＮチャンネルＭ
ＯＳＦＥＴからなる界磁電流制御スイッチ３を通じて界
磁巻線に界磁電流を給電し、コントローラ４は、三相全
波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３の動作を制御し
てバッテリ７の電位を所定レベルに維持する。９はイグ
ニッションスイッチである。
【００４８】三相全波整流器２は、電機子巻線５の出力
端Ｘ、Ｙ、Ｚと高位直流出力端Ｂとを個別に接続するＮ
チャンネルＭＯＳＦＥＴからなるハイサイドスイッチ２
ａ〜２ｃと、電機子巻線５の出力端Ｘ、Ｙ、Ｚと低位直
流出力端Ｅとを個別に接続するＮチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔからなるローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆとからなるイ
ンバータ回路からなる。ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆは、コ
ントローラ４により断続制御されて整流を行う。すなわ
ち、コントローラ４は、電機子巻線間の電圧とバッテリ
電圧とを比較した結果に基づいてＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２
ｆの断続制御を行う。詳しく説明すれば、Ｘ−Ｙ間の相
間電圧がバッテリ電圧より高ければ、ＭＯＳＦＥＴ２
ａ、２ｅをオンする。この時、電流は、ＭＯＳＦＥＴ２
ａのチャンネル領域及び寄生ダイオード２ａｄを通じ
て、バッテリ７、ＭＯＳＦＥＴ２ｅの順に流れる。同様
に、Ｙ−Ｚ間の相間電圧がバッテリ電圧より高ければ、
ＭＯＳＦＥＴ２ｂ、２ｆをオンし、Ｚ−Ｘ間の相間電圧
がバッテリ電圧より高ければ、ＭＯＳＦＥＴ２ｃ、２ｂ
をオンし、整流及びバッテリ充電がなされる。このよう
な制御自体は平易であり、マイコン構成のコントローラ
４により容易に行えるので、そのフローチャートの図示
は省略する。上記ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ、３は単結晶
ＳｉＣを素材とするエンハンスメント形式のＭＯＳＦＥ
Ｔで構成されている。
端Ｘ、Ｙ、Ｚと高位直流出力端Ｂとを個別に接続するＮ
チャンネルＭＯＳＦＥＴからなるハイサイドスイッチ２
ａ〜２ｃと、電機子巻線５の出力端Ｘ、Ｙ、Ｚと低位直
流出力端Ｅとを個別に接続するＮチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔからなるローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆとからなるイ
ンバータ回路からなる。ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆは、コ
ントローラ４により断続制御されて整流を行う。すなわ
ち、コントローラ４は、電機子巻線間の電圧とバッテリ
電圧とを比較した結果に基づいてＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２
ｆの断続制御を行う。詳しく説明すれば、Ｘ−Ｙ間の相
間電圧がバッテリ電圧より高ければ、ＭＯＳＦＥＴ２
ａ、２ｅをオンする。この時、電流は、ＭＯＳＦＥＴ２
ａのチャンネル領域及び寄生ダイオード２ａｄを通じ
て、バッテリ７、ＭＯＳＦＥＴ２ｅの順に流れる。同様
に、Ｙ−Ｚ間の相間電圧がバッテリ電圧より高ければ、
ＭＯＳＦＥＴ２ｂ、２ｆをオンし、Ｚ−Ｘ間の相間電圧
がバッテリ電圧より高ければ、ＭＯＳＦＥＴ２ｃ、２ｂ
をオンし、整流及びバッテリ充電がなされる。このよう
な制御自体は平易であり、マイコン構成のコントローラ
４により容易に行えるので、そのフローチャートの図示
は省略する。上記ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ、３は単結晶
ＳｉＣを素材とするエンハンスメント形式のＭＯＳＦＥ
Ｔで構成されている。
【００４９】界磁電流制御スイッチ３は、界磁巻線６に
流れる界磁電流を断続制御し、コントローラ４は検出し
たバッテリ電圧が予め設定された調整電圧（例えば１４
Ｖ）を越える時、この界磁電流制御スイッチ３の導通率
を減少させて出力電流を低下させ、逆にバッテリ電圧が
調整電圧より低い時は、導通率を増加させて出力電流を
増加し、バッテリ電圧を所定値に維持する。このような
制御自体は平易であり、マイコン構成のコントローラ４
により容易に行えるので、そのフローチャートの図示は
省略する。ＩＧ端子は電源の供給端子であり、Ｌ端子は
ランプを点灯させる端子で、発電機の故障や、発電が停
止した時、ランプ電流を流し、ランプを点灯する事で運
転者に異常を知らせる。
流れる界磁電流を断続制御し、コントローラ４は検出し
たバッテリ電圧が予め設定された調整電圧（例えば１４
Ｖ）を越える時、この界磁電流制御スイッチ３の導通率
を減少させて出力電流を低下させ、逆にバッテリ電圧が
調整電圧より低い時は、導通率を増加させて出力電流を
増加し、バッテリ電圧を所定値に維持する。このような
制御自体は平易であり、マイコン構成のコントローラ４
により容易に行えるので、そのフローチャートの図示は
省略する。ＩＧ端子は電源の供給端子であり、Ｌ端子は
ランプを点灯させる端子で、発電機の故障や、発電が停
止した時、ランプ電流を流し、ランプを点灯する事で運
転者に異常を知らせる。
【００５０】なお、上記の制御例では、発電機の出力制
御を、界磁電流制御スイッチ３による界磁電流制御のみ
としたが、これに限定されるものではなく、三相全波整
流器２のトランジスタ群の導通タイミングを制御する事
で、発電々流を制御する事も可能である。また、回転子
の位相角度に対応して三相全波整流器２のＭＯＳＦＥＴ
２ａ〜２ｆの導通期間を制御する事で、発電のみではな
く電動機として動作させることも当然可能である。
御を、界磁電流制御スイッチ３による界磁電流制御のみ
としたが、これに限定されるものではなく、三相全波整
流器２のトランジスタ群の導通タイミングを制御する事
で、発電々流を制御する事も可能である。また、回転子
の位相角度に対応して三相全波整流器２のＭＯＳＦＥＴ
２ａ〜２ｆの導通期間を制御する事で、発電のみではな
く電動機として動作させることも当然可能である。
【００５１】次に、発電機について図２を参照して説明
する。車両エンジンにより駆動される本実施例の車両用
交流発電機いわゆるオルタネータの全体構造を図２に基
づき説明する。発電機は、一対のドライブフレーム１０
０とリアフレーム２００を有しており、それらは複数の
スタッドボルト１５００等により直接結合されている。
する。車両エンジンにより駆動される本実施例の車両用
交流発電機いわゆるオルタネータの全体構造を図２に基
づき説明する。発電機は、一対のドライブフレーム１０
０とリアフレーム２００を有しており、それらは複数の
スタッドボルト１５００等により直接結合されている。
【００５２】フレーム１００及び２００の内周にはステ
ータコア３００が固定され、ステータコア３００には三
相の電機子巻線５が巻装されている。フレーム１００及
び２００に固定されたベアリング１３０及び１４０はシ
ャフト９００を回転自在に支持しており、シャフト９０
０にはステータコア３００の内周に位置してロータコア
６００が固定されている。ロータコア６００には界磁巻
線６が巻装されており、ポールコア７００、８００の両
端面には冷却風を生起させる冷却ファン１１０、１２０
が配設されている。また、リアフレーム２００の外端面
には出力制御装置１が固定され、冷却ファン１１０、１
２０の冷却風により冷却されている。
ータコア３００が固定され、ステータコア３００には三
相の電機子巻線５が巻装されている。フレーム１００及
び２００に固定されたベアリング１３０及び１４０はシ
ャフト９００を回転自在に支持しており、シャフト９０
０にはステータコア３００の内周に位置してロータコア
６００が固定されている。ロータコア６００には界磁巻
線６が巻装されており、ポールコア７００、８００の両
端面には冷却風を生起させる冷却ファン１１０、１２０
が配設されている。また、リアフレーム２００の外端面
には出力制御装置１が固定され、冷却ファン１１０、１
２０の冷却風により冷却されている。
【００５３】出力制御装置１の正面外観を図３に示し、
その縦断面を図４に示す。この出力制御装置１は、図１
に示す三相全波整流器２と、界磁電流制御スイッチ３
と、コントローラ４と、フライホイルダイオード９とを
同一のパッケージに収容したものである。ただし、三相
全波整流器２は図３ではそのＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆだ
けが示され、それらの接続は回路基板１ａ上にてなされ
ている。また、フライホイルダイオード９は小さいので
図示を省略している。
その縦断面を図４に示す。この出力制御装置１は、図１
に示す三相全波整流器２と、界磁電流制御スイッチ３
と、コントローラ４と、フライホイルダイオード９とを
同一のパッケージに収容したものである。ただし、三相
