JPH08331819A - 整流装置 - Google Patents

整流装置

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JPH08331819A
JPH08331819A JP7136707A JP13670795A JPH08331819A JP H08331819 A JPH08331819 A JP H08331819A JP 7136707 A JP7136707 A JP 7136707A JP 13670795 A JP13670795 A JP 13670795A JP H08331819 A JPH08331819 A JP H08331819A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用の交流発電機に装着する整流装置の整
流素子の方向性を同一にでき、生産性向上が図れる整流
装置の提供。 【構成】 整流装置Bは、ステータコイルの反中性点や
中性点を接続する交流入力端子411〜441を接続す
るフィン41〜44と、リアカバーに接地固定される負
極出力フィン3と、交流入力フィン41〜44にアノー
ドを半田付けし、カソードを端子板に溶接したポッティ
ングダイオード51〜54と、負極出力フィン3にアノ
ードを半田付けし、カソードを交流入力フィン41〜4
4に溶接したポッティングダイオード61〜64とによ
り構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用交流発電機に装
着する整流装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8〜図11に示す様に、Y結線したス
テータコイルの反中性点端が電気接続される交流入力端
子101〜103と、ステータコイルの中性点に電気接
続される中性点端子104と、リアカバー105に固定
される負極出力フィン106と、各アノードを負極出力
フィン106に接続し、カソードを交流入力端子101
〜103及び中性点端子104に接続した整流素子10
7〜110と、アノードを交流入力端子101〜103
及び中性点端子104に接続し、各カソードを正極出力
フィン111に接続した整流素子112〜115とから
なる、交流発電機Kに装着する整流装置100が従来よ
り知られている(従来技術1)。そして、正極出力フィ
ン111は、“B”端子ボルトに電気接続され、負極出
力フィン106は発電機ハウジングに接地される。
【0003】又、実公昭41- 8169号公報、実開昭
58- 59363号、特開昭56-29441号、実開
昭56- 54871号公報には、図12に示す様に、交
流入力端子や中性点端子となる電極フィン201〜20
4と、電極フィン201〜204に接続される整流素子
205〜212と、整流素子205、207、209、
211のアノードどうしを接続した負極出力端子213
と、整流素子206、208、210、212のカソー
ドどうしを接続した正極出力端子214とにより構成さ
れる整流装置200が記載されている(従来技術2)。
【0004】尚、従来技術2は、保守点検(エンジン停
止中)の際、工具やテスター棒等により、電極フィン2
01〜204と、発電機ハウジングとの間で導通路がで
きても、整流素子206、208、210、212の存
在により短絡電流は流れず、配線の焼損やバッテリの破
損が防止できるという利点を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
1、2には、以下の課題がある。 (あ)出力フィンや電極フィンに対して電気接続する対
の整流素子(例えば、図11では整流素子110、11
5、図12では整流素子205、206)は、互いに極
性が異なる様に配設する必要がある。
【0006】この為、例えば、整流素子がポッティング
ダイオードの場合は、二種類製造(容器がアノードのも
の、端子がアノードのもの)し、組み付け時に、正しい
方を所定場所に配設する作業が必要となる。
【0007】又、整流素子がシリコンチップの場合は、
極性を判別した後、そのまま又は反転して装着する作業
が必要となる。この為、自動機による装着でも手動によ
る装着でも、上記の作業が著しい生産性阻害原因となる
(従来技術1、2)。
【0008】(い)従来技術2において、整流素子20
5〜212の放熱を、発電機ハウジングから電気的に浮
かせた四個の電極フィン201〜204で行う構成であ
るので、四分割した割りには、各電極フィンの大きさを
あまり小さくできない{放熱性に劣る為}。
【0009】(う)従来技術1では、保守点検(エンジ
ン停止中)の際、工具やテスター棒等によって、正極出
力フィン111と電機ハウジングとの間に導通路ができ
ると短絡電流が流れ、配線の焼損やバッテリの破損を起
こす虞がある。
【0010】本発明の目的は、車載用の交流発電機に装
着する整流装置の整流素子の方向性を同一にでき、生産