全波整流器２は図３ではそのＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆだ
けが示され、それらの接続は回路基板１ａ上にてなされ
ている。また、フライホイルダイオード９は小さいので
図示を省略している。
【００５４】ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ、界磁電流制御ス
イッチ３及びコントローラ４はそれぞれ１チップ構成と
されて回路基板１０上に個別に固定されている。図１に
示す出力制御装置１内の内部配線（図示せず）は回路基
板１０上に配設され、上記各チップ上のコンタクト電極
（図示せず）はボンディングワイヤ１２で上記内部配線
に接続されるとともに、チップの基板部も上記内部配線
に導電可能に接着されている。
イッチ３及びコントローラ４はそれぞれ１チップ構成と
されて回路基板１０上に個別に固定されている。図１に
示す出力制御装置１内の内部配線（図示せず）は回路基
板１０上に配設され、上記各チップ上のコンタクト電極
（図示せず）はボンディングワイヤ１２で上記内部配線
に接続されるとともに、チップの基板部も上記内部配線
に導電可能に接着されている。
【００５５】回路基板１０は、図３に示すように、パワ
ー部用基板部１ａと、制御部用基板部１ｂと、両者を接
続する複数の細幅基板部１ｃとからなり、パワー部用基
板部１ａ上にはＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界磁電流制
御スイッチ３が固定され、制御部用基板部１ｂ上にはコ
ントローラ４が固定され、細幅基板部１ｃ上にはＭＯＳ
ＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界磁電流制御スイッチ３とコント
ローラ４とを接続する信号線Ｌ１〜Ｌ１０（図１参照）
が配設されている。
ー部用基板部１ａと、制御部用基板部１ｂと、両者を接
続する複数の細幅基板部１ｃとからなり、パワー部用基
板部１ａ上にはＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界磁電流制
御スイッチ３が固定され、制御部用基板部１ｂ上にはコ
ントローラ４が固定され、細幅基板部１ｃ上にはＭＯＳ
ＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界磁電流制御スイッチ３とコント
ローラ４とを接続する信号線Ｌ１〜Ｌ１０（図１参照）
が配設されている。
【００５６】図５に示すように細幅基板部１ｃ上の信号
線Ｌ１〜Ｌ１０はそれ以外の部位の信号線Ｌ１〜Ｌ１０
より細幅とされている。このようにすれば、パワー部用
基板部１ａから制御部用基板部１ｂへの細幅基板部１ｃ
を通じての伝熱を低減できるとともに、信号線Ｌ１〜Ｌ
１０を通じての伝熱を低減することができる。また、信
号線Ｌ１〜Ｌ１０はその一部だけが細幅であるので、全
体としての電気抵抗は信号伝達に支障がでるほど高くは
ならない。なお、上記実施例では、回路基板１０は例え
ば導体層を有する絶縁基板としたが、リードフレームの
ような金属打ち抜きパタンとすることもできる。この場
合にも、図１に示す信号線Ｌ１〜Ｌ１０は図３に示す１
ｃの部位で細幅化されて、上記と同様に伝熱抵抗を増大
させている。
線Ｌ１〜Ｌ１０はそれ以外の部位の信号線Ｌ１〜Ｌ１０
より細幅とされている。このようにすれば、パワー部用
基板部１ａから制御部用基板部１ｂへの細幅基板部１ｃ
を通じての伝熱を低減できるとともに、信号線Ｌ１〜Ｌ
１０を通じての伝熱を低減することができる。また、信
号線Ｌ１〜Ｌ１０はその一部だけが細幅であるので、全
体としての電気抵抗は信号伝達に支障がでるほど高くは
ならない。なお、上記実施例では、回路基板１０は例え
ば導体層を有する絶縁基板としたが、リードフレームの
ような金属打ち抜きパタンとすることもできる。この場
合にも、図１に示す信号線Ｌ１〜Ｌ１０は図３に示す１
ｃの部位で細幅化されて、上記と同様に伝熱抵抗を増大
させている。
【００５７】パワー部用基板部１ａのチップ搭載面の裏
面には電気絶縁用の薄い樹脂板２３を介してアルミニウ
ム厚板からなる放熱板２２が接着されており、ボルト状
のＢ端子（Ｂとして図示）は樹脂板２３及び放熱板２２
の穴を貫通してり、パワー部用基板部１ａの裏面のコン
タクト導体層にはんだ付けされている。Ｂ端子は図１に
示すようにＭＯＳＦＥＴ（ハイサイドスイッチ）２ａ〜
２ｃのソース電極及び界磁電流制御スイッチ３のドレイ
ン電極に接続されている。放熱板２２は本実施例では、
Ｂ端子に電気的に接続されているが、両者を電気絶縁す
ることも当然可能である。放熱板２２は図示しない放熱
フィンを通じて空気流により冷却される。
面には電気絶縁用の薄い樹脂板２３を介してアルミニウ
ム厚板からなる放熱板２２が接着されており、ボルト状
のＢ端子（Ｂとして図示）は樹脂板２３及び放熱板２２
の穴を貫通してり、パワー部用基板部１ａの裏面のコン
タクト導体層にはんだ付けされている。Ｂ端子は図１に
示すようにＭＯＳＦＥＴ（ハイサイドスイッチ）２ａ〜
２ｃのソース電極及び界磁電流制御スイッチ３のドレイ
ン電極に接続されている。放熱板２２は本実施例では、
Ｂ端子に電気的に接続されているが、両者を電気絶縁す
ることも当然可能である。放熱板２２は図示しない放熱
フィンを通じて空気流により冷却される。
【００５８】回路基板１０、各チップ２ａ〜２ｆ、３、
４、樹脂板２３、放熱板２２及びＢ端子は樹脂モールド
により形成された樹脂パッケージ２０により囲覆され、
一体化されている。樹脂パッケージ２０には、交流端子
２６〜２８及び３本のコネクタ端子２９が固定されてお
り、交流端子２６はＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｄの接続点に
接続され、交流端子２７はＭＯＳＦＥＴ２ｂ、２ｅの接
続点に接続され、交流端子２８はＭＯＳＦＥＴ２ｃ、２
ｆの接続点に接続されている。３本のコネクタ端子２９
は樹脂パッケージ２０の一部をなすコネクタの開口内に
突出しており、これら３本のコネクタ端子２９は端子
Ｌ、ＩＧ、Ｓをなす。なお、図３及び図４において、接
地端子Ｅ、Ｅ’及び界磁電流出力端子Ｆの図示は省略さ
れている。
４、樹脂板２３、放熱板２２及びＢ端子は樹脂モールド
により形成された樹脂パッケージ２０により囲覆され、
一体化されている。樹脂パッケージ２０には、交流端子
２６〜２８及び３本のコネクタ端子２９が固定されてお
り、交流端子２６はＭＯＳＦＥＴ２ａ、２ｄの接続点に
接続され、交流端子２７はＭＯＳＦＥＴ２ｂ、２ｅの接
続点に接続され、交流端子２８はＭＯＳＦＥＴ２ｃ、２
ｆの接続点に接続されている。３本のコネクタ端子２９
は樹脂パッケージ２０の一部をなすコネクタの開口内に
突出しており、これら３本のコネクタ端子２９は端子
Ｌ、ＩＧ、Ｓをなす。なお、図３及び図４において、接
地端子Ｅ、Ｅ’及び界磁電流出力端子Ｆの図示は省略さ
れている。
【００５９】図３から明白なように、発熱が小さいコン
トローラ４と発熱が大きいＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び
界磁電流制御スイッチ３との間の距離は、ＭＯＳＦＥＴ
２ａ〜２ｆと界磁電流制御スイッチ３との間の距離より
も大きく設定されるので、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び
界磁電流制御スイッチ３とコントローラ４との熱抵抗は
ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆと界磁電流制御スイッチ３との
間の熱抵抗より大きくされる。また、パワー部用基板部
１ａと制御部用基板部１ｂとの間の細幅基板部１ｃはパ
ワー部用基板部１ａ及び制御部用基板部１ｂより細幅と
されるので、この基板を通じての熱抵抗も上記と同じ関
係となる。なお、本実施例では、基板は例えばアルミナ
などのセラミック基板であり、樹脂パッケージ２０より
熱伝導率が大きいものとする。また、信号線Ｌ１〜Ｌ１
０は図４に示すように１ｃの部位で細幅化されているの
で、これら信号線Ｌ１〜Ｌ１０を通じての伝熱抵抗も増
大される。また更に、放熱板２２はパワー部用基板部１
ａに近接して接合され、制御部用基板部１ｂには接合さ
れないので、パワー部用基板部１ａ上のＭＯＳＦＥＴ２
ａ〜２ｆと界磁電流制御スイッチ３との間の熱抵抗だけ
が低減される。
トローラ４と発熱が大きいＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び
界磁電流制御スイッチ３との間の距離は、ＭＯＳＦＥＴ
２ａ〜２ｆと界磁電流制御スイッチ３との間の距離より
も大きく設定されるので、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び
界磁電流制御スイッチ３とコントローラ４との熱抵抗は
ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆと界磁電流制御スイッチ３との
間の熱抵抗より大きくされる。また、パワー部用基板部
１ａと制御部用基板部１ｂとの間の細幅基板部１ｃはパ