性向上が図れる整流装置の提供にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、以下の構成を採用した。 (1)エンジンにより駆動されて発電し、電気負荷に電
力を供給する車載バッテリを充電する交流発電機に装着
する整流装置であって、ステータコイルの端が電気接続
される複数個の交流入力端子と、各交流入力端子に各一
端側を装着し、各他端側を第一整流出力端子に電気接続
した複数個の第一整流素子と、各一端側を第二整流出力
端子に装着し、各他端側を各交流入力端子に電気接続し
た複数個の第二整流素子とを有する。
【0012】(2)エンジンにより駆動されて発電し、
電気負荷に電力を供給する車載バッテリを充電する交流
発電機に装着する整流装置であって、ステータコイルの
端が電気接続される複数個の交流入力フィンと、前記交
流発電機のハウジング部材に接地して固定される負極出
力フィンと、各交流入力フィンに各入力側を装着し、各
出力側を正極出力端子に電気接続した複数個の第一整流
素子と、各入力側を前記負極出力フィンに装着し、各出
力側を各交流入力フィンに電気接続した複数個の第二整
流素子とを有する。
【0013】(3)ステータコイルの端を後述する複数
個の交流入力端子に電気接続するとともに、エンジンに
より駆動されて発電して電気負荷に電力を供給する車載
バッテリを充電する交流発電機に装着する整流装置であ
って、前記交流発電機のハウジング部材に接地して固定
される冷却フィンと、絶縁部材を介して前記冷却フィン
上に形成される、第二整流出力電極及び複数個の交流入
力電極と、各交流入力電極に各一端側を装着し、各他端
側を第一整流出力電極に電気接続した複数個の第一整流
素子と、各一端側を前記第二整流出力電極に装着し、各
他端側を各交流入力電極に電気接続した複数個の第二整
流素子とを有する。
【0014】(4)上記(1) 、(2) 、(3) の構成を有
し、前記第一、第二整流素子は、ダイオード、トランジ
スタ、FET等の半導体スイッチ素子である。
【0015】(5)上記(1) 、(2) 、(3) の構成を有
し、前記第一、第二整流素子は、SiC- MOS・FE
Tである。
【0016】
【作用及び発明の効果】
〔請求項1について〕第一整流素子の各一端側を各交流
入力端子に装着し、第二整流素子の各他端側を各交流入
力端子に電気接続する構造であるので、第一整流素子及
び第二整流素子の極性方向が同じになる。この為、同一
構造の整流素子を全て同一方向に取り付ける事ができる
ので、組み付け作業が容易となり、生産性が向上する。
又、二種類の整流素子の、製造及び管理を行う必要が無
い。
【0017】〔請求項2について〕第一整流素子の各入
力側を、各交流入力フィンに装着し、第二整流素子の各
出力側を各交流入力フィンに電気接続する構造であるの
で、第一整流素子及び第二整流素子の極性方向が同じに
なる。この為、同一構造の整流素子を全て同一方向に取
り付ける事ができるので、組み付け作業が容易となり、
生産性が向上する。又、二種類の整流素子の、製造及び
管理を行う必要が無い。
【0018】交流発電機のハウジング部材に接地して固
定される負極出力フィンに、第二整流素子の各入力側を
装着して第二整流素子の放熱を図り、複数の交流入力フ
ィンにより第一整流素子の放熱を図る構成である。この
為、フィン配置の自由度を高くでき(各交流入力フィン
を小型化できる為)、整流装置の占有スペースの縮小を
図る(デッドスペースを有効に利用でき、交流発電機の
小型化が図れる)事ができる。
【0019】保守点検(エンジン停止中)の際、工具や
テスター棒等によって、交流入力フィンとハウジングと
の間に導通路ができても、第一整流素子の存在により短
絡電流は流れず、配線の焼損やバッテリの破損は生じな
い。
【0020】〔請求項3について〕負極出力端子及び複
数個の交流入力端子等を、冷却フィン上に絶縁部材を介
して形成する。そして、各交流入力端子に各一端側が装
着され、各他端側が第一整流出力電極に電気接続される
様に複数個の第一整流素子を組み付け、各一端側が第二
整流出力電極に装着され、各他端側が各交流入力電極に
電気接続される様に複数個の第二整流素子を組み付け
る。
【0021】一つの冷却フィン上に複数個の整流素子を
組み付ける構成であるので、整流装置の占有容積を小さ
くできる(交流発電機の小型化が図れる)とともに、耐
振性に優れる。尚、整流素子がシリコンチップ等の薄型
軽重量の場合には、本構成が特に好適である。
【0022】〔請求項4について〕第一、第二整流素子
に、ダイオード、トランジスタ、FET等の半導体スイ
ッチ素子を用いる事ができる。第一、第二整流素子がダ
イオードの場合は、素子の方向を反転するだけで極性を
逆にできるが、整流素子がトランジスタやFETの場合
は、“同一構造の整流素子を全て同一方向に取り付ける
事ができる”事による生産性向上効果が顕著である。
【0023】例えば、バイポーラトランジスタの場合、
従来技術では、PNP及びNPNの二種類が必要であ
り、素子の材料となるシリコンウェハーから拡散工程以
降において全て異なる工程を用意する必要がある。
【0024】〔請求項5について〕第一、第二整流素子
に、オン抵抗が小さいSiC- MOS・FETを用いる
と発熱量を小さくする事ができる。この為、交流入力フ
ィン及び負極出力フィン(請求項2)や、冷却フィン
(請求項3)の面積を小さくする事ができ、整流装置の
占有容積が小さくなる(交流発電機の小型化が図れ
る)。
【0025】
【実施例】つぎに、本発明の第1実施例(請求項1、
2、4に対応)を、図1〜図4に基づいて説明する。図
1に示すオルタネータAに組み付けられる整流装置B
は、図1〜図4に示す様に、負極出力フィン3と、交流
入力フィン41、42、43、44と、第一整流素子で
あるポッティングダイオード51、52、53、54
と、第二整流素子であるポッティングダイオード61、
62、63、64とを有する。
【0026】オルタネータAは、回転子71、固定子7
2、ハウジング73等により構成され、エンジンにより
駆動されて発電して電気負荷に電力を供給する車載バッ
テリを充電する。
【0027】回転子71は、界磁として作動する部分で
あり、シャフト74と一体的に回転する。この回転子7
1は、ランデル型のポールコア711、フィールドコイ
ル712、スリップリング713等により構成される。
【0028】尚、シャフト74の先端には、エンジンの
回転動力を伝達する為のVリブドプーリ741が取り付
けられている。このVリブドプーリ741は、ベルト等
の連結手段を介してエンジンの出力軸に装着されたプー
リに連結されている。
【0029】ポールコア711は、フィールドコイル7
12を中央に巻回し、前方・後方側に冷却ファン71
4、715を配設している。スリップリング713は、
シャフト74の後端側に形成され、外周がブラシを摺動
する。
【0030】固定子72は、ポールコア711の外周に
対向して配されたステータコア721と、該ステータコ
ア721に巻回される三相のステータコイル722とに
より構成される。ステータコア721は、磁性材製の薄
板を複数積層してなり、フロントハウジング731の内
周に圧入されている。そして、ポールコア711から出
た磁束がステータコイル722と交差して磁束通路を形
成する。
【0031】Y結線され三相交流が誘起するステータコ
イル722は、反中性点、中性点が、交流入力フィン4
1、43、44、42の交流入力端子411、431、
441、421に接続される。
【0032】ハウジング73は、アルミダイカスト製の
フロントハウジング731及びリアハウジング732
と、リアハウジング732に固定されるリアカバー73
3とにより構成され、フロントハウジング731とリア
ハウジング732とは複数のスタッドボルト734及び
ナット735により締結されている。
【0033】フロントハウジング731の前部、及びリ
アハウジング732の後部には、シャフト74を回転自
在に支持するベアリング736、737が夫々配設され
ている。
【0034】銅等の良熱電導性金属で形成される負極出
力フィン3は、断面略L字状の略馬蹄状を呈し、リアカ
バー733に接地固定される。この負極出力フィン3
は、ポッティングダイオード62(61、63、64も
同様)を装着する為の凹部31を有する。
【0035】銅等の良熱電導性金属で形成される交流入
力フィン41〜44は、略扇状を呈し、後述する絶縁部
材400により、各々、隙間を隔てて負極出力フィン3
と対向配置されている。これら交流入力フィン41〜4
4は、リアカバー733から電気的に浮いているので、
伝導によるリアカバー733への放熱が余り臨めないの
で、冷却ファン715による冷却風に効果的に当たる様
に配置されている。
【0036】又、図3に示す様に、負極出力フィン42
(41、43、44も同様)は、ポッティングダイオー
ド52(51、53、54)を装着する為の凹部420
を有する。更に、交流入力フィン41〜44は、ステー
タコイル722の反中性点や中性点を接続する為の交流
入力端子411、431、441、421を備える。
【0037】ポッティングダイオード52(51、5
3、54も同様)は、銅等の良熱電導性金属で形成され
た容器521内に、整流素子をシリコンゴムにより気密
的に封止したものであり、容器521がアノード、リー
ド電極522がカソードとなっている。これらポッティ
ングダイオード52(51、53、54も同様)は、容
器底部が凹部420に半田付けされる。又、各リード電
極は正極出力ボルト501に電気接続される端子板40
1に溶接されている。
【0038】交流入力フィン41〜44と負極出力フィ
ン3とを絶縁する絶縁部材400、及び端子板401を
絶縁支持する端子台402は、端子台402から負極出
力フィン3に洞貫するパイプリベット403により負極
出力フィン3に固定されている。
【0039】ポッティングダイオード51〜54と同様
のポッティングダイオード62(61、63、64も同