ワー部用基板部１ａ及び制御部用基板部１ｂより細幅と
されるので、この基板を通じての熱抵抗も上記と同じ関
係となる。なお、本実施例では、基板は例えばアルミナ
などのセラミック基板であり、樹脂パッケージ２０より
熱伝導率が大きいものとする。また、信号線Ｌ１〜Ｌ１
０は図４に示すように１ｃの部位で細幅化されているの
で、これら信号線Ｌ１〜Ｌ１０を通じての伝熱抵抗も増
大される。また更に、放熱板２２はパワー部用基板部１
ａに近接して接合され、制御部用基板部１ｂには接合さ
れないので、パワー部用基板部１ａ上のＭＯＳＦＥＴ２
ａ〜２ｆと界磁電流制御スイッチ３との間の熱抵抗だけ
が低減される。
【００６０】この結果、発熱素子で構成されると共に比
較的高温で動作が可能なＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界
磁電流制御スイッチ３は、共通の放熱系（放熱板２２）
をもち、それらをコントローラ４よりも高温で動作させ
ることもでき、放熱系の簡単化や放熱系の有効利用を実
現できる。更に説明すると、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆの
発熱量と界磁電流制御スイッチ３の発熱量とは運転モー
ドによって発熱パターンが異なるので、共通の放熱系と
することによりそれらの温度を平均化して高温化を防ぐ
ことができる。例えば、発電機は電気負荷を一定とした
場合、発電機回転数が低い時は発電機出力が少ないので
三相全波整流器２の発熱は比較的少ない（出力電流の不
足分はバッテリから供給）が、界磁電流制御スイッチ３
は大界磁電流を流すので発熱は最大値となる。一方、発
電機が高回転の時は発電機出力が増大して三相全波整流
器２の発熱は増大するが界磁電流が減少するので界磁電
流制御スイッチ３の発熱は減少する。つまり、三相全波
整流器２と界磁電流制御スイッチ３との最大発熱条件に
違いがあるので両者の冷却系を別々に構成するよりでき
るだけ共用化することによりそれらの最高温度を低減す
ることができ、また冷却系の構成も簡単となる。
較的高温で動作が可能なＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界
磁電流制御スイッチ３は、共通の放熱系（放熱板２２）
をもち、それらをコントローラ４よりも高温で動作させ
ることもでき、放熱系の簡単化や放熱系の有効利用を実
現できる。更に説明すると、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆの
発熱量と界磁電流制御スイッチ３の発熱量とは運転モー
ドによって発熱パターンが異なるので、共通の放熱系と
することによりそれらの温度を平均化して高温化を防ぐ
ことができる。例えば、発電機は電気負荷を一定とした
場合、発電機回転数が低い時は発電機出力が少ないので
三相全波整流器２の発熱は比較的少ない（出力電流の不
足分はバッテリから供給）が、界磁電流制御スイッチ３
は大界磁電流を流すので発熱は最大値となる。一方、発
電機が高回転の時は発電機出力が増大して三相全波整流
器２の発熱は増大するが界磁電流が減少するので界磁電
流制御スイッチ３の発熱は減少する。つまり、三相全波
整流器２と界磁電流制御スイッチ３との最大発熱条件に
違いがあるので両者の冷却系を別々に構成するよりでき
るだけ共用化することによりそれらの最高温度を低減す
ることができ、また冷却系の構成も簡単となる。
【００６１】一方、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界磁電
流制御スイッチ３とコントローラ４とを同一パッケージ
に収容して、部品点数の削減、配線作業の簡単化、信頼
性の向上を図るにもかかわらず、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２
ｆ及び界磁電流制御スイッチ３はコントローラ４へ放熱
しにくくなっており、コントローラ４の温度上昇を抑止
して動作信頼性を確保することができる。
流制御スイッチ３とコントローラ４とを同一パッケージ
に収容して、部品点数の削減、配線作業の簡単化、信頼
性の向上を図るにもかかわらず、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２
ｆ及び界磁電流制御スイッチ３はコントローラ４へ放熱
しにくくなっており、コントローラ４の温度上昇を抑止
して動作信頼性を確保することができる。
【００６２】図６に、回路基板１０上に信号線Ｌ１の一
部を屈曲配置してその熱抵抗を増大させた変形例を図示
する。信号線Ｌ１〜Ｌ１０を屈曲すればパッケージ２０
を大型化することなく信号線Ｌ１〜Ｌ１０の熱抵抗を増
大できる。もちろん、パッケージ２０の大型化又は別体
化を行うのであれば、信号線Ｌ１〜Ｌ１０を延長してそ
れらの熱抵抗を増大することができる。
部を屈曲配置してその熱抵抗を増大させた変形例を図示
する。信号線Ｌ１〜Ｌ１０を屈曲すればパッケージ２０
を大型化することなく信号線Ｌ１〜Ｌ１０の熱抵抗を増
大できる。もちろん、パッケージ２０の大型化又は別体
化を行うのであれば、信号線Ｌ１〜Ｌ１０を延長してそ
れらの熱抵抗を増大することができる。
【００６３】その他、図３ではパワー部用基板部１ａと
制御部用基板部１ｂとは細幅基板部１ｃで接続したが、
パワー部用基板部１ａと制御部用基板部１ｂとを別基板
とし、両者を例えば導体線（好ましくは、ボンディング
ワイヤやリード）で形成された信号線Ｌ１〜Ｌ１０で接
続することも可能であり、このようにすれば回路基板１
０を通じての伝熱を防止することもできる。なお、上記
ボンディングワイヤからなる信号線Ｌ１〜Ｌ１０は、チ
ップのコンタクト電極をワイヤボンディングする工程で
同時に施工することができ、簡単である。また、図３で
は、パッケージ２０は樹脂モールドにより形成したが、
通常採用される各種実装方式、パッケージ方式を採用す
ることができる。更に、三相全波整流器２及び界磁電流
制御スイッチ３として、ＩＧＢＴやバイポーラトランジ
スタを用いても同様の効果があり、三相全波整流器２と
してダイオードを用いることも可能であり、この場合に
はコントローラ４は界磁電流制御スイッチ３だけを制御
すればよい。また更に、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界
磁電流制御スイッチ３は、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴの代わり
に、より高温で動作が可能でしかも耐圧が大きく損失が
小さいＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを採用すれば、より一層発
熱を低減することができる。
制御部用基板部１ｂとは細幅基板部１ｃで接続したが、
パワー部用基板部１ａと制御部用基板部１ｂとを別基板
とし、両者を例えば導体線（好ましくは、ボンディング
ワイヤやリード）で形成された信号線Ｌ１〜Ｌ１０で接
続することも可能であり、このようにすれば回路基板１
０を通じての伝熱を防止することもできる。なお、上記
ボンディングワイヤからなる信号線Ｌ１〜Ｌ１０は、チ
ップのコンタクト電極をワイヤボンディングする工程で
同時に施工することができ、簡単である。また、図３で
は、パッケージ２０は樹脂モールドにより形成したが、
通常採用される各種実装方式、パッケージ方式を採用す
ることができる。更に、三相全波整流器２及び界磁電流
制御スイッチ３として、ＩＧＢＴやバイポーラトランジ
スタを用いても同様の効果があり、三相全波整流器２と
してダイオードを用いることも可能であり、この場合に
はコントローラ４は界磁電流制御スイッチ３だけを制御
すればよい。また更に、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆ及び界
磁電流制御スイッチ３は、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴの代わり
に、より高温で動作が可能でしかも耐圧が大きく損失が
小さいＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを採用すれば、より一層発
熱を低減することができる。
【００６４】詳しく説明すると、単結晶ＳｉＣの禁制帯
幅が２．９ｅＶと単結晶Ｓｉの１．１ｅＶと比べ大き
く、数１００℃の高温下でもＰＮ接合のポテンシャル障
壁を維持できるので、ＳｉＣ材料を使ったＭＯＳＦＥＴ
（ＳｉＣ−ＭＯＳ）は従来のＳｉ−ＭＯＳに比べ高温動
作が可能であり、さらに、発電機の制御用トランジスタ
の様に高耐圧が要求される所では、Ｓｉ−ＭＯＳに比べ
ＳｉＣ−ＭＯＳを使うことで耐圧層を薄くでき、更にキ
ャリヤ移動度が優れていることからその分だけオン抵抗
を低減でき、低損失化を実現することができる。
幅が２．９ｅＶと単結晶Ｓｉの１．１ｅＶと比べ大き
く、数１００℃の高温下でもＰＮ接合のポテンシャル障
壁を維持できるので、ＳｉＣ材料を使ったＭＯＳＦＥＴ
（ＳｉＣ−ＭＯＳ）は従来のＳｉ−ＭＯＳに比べ高温動
作が可能であり、さらに、発電機の制御用トランジスタ
の様に高耐圧が要求される所では、Ｓｉ−ＭＯＳに比べ
ＳｉＣ−ＭＯＳを使うことで耐圧層を薄くでき、更にキ
ャリヤ移動度が優れていることからその分だけオン抵抗
を低減でき、低損失化を実現することができる。
【００６５】具体的に説明するために、単結晶Ｓｉ及び
単結晶ＳｉＣを使用してＭＯＳＦＥＴを構成した時の素
子耐圧とオン抵抗の関係を図７に示す。発電機は、出力
線が断線した場合、発電機内部のエネルギーがサージ電
圧として発生する為、発電機の制御用トランジスタには
一般的に１００〜３００Ｖ以上の耐圧が要求される。こ
の領域では図に示される様にＳｉ−ＭＯＳに比べＳｉＣ
−ＭＯＳの方が素子導通時のオン抵抗が低い事が分か
る。例えば耐圧２５０ＶではＳｉ材料を使った場合のオ
ン抵抗は６００ｍΩ・ｍｍ2 となり一方ＳｉＣ材料を使
った場合は３０ｍΩ・ｍｍ2 となる。つまりオン抵抗は
１／２０となる。つまりＳｉＣ−ＭＯＳを交直電力変換
手段のトランジスタは界磁トランジスタに使用した場
合、素子による損失が１／２０となり、その結果、発電
効率が向上する事がわかる。又同様に素子の発熱が１／
２０に低下する為、電機子巻線等で発熱する発電機の温
度上昇を抑制すると共に、素子の放熱構造を簡単にする
事が可能である。
単結晶ＳｉＣを使用してＭＯＳＦＥＴを構成した時の素
子耐圧とオン抵抗の関係を図７に示す。発電機は、出力
線が断線した場合、発電機内部のエネルギーがサージ電
圧として発生する為、発電機の制御用トランジスタには
一般的に１００〜３００Ｖ以上の耐圧が要求される。こ
の領域では図に示される様にＳｉ−ＭＯＳに比べＳｉＣ
−ＭＯＳの方が素子導通時のオン抵抗が低い事が分か
る。例えば耐圧２５０ＶではＳｉ材料を使った場合のオ
ン抵抗は６００ｍΩ・ｍｍ2 となり一方ＳｉＣ材料を使
った場合は３０ｍΩ・ｍｍ2 となる。つまりオン抵抗は
１／２０となる。つまりＳｉＣ−ＭＯＳを交直電力変換
手段のトランジスタは界磁トランジスタに使用した場
合、素子による損失が１／２０となり、その結果、発電
効率が向上する事がわかる。又同様に素子の発熱が１／
２０に低下する為、電機子巻線等で発熱する発電機の温
度上昇を抑制すると共に、素子の放熱構造を簡単にする
事が可能である。
【００６６】さらにＳｉＣ−ＭＯＳは高温動作が可能で
あるので、上述のように、三相全波整流器２及び界磁電
流制御スイッチ３とコントローラ４との間の熱抵抗を大
きくした状態では、三相全波整流器２及び界磁電流制御
スイッチ３の温度を例えば２００℃といった高温で使用
することができ、これにより三相全波整流器２及び界磁
電流制御スイッチ３の冷却系を一層簡単化することがで
きる。
あるので、上述のように、三相全波整流器２及び界磁電
流制御スイッチ３とコントローラ４との間の熱抵抗を大
きくした状態では、三相全波整流器２及び界磁電流制御
スイッチ３の温度を例えば２００℃といった高温で使用
することができ、これにより三相全波整流器２及び界磁
電流制御スイッチ３の冷却系を一層簡単化することがで
きる。
【００６７】ＳｉＣ−ＭＯＳを使用した時の温度を、条
件はＳｉ−ＭＯＳの場合と同じとし、かつ発電機の周囲
温度を３０℃高い１００℃と仮定して試算してみると、
トランジスタ温度は約１８０℃、トランジスタが取り付
けられる基板温度は約１７５℃となる。したがって、１
３０〜１５０℃以下での動作を要求されるシリコン集積
回路からなるコントローラ４を三相全波整流器２及び界
磁電流制御スイッチ３から熱分離することにより、Ｓｉ
Ｃを素材とする三相全波整流器２及び界磁電流制御スイ
ッチ３の冷却系を極めて簡単とすることができる。 （実施例２）実施例２を図８を参照して説明する。
件はＳｉ−ＭＯＳの場合と同じとし、かつ発電機の周囲
温度を３０℃高い１００℃と仮定して試算してみると、
トランジスタ温度は約１８０℃、トランジスタが取り付
けられる基板温度は約１７５℃となる。したがって、１
３０〜１５０℃以下での動作を要求されるシリコン集積
回路からなるコントローラ４を三相全波整流器２及び界
磁電流制御スイッチ３から熱分離することにより、Ｓｉ
Ｃを素材とする三相全波整流器２及び界磁電流制御スイ
ッチ３の冷却系を極めて簡単とすることができる。 （実施例２）実施例２を図８を参照して説明する。
【００６８】この実施例では、三相全波整流器２及び界
磁電流制御スイッチ３をパッケージ２０ａに収容し、コ
ントローラ４をパッケージ２０ｂに収容し、両者をケー
ブルＬ１００で接続したものである。ケーブルＬ１００
には、図１に示す信号線Ｌ１〜Ｌ１０が収容されてい
る。パッケージ２０ａは図３におけるパワー部用基板部
１ａを収容し、パッケージ２０ｂは図３における制御部
用基板部１ｂを収容しており、細幅基板部１ｃは省略さ
れており、その他の細部は図３、図４と同様であるの
で、説明を省略する。
磁電流制御スイッチ３をパッケージ２０ａに収容し、コ
ントローラ４をパッケージ２０ｂに収容し、両者をケー
ブルＬ１００で接続したものである。ケーブルＬ１００
には、図１に示す信号線Ｌ１〜Ｌ１０が収容されてい
る。パッケージ２０ａは図３におけるパワー部用基板部
１ａを収容し、パッケージ２０ｂは図３における制御部
用基板部１ｂを収容しており、細幅基板部１ｃは省略さ
れており、その他の細部は図３、図４と同様であるの
で、説明を省略する。
【００６９】このようにすれば、実施例１の１個のパッ
ケージ２０に収容する場合より部品点数は増大するもの
の三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３からコ
ントローラ４への伝熱を実施例１よりも一層低減できる
とともに、三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ
３の放熱系（放熱経路）の共用化により三相全波整流器
２及び界磁電流制御スイッチ３の最高温度の低下を実現
することができる。
ケージ２０に収容する場合より部品点数は増大するもの
の三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３からコ
ントローラ４への伝熱を実施例１よりも一層低減できる
とともに、三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ
３の放熱系（放熱経路）の共用化により三相全波整流器
２及び界磁電流制御スイッチ３の最高温度の低下を実現
することができる。
【００７０】なお、この実施例では、コントローラ４は
リードフレーム（図示せず）とともにパッケージ２０ｂ
でモールドされており、各リードフレームの外端とケー
ブルＬ１００及びコネクタ２１が接続されている。更
に、コントローラ４は発電機に固定されず、車体（図示
せず）に固定されている。このようにすれば、コントロ
ーラ４の温度を一層低減することができる。また、大電
流を発電機と授受する三相全波整流器２及び界磁電流制
御スイッチ３は発電機に固定されており、発電機と三相
全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３との間の配線
抵抗損失を低減することができる。 （実施例３）実施例３を図９を参照して説明する。
リードフレーム（図示せず）とともにパッケージ２０ｂ
でモールドされており、各リードフレームの外端とケー
ブルＬ１００及びコネクタ２１が接続されている。更
に、コントローラ４は発電機に固定されず、車体（図示
せず）に固定されている。このようにすれば、コントロ
ーラ４の温度を一層低減することができる。また、大電
流を発電機と授受する三相全波整流器２及び界磁電流制
御スイッチ３は発電機に固定されており、発電機と三相
全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３との間の配線
抵抗損失を低減することができる。 （実施例３）実施例３を図９を参照して説明する。
【００７１】この実施例では、実施例２（図８参照）に
おいて、更に、三相全波整流器２をなす絶縁回路基板２
７ａと、界磁電流制御スイッチ３をなす絶縁回路基板２
７ｂとをそれぞれ別のパッケージ２０ｃ、２０ｄで別々
に囲覆するものである。詳しく説明すると、絶縁回路基
板２７ａには三相全波整流器２を構成する複数のチップ
がマウントされて、配線され、絶縁回路基板２７ｂには
１チップ構成の界磁電流制御スイッチ３がマウントされ
て配線されている。絶縁回路基板２７ａを囲覆して絶縁
樹脂製のパッケージ２０ｃがモールド樹脂成型され、絶
縁回路基板２７ｂを囲覆して絶縁樹脂製のパッケージ２
０ｄがモールド樹脂成型され、これらパッケージ２０
ｃ、２０ｄはアルミニウム板からなる放熱プレート２４
に固定され、放熱プレート２４は発電機のリアフレーム
２００の外表面に固定されている。なお、本実施例にお
ける信号線又は電極の取り出しは、予め絶縁樹脂製のパ
ッケージ２０ｃ、２０ｄにリード形状のコネクタ端子
（図示せず）をインサート成型してチップのコンタクト
領域とこのリード形状のコネクタ端子とをワイヤボンデ
ィングしておき、これに図示しないケーブルの一端に接
続されたコネクタを嵌合させて行っている。また、この
実施例でも実施例２と同様にコントローラ４は放熱プレ
ート２４には固定されず、発電機から別体に配置されて
いる。
おいて、更に、三相全波整流器２をなす絶縁回路基板２
７ａと、界磁電流制御スイッチ３をなす絶縁回路基板２
７ｂとをそれぞれ別のパッケージ２０ｃ、２０ｄで別々
に囲覆するものである。詳しく説明すると、絶縁回路基
板２７ａには三相全波整流器２を構成する複数のチップ
がマウントされて、配線され、絶縁回路基板２７ｂには
１チップ構成の界磁電流制御スイッチ３がマウントされ
て配線されている。絶縁回路基板２７ａを囲覆して絶縁
樹脂製のパッケージ２０ｃがモールド樹脂成型され、絶
縁回路基板２７ｂを囲覆して絶縁樹脂製のパッケージ２
０ｄがモールド樹脂成型され、これらパッケージ２０
ｃ、２０ｄはアルミニウム板からなる放熱プレート２４
に固定され、放熱プレート２４は発電機のリアフレーム
２００の外表面に固定されている。なお、本実施例にお
ける信号線又は電極の取り出しは、予め絶縁樹脂製のパ
ッケージ２０ｃ、２０ｄにリード形状のコネクタ端子
（図示せず）をインサート成型してチップのコンタクト
領域とこのリード形状のコネクタ端子とをワイヤボンデ
ィングしておき、これに図示しないケーブルの一端に接
続されたコネクタを嵌合させて行っている。また、この
実施例でも実施例２と同様にコントローラ４は放熱プレ
ート２４には固定されず、発電機から別体に配置されて
いる。
【００７２】このようにすれば、三相全波整流器２と界
磁電流制御スイッチ３とは放熱プレート２４という共通
の放熱系を通じて放熱することとなり、上述した本発明
の作用効果を奏することができる。 （実施例４）実施例４を図１０を参照して説明する。
磁電流制御スイッチ３とは放熱プレート２４という共通
の放熱系を通じて放熱することとなり、上述した本発明
の作用効果を奏することができる。 （実施例４）実施例４を図１０を参照して説明する。
【００７３】この実施例では、実施例３（図９参照）に
おいて、更に、放熱プレート２４上にコントローラ４を
なす絶縁回路基板２７ｃを固定するものである。絶縁回
路基板２７ｃは絶縁回路基板２７２７ａ、２７ｂと同様
に樹脂モールドで形成されたパッケージ２０ｅで三相全
波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３とは別に囲覆さ
れており、三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ
３と同様に接続されている。
おいて、更に、放熱プレート２４上にコントローラ４を
なす絶縁回路基板２７ｃを固定するものである。絶縁回
路基板２７ｃは絶縁回路基板２７２７ａ、２７ｂと同様
に樹脂モールドで形成されたパッケージ２０ｅで三相全
波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３とは別に囲覆さ
れており、三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ
３と同様に接続されている。
【００７４】ただし、本実施例では、コントローラ４と
放熱プレート２４ｍとの間の熱抵抗を、三相全波整流器
２及び界磁電流制御スイッチ３と放熱プレート２４ｍと
の間の熱抵抗より大きくするために、絶縁回路基板２７
ｃと放熱プレート２４ｍとの間に絶縁樹脂板２７ｑを介
設している。この絶縁樹脂板２７ｑはアルミナ基板であ
る絶縁回路基板２７ａ〜２７ｃよりも格段に熱伝導率が
悪く、放熱プレート２４ｍを通じて三相全波整流器２及
び界磁電流制御スイッチ３の熱がコントローラ４に進入
するのを防止する。
放熱プレート２４ｍとの間の熱抵抗を、三相全波整流器
２及び界磁電流制御スイッチ３と放熱プレート２４ｍと
の間の熱抵抗より大きくするために、絶縁回路基板２７
ｃと放熱プレート２４ｍとの間に絶縁樹脂板２７ｑを介
設している。この絶縁樹脂板２７ｑはアルミナ基板であ
る絶縁回路基板２７ａ〜２７ｃよりも格段に熱伝導率が
悪く、放熱プレート２４ｍを通じて三相全波整流器２及
び界磁電流制御スイッチ３の熱がコントローラ４に進入
するのを防止する。
【００７５】このようにすれば、前述の実施例と同様の
作用効果を奏することができる。なお、この実施例の変
形として、放熱プレート２４ｍを介することなく絶縁回
路基板２７ａ〜２７ｃを発電機のフレーム２００に直
接、固定してもよい。当然この場合にも、絶縁回路基板
２７ｃとフレーム２００との間には絶縁樹脂板２７ｑが
介設される。 （実施例５）実施例５を図１１を参照して説明する。
作用効果を奏することができる。なお、この実施例の変
形として、放熱プレート２４ｍを介することなく絶縁回
路基板２７ａ〜２７ｃを発電機のフレーム２００に直
接、固定してもよい。当然この場合にも、絶縁回路基板
２７ｃとフレーム２００との間には絶縁樹脂板２７ｑが
介設される。 （実施例５）実施例５を図１１を参照して説明する。
【００７６】この実施例では、放熱プレート２４ｎの反
チップ搭載面にＢ端子が固定されており、図４と同様に
この放熱プレート２４ｎのＢ端子固定側の面と反対面を
チップ搭載面としている。放熱プレート２４ｎのこのチ
ップ搭載面には、それぞれ半導体チップであるハイサイ
ドスイッチ２ａ〜２ｃと界磁電流制御スイッチ３とがは
んだ付け又は導電性接着剤により直接、固定されてい
る。更に、放熱プレート２４ｎのチップ搭載面には絶縁
回路基板２５が固定され、絶縁回路基板２５上にローサ
イドスイッチ２ｄ〜２ｆ及びコントローラ４が固定され
ている。ただし、ローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆは絶縁
回路基板２５を介して放熱プレート２４ｎに隣接してお
り、コントローラ４は、放熱プレート２４ｎに接合され
ない絶縁回路基板２５の部分に固定されている。及びコ
ントローラ４が固定されている。ただし、各チップ２ａ
〜２ｆ、３、４はそれぞれ絶縁回路基板２７上の配線
（図示せず）にワイヤボンディングされており、また、
放熱プレート２４ｎはハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃの
ソース電極とＢ端子とを接続する配線Ｌ１１（図１参
照）、並びに、界磁電流制御スイッチ３のドレイン電極
とＢ端子とを接続する配線Ｌ１２（図１参照）を兼ねて
いる。この状態で回路アセンブリを樹脂モールドしてパ
ッケージ２０ｆが形成される。この時、放熱プレート２
４ｎの反チップ搭載面は露出され、図示しない放熱フィ
ンが固定される。更に、Ｂ端子も一種の放熱フィンとな
る。
チップ搭載面にＢ端子が固定されており、図４と同様に
この放熱プレート２４ｎのＢ端子固定側の面と反対面を
チップ搭載面としている。放熱プレート２４ｎのこのチ
ップ搭載面には、それぞれ半導体チップであるハイサイ
ドスイッチ２ａ〜２ｃと界磁電流制御スイッチ３とがは
んだ付け又は導電性接着剤により直接、固定されてい
る。更に、放熱プレート２４ｎのチップ搭載面には絶縁
回路基板２５が固定され、絶縁回路基板２５上にローサ
イドスイッチ２ｄ〜２ｆ及びコントローラ４が固定され
ている。ただし、ローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆは絶縁
回路基板２５を介して放熱プレート２４ｎに隣接してお
り、コントローラ４は、放熱プレート２４ｎに接合され
ない絶縁回路基板２５の部分に固定されている。及びコ
ントローラ４が固定されている。ただし、各チップ２ａ
〜２ｆ、３、４はそれぞれ絶縁回路基板２７上の配線
（図示せず）にワイヤボンディングされており、また、
放熱プレート２４ｎはハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃの
ソース電極とＢ端子とを接続する配線Ｌ１１（図１参
照）、並びに、界磁電流制御スイッチ３のドレイン電極
とＢ端子とを接続する配線Ｌ１２（図１参照）を兼ねて
いる。この状態で回路アセンブリを樹脂モールドしてパ
ッケージ２０ｆが形成される。この時、放熱プレート２
４ｎの反チップ搭載面は露出され、図示しない放熱フィ
ンが固定される。更に、Ｂ端子も一種の放熱フィンとな
る。
【００７７】ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃ及び界磁電
流制御スイッチ３は放熱プレート２４ｎ上に直接固定さ
れるので、絶縁回路基板２５ａを介してパッケージ２０
に固定されるコントローラ４に比較して、放熱プレート
２４ｎとの間の熱抵抗が小さくなっており、上述した本
発明の作用効果を奏することができる。本実施例におい
て、ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃ及び界磁電流制御ス
イッチ３をそれぞれ構成する４つのチップはＮ+ 型基板
を用いたＮチャンネル縦型ＭＯＳＦＥＴとしている。そ
して、ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃのソース電極をこ
のＮ+ 基板とし、界磁電流制御スイッチ３のドレイン電
極をＮ+ 基板とする。これにより、放熱プレート２４ｎ
による上記配線代替効果が得られる。また本実施例で
は、配線も簡単となる。
流制御スイッチ３は放熱プレート２４ｎ上に直接固定さ
れるので、絶縁回路基板２５ａを介してパッケージ２０
に固定されるコントローラ４に比較して、放熱プレート
２４ｎとの間の熱抵抗が小さくなっており、上述した本
発明の作用効果を奏することができる。本実施例におい
て、ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃ及び界磁電流制御ス
イッチ３をそれぞれ構成する４つのチップはＮ+ 型基板
を用いたＮチャンネル縦型ＭＯＳＦＥＴとしている。そ
して、ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃのソース電極をこ
のＮ+ 基板とし、界磁電流制御スイッチ３のドレイン電
極をＮ+ 基板とする。これにより、放熱プレート２４ｎ
による上記配線代替効果が得られる。また本実施例で
は、配線も簡単となる。
【００７８】なお、ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃも絶
縁回路基板を介して放熱プレート２４ｎに固定すること
も可能である。 （実施例６）実施例６を図１２を参照して説明する。こ
の実施例は、図１に示す出力制御装置１をリードフレー
ム樹脂モールドＩＣ構造で構成した例である。
縁回路基板を介して放熱プレート２４ｎに固定すること
も可能である。 （実施例６）実施例６を図１２を参照して説明する。こ
の実施例は、図１に示す出力制御装置１をリードフレー
ム樹脂モールドＩＣ構造で構成した例である。
【００７９】具体的に説明すると、放熱プレート２４
ｐ、チップ搭載用のアイランド部２４ａ〜２４ｄ及び必
要な配線リード（図示せず）をもつリードフレームをア
ルミ薄板を所定パタンに打ち抜いて形成し、この放熱プ
レート２４ｐ上にそれぞれ１チップからなるハイサイド
スイッチ２ａ〜２ｃおよび界磁電流制御スイッチ３を固
定し、アイランド部２４ａにローサイドスイッチ２ｄ
を、アイランド部２４ｂにローサイドスイッチ２ｅを、
アイランド部２４ｃにローサイドスイッチ２ｆを、アイ
ランド部２４ｄにコントローラ４を固定したものであ
る。更に、放熱プレート２４ｐの反チップ搭載面にＢ端
子をはんだ付けし、その後、インサート樹脂モールドに
よりパッケージ２０ｇを成型する。その後、パッケージ
２０ｇの外部にて不要なリードコンタクトをカットし
て、完成する。
ｐ、チップ搭載用のアイランド部２４ａ〜２４ｄ及び必
要な配線リード（図示せず）をもつリードフレームをア
ルミ薄板を所定パタンに打ち抜いて形成し、この放熱プ
レート２４ｐ上にそれぞれ１チップからなるハイサイド
スイッチ２ａ〜２ｃおよび界磁電流制御スイッチ３を固
定し、アイランド部２４ａにローサイドスイッチ２ｄ
を、アイランド部２４ｂにローサイドスイッチ２ｅを、
アイランド部２４ｃにローサイドスイッチ２ｆを、アイ
ランド部２４ｄにコントローラ４を固定したものであ
る。更に、放熱プレート２４ｐの反チップ搭載面にＢ端
子をはんだ付けし、その後、インサート樹脂モールドに
よりパッケージ２０ｇを成型する。その後、パッケージ
２０ｇの外部にて不要なリードコンタクトをカットし
て、完成する。
【００８０】この実施例では、放熱プレート２４ｐ、ア
イランド部２４ａ〜２４ｃの反チップ搭載面は放熱用に
露出され、アイランド部２４ａ〜２４ｃの反チップ搭載
面は放熱用に露出される。本実施例においても、三相全
波整流器２と界磁電流制御スイッチ３との間の熱抵抗は
極めて小さく、それに比較してコントローラ４とこれら
三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３との熱抵
抗は大きくできるので、本発明の上述の作用効果を奏す
ることができる。 （実施例７）実施例７を図１３を参照して説明する。
イランド部２４ａ〜２４ｃの反チップ搭載面は放熱用に
露出され、アイランド部２４ａ〜２４ｃの反チップ搭載
面は放熱用に露出される。本実施例においても、三相全
波整流器２と界磁電流制御スイッチ３との間の熱抵抗は
極めて小さく、それに比較してコントローラ４とこれら
三相全波整流器２及び界磁電流制御スイッチ３との熱抵
抗は大きくできるので、本発明の上述の作用効果を奏す
ることができる。 （実施例７）実施例７を図１３を参照して説明する。
【００８１】この実施例は、ハイサイドスイッチ２ａ〜
２ｃ及び界磁電流制御スイッチ３を放熱プレート２４ｑ
に直接マウントした点では図１２（実施例６）と同じで
あるが、放熱プレート２４ｑがブスバーを兼ねている点
が異なっている。また、この実施例では、放熱プレート
２４ｑを他のローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆ及びコント
ローラ４と別体配置している。２０ｈはモールド樹脂す
なわち本発明でいうパッケージである。 （実施例８）実施例８を図１４を参照して説明する。
２ｃ及び界磁電流制御スイッチ３を放熱プレート２４ｑ
に直接マウントした点では図１２（実施例６）と同じで
あるが、放熱プレート２４ｑがブスバーを兼ねている点
が異なっている。また、この実施例では、放熱プレート
２４ｑを他のローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆ及びコント
ローラ４と別体配置している。２０ｈはモールド樹脂す
なわち本発明でいうパッケージである。 （実施例８）実施例８を図１４を参照して説明する。
【００８２】本実施例は、図１２又は（図示せず）１３
に示す界磁電流制御スイッチ３及び三相全波整流器２の
ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃを縦型チャンネルＮＭＯ
ＳＦＥＴでそれぞれ構成するとともに、これらＭＯＳＦ
ＥＴ２ａ〜２ｃ及び３を１チップに集積したものであ
る。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３を縦型チ
ャンネルＮＭＯＳＦＥＴで構成すると、それらのＮ+ 基
板が等電位となるので１チップに集積することができ
る。これらのＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３のＮ- 型耐
圧層 はＰウエル領域の電位設定のために短絡する必要
が無いので、高耐圧とすることができる。もちろん、こ
のチップも樹脂モールドされて放熱プレート２４ｐ又は
２４ｑに固定されることができる。 （実施例９）実施例９を図１５〜図１７を参照して説明
する。
に示す界磁電流制御スイッチ３及び三相全波整流器２の
ハイサイドスイッチ２ａ〜２ｃを縦型チャンネルＮＭＯ
ＳＦＥＴでそれぞれ構成するとともに、これらＭＯＳＦ
ＥＴ２ａ〜２ｃ及び３を１チップに集積したものであ
る。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３を縦型チ
ャンネルＮＭＯＳＦＥＴで構成すると、それらのＮ+ 基
板が等電位となるので１チップに集積することができ
る。これらのＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｃ及び３のＮ- 型耐
圧層 はＰウエル領域の電位設定のために短絡する必要
が無いので、高耐圧とすることができる。もちろん、こ
のチップも樹脂モールドされて放熱プレート２４ｐ又は
２４ｑに固定されることができる。 （実施例９）実施例９を図１５〜図１７を参照して説明
する。
【００８３】図１５は、図１１のＭＯＳＦＥＴからなる
界磁電流制御スイッチ３をローサイドスイッチ構成の界
磁電流制御スイッチ３ｓとした回路図である。更に、本
実施例では、三相全波整流器２のローサイドスイッチ２
ｄ〜２ｆのＰウエル領域を、そのソース電極（電機子巻
線５側の主電極）から高抵抗ｒを通じて電位設定し、同
じく、界磁電流制御スイッチ３ｓのＰウエル領域を、そ
のドレイン電極（界磁巻線６側の主電極）から高抵抗ｒ
を通じて電位設定している。
界磁電流制御スイッチ３をローサイドスイッチ構成の界
磁電流制御スイッチ３ｓとした回路図である。更に、本
実施例では、三相全波整流器２のローサイドスイッチ２
ｄ〜２ｆのＰウエル領域を、そのソース電極（電機子巻
線５側の主電極）から高抵抗ｒを通じて電位設定し、同
じく、界磁電流制御スイッチ３ｓのＰウエル領域を、そ
のドレイン電極（界磁巻線６側の主電極）から高抵抗ｒ
を通じて電位設定している。
【００８４】このようにすれば、ローサイドスイッチ２
ｄ〜２ｆのドレイン電極と界磁電流制御スイッチ３ｓの
ソース電極とを共通電位（接地電位）とすることができ
るので、図１６に示すように、放熱プレート２４ｋ上
に、ローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆを直接、固定して、
放熱プレート２４ｋを接地電極Ｅ又はそれへの接続導体
として用いることができる。更に、この実施例によれ
ば、ローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆ及び界磁電流制御ス
イッチ３ｓを構成する各ＭＯＳＦＥＴを図１７に示すよ
うに１チップに集積することもできる。ｒは例えばポリ
シリコンからなる高抵抗である。
ｄ〜２ｆのドレイン電極と界磁電流制御スイッチ３ｓの
ソース電極とを共通電位（接地電位）とすることができ
るので、図１６に示すように、放熱プレート２４ｋ上
に、ローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆを直接、固定して、
放熱プレート２４ｋを接地電極Ｅ又はそれへの接続導体
として用いることができる。更に、この実施例によれ
ば、ローサイドスイッチ２ｄ〜２ｆ及び界磁電流制御ス
イッチ３ｓを構成する各ＭＯＳＦＥＴを図１７に示すよ
うに１チップに集積することもできる。ｒは例えばポリ
シリコンからなる高抵抗である。
【００８５】更に、図１５の回路構成を有するローサイ
ドスイッチ２ｄ〜２ｆ及び界磁電流制御スイッチ３ｓは
チップのＮ+ 基板を接地できるので、例えばそれらを１
パッケージ化したりして発電機のハウジングに直接、固
定することもでき、構造、取り付けが簡単となる。 （実施例１０）実施例１０を図１８〜図１９を参照して
説明する。
ドスイッチ２ｄ〜２ｆ及び界磁電流制御スイッチ３ｓは
チップのＮ+ 基板を接地できるので、例えばそれらを１
パッケージ化したりして発電機のハウジングに直接、固
定することもでき、構造、取り付けが簡単となる。 （実施例１０）実施例１０を図１８〜図１９を参照して
説明する。
【００８６】この実施例は、図１２において、三相全波
整流器２をＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆからダイオード２ｇ
〜２ｉ及び２ｓ〜２ｕに置換したものである。このよう
にすれば、コントローラ４は界磁電流制御スイッチ３だ
けを制御すればよい。更にこの実施例では、ローサイド
側のダイオード２ｓ〜２ｕを共通のアイランド部（放熱
プレート）２４ｒ上に固定することができる。当然、放
熱プレート２４ｐ上にはハイサイド側のダイオード２ｇ
〜２ｉが固定される。２０ｉはインサート樹脂成型され
たパッケージである。
整流器２をＭＯＳＦＥＴ２ａ〜２ｆからダイオード２ｇ
〜２ｉ及び２ｓ〜２ｕに置換したものである。このよう
にすれば、コントローラ４は界磁電流制御スイッチ３だ
けを制御すればよい。更にこの実施例では、ローサイド
側のダイオード２ｓ〜２ｕを共通のアイランド部（放熱
プレート）２４ｒ上に固定することができる。当然、放
熱プレート２４ｐ上にはハイサイド側のダイオード２ｇ
〜２ｉが固定される。２０ｉはインサート樹脂成型され
たパッケージである。
【００８７】放熱プレート２４ｐ、２４ｒ、２４ｄは図
１２と同様に図示しないリードとともにリードフレーム
形状で樹脂モールドされる。当然、放熱プレート２４ｒ
は接地電極Ｅとなる。なお、図１９において、ハイサイ
ド側のダイオード２ｇ〜２ｉはＮ+ 半導体が放熱プレー
ト２４ｐ側に接続され、ローサイド側ダイオード２ｓ〜
２ｕはＰ+ 型半導体側が放熱プレート２４ｒ側に接続さ
れることは当然である。
１２と同様に図示しないリードとともにリードフレーム
形状で樹脂モールドされる。当然、放熱プレート２４ｒ
は接地電極Ｅとなる。なお、図１９において、ハイサイ
ド側のダイオード２ｇ〜２ｉはＮ+ 半導体が放熱プレー
ト２４ｐ側に接続され、ローサイド側ダイオード２ｓ〜
２ｕはＰ+ 型半導体側が放熱プレート２４ｒ側に接続さ
れることは当然である。
【００８８】この実施例においても、コントローラ４は
各放熱プレート２４ａ、２４ｂから熱的に分離されてお
り、界磁電流制御スイッチ３と三相全波整流器２との間
の伝熱抵抗は、放熱プレート２４ｐにより充分低減され
ることになる。本実施例でも、三相全波整流器２及び界
磁電流制御スイッチ３による冷却系の共用すなわち有効
利用並びにそれらからコントローラ４を積極的に熱隔離
することによる三相全波整流器２及び界磁電流制御スイ
ッチ３の高温使用による上記冷却系の簡単化という作用
効果を奏することができる。 （実施例１１）実施例１１を図２０を参照して説明す
る。
各放熱プレート２４ａ、２４ｂから熱的に分離されてお
り、界磁電流制御スイッチ３と三相全波整流器２との間
の伝熱抵抗は、放熱プレート２４ｐにより充分低減され
ることになる。本実施例でも、三相全波整流器２及び界
磁電流制御スイッチ３による冷却系の共用すなわち有効
利用並びにそれらからコントローラ４を積極的に熱隔離
することによる三相全波整流器２及び界磁電流制御スイ
ッチ３の高温使用による上記冷却系の簡単化という作用
効果を奏することができる。 （実施例１１）実施例１１を図２０を参照して説明す
る。
【００８９】この実施例は、実施例１０において、ハイ
サイド側のダイオード２ｇ〜２ｉ及び界磁電流制御スイ
ッチ３をそれぞれ１チップで構成し、各チップを個別に
樹脂モールドしてパッケージ２０ｐ〜２０ｓを形成し、
これらパッケージ２０ｐ〜２０ｓを放熱プレート２４ｐ
上に固定したものである。なお、２８はチップ２ｇ〜２
ｉ及び３が固定されるアルムニウムベースであり、樹脂
モールドはこのアルムニウムベース上に形成される。
サイド側のダイオード２ｇ〜２ｉ及び界磁電流制御スイ
ッチ３をそれぞれ１チップで構成し、各チップを個別に
樹脂モールドしてパッケージ２０ｐ〜２０ｓを形成し、
これらパッケージ２０ｐ〜２０ｓを放熱プレート２４ｐ
上に固定したものである。なお、２８はチップ２ｇ〜２
ｉ及び３が固定されるアルムニウムベースであり、樹脂
モールドはこのアルムニウムベース上に形成される。
【００９０】この実施例においても、界磁電流制御スイ
ッチ３と三相全波整流器２との間の熱抵抗を低減するこ
とができる。
ッチ３と三相全波整流器２との間の熱抵抗を低減するこ
とができる。
【図１】実施例１を示す回路図である。
【図２】実施例１に用いた発電機の断面図である。
【図３】実施例１の出力制御装置１の平面図である。
【図４】図３の出力制御装置１の縦断面図である。
【図５】図３の細幅基板部１ｃ近傍の拡大図である。
【図６】実施例１の変形例を示す絶縁回路基板１０の一
部拡大図である。
部拡大図である。
【図７】ＳｉーＭＯＳＦＥＴとＳｉＣーＭＯＳＦＥＴと
の耐圧とオン抵抗との関係を示す特性図である。
の耐圧とオン抵抗との関係を示す特性図である。
【図８】実施例２を示す正面図である。
【図９】実施例３を示す縦断面図である。
【図１０】実施例４を示す縦断面図である。
【図１１】実施例５を示す横断面図である。
【図１２】実施例６を示す横断面図である。
【図１３】実施例７を示す横断面図である。
【図１４】実施例８を示す半導体チップの縦断面図であ
る。
る。
【図１５】実施例９を示す回路図である。
【図１６】実施例９を示す横断面図である。
【図１７】実施例９の変形例を示す半導体チップの縦断
面図である。
面図である。
【図１８】実施例１０を示す回路図である。
【図１９】実施例１０を示す横断面図である。
【図２０】実施例１１を示す側面図である。
１は出力制御装置、２は三相全波整流器（交直電力変換
手段）、３は界磁電流制御スイッチ（界磁電流制御手
段）、４はコントローラ（電圧制御手段）、５は電機子
巻線、６は界磁巻線、７はバッテリ。
手段）、３は界磁電流制御スイッチ（界磁電流制御手
段）、４はコントローラ（電圧制御手段）、５は電機子
巻線、６は界磁巻線、７はバッテリ。
Claims (28)
- 【請求項１】車両用交流発電機の各相の電機子巻線の出
力端と高位直流出力端とを個別に接続する半導体スイッ
チング素子である複数のハイサイドスイッチ並びに前記
各相の電機子巻線の出力端と低位直流出力端とを個別に
接続する半導体スイッチング素子である複数のローサイ
ドスイッチを有するとともに前記発電機の発電電圧を整
流してバッテリに印加する交直電力変換手段と、半導体
スイッチング素子を有するとともに前記車両用交流発電
機の界磁巻線に通電する界磁電流を断続する界磁電流制
御手段と、半導体集積回路を有するとともに前記両手段
の半導体スイッチング素子の少なくとも一方を制御して
前記バッテリの電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを備
える車両用発電機の出力制御装置において、 前記交直電力変換手段と前記界磁電流制御手段との間の
熱抵抗は、前記交直電力変換手段と前記電圧制御手段と
の間の熱抵抗、並びに、前記界磁電流制御手段と前記電
圧制御手段との間の熱抵抗に対して小さく設定されるこ
とを特徴とする車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２】前記交直電力変換手段、前記界磁電流制御
手段及び前記電圧制御手段は、前記車両用交流発電機の
ハウジングに固定される請求項１記載の車両用発電機の
出力制御装置。 - 【請求項３】前記交直電力変換手段、前記界磁電流制御
手段及び前記電圧制御手段は共通のパッケージに収容さ
れる請求項２記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項４】前記交直電力変換手段、界磁電流制御手段
は電力用パッケージに収容され、前記電圧制御手段は前
記電力用パッケージと異なる制御用パッケージに収容さ
れる請求項２記載の車両用発電機の出力制御置。 - 【請求項５】前記交直電力変換手段、界磁電流制御手段
及び前記電圧制御手段は別々のパッケージに収容される
請求項２記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項６】前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手
段は前記発電機のハウジングに固定され、前記電圧制御
手段は前記発電機と別体に配設される請求項１記載の車
両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項７】前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手
段は、前記発電機のハウジングに固定される共通の良熱
伝導性基板に固定される請求項１乃至６のいずれか記載
の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項８】前記交直電力変換手段又は界磁電流制御手
段から前記電圧制御手段への伝熱を低減する伝熱抵抗手
段が、前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段と前
記電圧制御手段との間に配設される請求項１乃至７のい
ずれか記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項９】前記伝熱抵抗手段は、前記交直電力変換手
段又は界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気的
に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部の断面
積は前記接続導体部の残部の断面積より狭小とされてい
る請求項８記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項１０】前記伝熱抵抗手段は、前記交直電力変換
手段又は界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気
的に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部は、
屈曲形状を有する請求項８記載の車両用発電機の出力制
御装置。 - 【請求項１１】少なくとも前記交直電力変換手段及び界
磁電流制御手段に固定される放熱部材を備え、前記交直
電力変換手段及び界磁電流制御手段と前記放熱部材との
間の伝熱抵抗は前記電圧制御手段と前記放熱部材との間
の伝熱抵抗より小さく設定される請求項１乃至７のいず
れか記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項１２】前記電圧制御手段と前記発電機のハウジ
ングとの間に樹脂部材が介設される請求項１乃至５又は
７乃至１１のいずれか記載の車両用発電機の出力制御装
置。 - 【請求項１３】前記交直電力変換手段の前記半導体スイ
ッチング素子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体ス
イッチング素子の少なくとも一方はＭＯＳＦＥＴからな
る請求項１乃至１２のいずれか記載の車両用発電機の出
力制御装置。 - 【請求項１４】前記ＭＯＳＦＥＴは、単結晶ＳｉＣを素
材とする請求項１３記載の車両用発電機の出力制御装
置。 - 【請求項１５】前記交直電力変換手段の前記半導体スイ
ッチング素子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体ス
イッチング素子の少なくとも一方は、バイポーラトラン
ジスタ又はＩＧＢＴからなる請求項１乃至１２のいずれ
か記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項１６】前記交直電力変換手段の前記半導体スイ
ッチング素子は、ダイオードからなる請求項１乃至１２
のいずれか記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項１７】車両用交流発電機の各相の電機子巻線の
出力端と高位直流出力端とを個別に接続する半導体スイ
ッチング素子である複数のハイサイドスイッチ並びに前
記各相の電機子巻線の出力端と低位直流出力端とを個別
に接続する半導体スイッチング素子である複数のローサ
イドスイッチを有するとともに前記発電機の発電電圧を
整流してバッテリに印加する交直電力変換手段と、半導
体スイッチング素子を有するとともに前記車両用交流発
電機の界磁巻線に通電する界磁電流を断続する界磁電流
制御手段と、半導体集積回路を有するとともに前記両手
段の半導体スイッチング素子の少なくとも一方を制御し
て前記バッテリの電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを
備える車両用発電機の出力制御装置において、 前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段は、前記発
電機のハウジングに固定される共通の良熱伝導性基板上
に固定されることを特徴とする車両用発電機の出力制御
装置。 - 【請求項１８】前記交直電力変換手段及び界磁電流制御
手段から前記電圧制御手段への伝熱を低減する伝熱抵抗
手段が、前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段と
前記電圧制御手段との間に配設される請求項１７記載の
車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項１９】前記伝熱抵抗手段は、前記交直電力変換
手段及び界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気
的に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部の断
面積は前記接続導体部の残部の断面積より狭小とされて
いる請求項１８記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２０】前記伝熱抵抗手段は、前記交直電力変換
手段及び界磁電流制御手段と前記電圧制御手段とを電気
的に接続する接続導体部の一部からなり、前記一部は、
屈曲形状を有する請求項１８記載の車両用発電機の出力
制御装置。 - 【請求項２１】前記交直電力変換手段の前記半導体スイ
ッチング素子及び前記界磁電流制御手段の前記半導体ス
イッチング素子はＭＯＳＦＥＴからなる請求項１７記載
の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２２】前記ＭＯＳＦＥＴは、単結晶ＳｉＣを素
材とする請求項２１記載の車両用発電機の出力制御装
置。 - 【請求項２３】前記交直電力変換手段の前記半導体スイ
ッチング素子はダイオードからなる請求項１７記載の車
両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２４】前記界磁電流制御手段の半導体スイッチ
ング素子及び前記各ハイサイドスイッチは一つの半導体
チップ上に集積される請求項１７記載の車両用発電機の
出力制御装置。 - 【請求項２５】前記界磁電流制御手段の半導体スイッチ
ング素子及び前記各ハイサイドスイッチはＮ+ 型基板
と、前記Ｎ+ 型基板上に形成されたＮ- 型耐圧層とを有
する一つのチップ上に集積される請求項２４記載の車両
用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２６】前記良熱伝導性基板は前記バッテリの正
極に直結され、前記界磁電流制御手段の半導体スイッチ
ング素子及び前記各ハイサイドスイッチは前記良熱伝導
性基板に電気的に導通可能に固定される請求項１８乃至
２５のいずれか記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２７】前記良熱伝導性基板は前記バッテリの負
極に直結され、前記界磁電流制御手段の半導体スイッチ
ング素子及び前記各ローサイドスイッチは前記良熱伝導
性基板に電気的に導通可能に固定される請求項１８乃至
２３のいずれか記載の車両用発電機の出力制御装置。 - 【請求項２８】車両用交流発電機の各相の電機子巻線の
出力端と高位直流出力端とを個別に接続する半導体スイ
ッチング素子である複数のハイサイドスイッチ並びに前
記各相の電機子巻線の出力端と低位直流出力端とを個別
に接続する半導体スイッチング素子である複数のローサ
イドスイッチを有するとともに前記発電機の発電電圧を
整流してバッテリに印加する交直電力変換手段と、半導
体スイッチング素子を有するとともに前記車両用交流発
電機の界磁巻線に通電する界磁電流を断続する界磁電流
制御手段と、半導体集積回路を有するとともに前記両手
段の半導体スイッチング素子を制御して前記バッテリの
電圧を所定値に保つ電圧制御手段とを備える車両用発電
機の出力制御装置において、 前記交直電力変換手段及び界磁電流制御手段は前記発電
機のハウジング内部に固定され、前記電圧制御手段は、
前記発電機の外部に配設されることを特徴とする車両用
発電機の出力制御装置。
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