様)は、銅等の良熱電導性金属で形成された容器内に、
整流素子をシリコンゴムにより気密的に封止したもので
あり、容器621がアノード、リード電極622がカソ
ードとなっている。
【0040】これらポッティングダイオード62(6
1、63、64も同様)は、容器底部が負極出力フィン
3の凹部31に半田付けされ、リード電極622が交流
入力フィン42に溶接される。
【0041】本実施例は、以下に示す利点を有する。 〔ア〕ポッティングダイオード52(51、53、5
4)の容器底部(アノード側)を交流入力フィン42
(41、43、44)に半田付けし、リード電極522
を端子板401に溶接し、ポッティングダイオード62
(61、63、64)の容器底部(アノード側)を負極
出力フィン3に半田付けし、リード電極622を交流入
力フィン42に溶接する構成である。
【0042】この為、同一構造のポッティングダイオー
ドを全て同一方向に取り付ける事ができるので、組み付
け作業が容易となり、生産性が向上する。又、二種類の
ポッティングダイオード(封止される整流素子の極性を
相違させたもの)の、製造及び管理を行う必要が無いの
でコストが低減できる。
【0043】〔イ〕交流発電機のハウジング部材である
リアカバー733に接地固定される負極出力フィン3
に、ポッティングダイオード61〜64の容器底部(ア
ノード側)を半田付けしてポッティングダイオード61
〜64の放熱を図っている。そして、冷却ファン715
による冷却風に効果的に当たる様に配置された四個の交
流入力フィン41〜44によりポッティングダイオード
51〜54の放熱を図る構成である。
【0044】この為、フィン配置の自由度を高くでき
(各交流入力フィン41〜44を小型化できる為)、整
流装置Bの占有スペースの縮小を図る(デッドスペース
を有効に利用でき、交流発電機の小型化が図れる)事が
できる。
【0045】〔ウ〕保守点検(エンジン停止中)の際、
交流入力フィン41〜44が、工具やテスター棒等によ
ってリアカバー733等のハウジング部材との間に導通
路ができても、ポッティングダイオード51〜54の存
在により短絡電流は流れないので、配線の焼損やバッテ
リの破損は生じない。
【0046】つぎに、本発明の第2実施例(請求項3、
4に対応)を、図5に基づいて説明する。図5に示す様
に、整流装置Cは、冷却フィン91と、絶縁層92を介
して冷却フィン91上に形成される、負極電極93及び
交流入力電極94(四箇所)と、各交流入力電極94に
アノード側を半田付けし、各カソード側を正極端子金具
95にワイヤボンディングした四個のシリコンチップ9
6と、各アノード側を負極電極93に半田付けし、各カ
ソード側を各交流入力電極94に電気接続した四個のシ
リコンチップ97とを有し、オルタネータAに準じたオ
ルタネータに組み付けられる。
【0047】冷却フィン91は、銅等の良熱電導性金属
で形成された金属板であり、交流発電機のハウジング部
材に接地固定される。絶縁層92は、熱電導が良好な、
エポキシ樹脂やセラミック蒸着薄膜により形成されてい
る。
【0048】負極電極93や交流入力電極94は、銅
板、銅蒸着膜、銅箔等の良電導性材料により形成されて
いる。正極端子金具95は、パイプリベットにより冷却
フィン91に固定された絶縁端子台751中にモールド
されている。又、シリコンチップ96、97、及びワイ
ヤボンディング箇所は、シリコンゴム98により封止さ
れている。
【0049】尚、本実施例では、パイプリベットにより
冷却フィン91に固定された絶縁端子台751に正極端
子金具95をモールドする構成であるが、正極端子金具
95に相当する正極出力電極を、負極電極93や交流入
力電極94と同様に絶縁層92上に形成しても良い。
又、正極出力電極を絶縁層92上に形成し、負極端子金
具を絶縁端子台751にモールドしても良い。
【0050】本実施例は、以下に示す利点を有する。 〔エ〕整流素子がシリコンチップであり薄型軽重量であ
るので、冷却フィン91上に絶縁層92を介して形成し
た、負極電極93及び四箇所の交流入力電極94上にシ
リコンチップ96、97を半田付けにより装着する事が
できる。
【0051】この構成であると、冷却フィンが一枚で済
むとともに、シリコンチップ廻りの容積を小さくできる
ので、整流装置Cの占有容積が小さくなり、交流発電機
の小型化に寄与する。又、耐振性に優れる。
【0052】つぎに、本発明の第3実施例(請求項1、
2、4、5に対応)を、図6及び図7に基づいて説明す
る。図6、7に示す様に、整流装置Dは、負極出力フィ
ン81と、交流入力フィン821〜824と、ゲート回
路に電気接続されるゲート端子g1 〜g8 及び正極端子
金具860を絶縁配置する絶縁端子台831と、交流入
力フィン821〜824と負極出力フィン81とを絶縁
する四個の絶縁部材832と、第一整流素子を構成する
SiC- MOS・FET841〜844と、第二整流素
子を構成するSiC- MOS・FET851〜854と
により構成され、オルタネータAに準じたオルタネータ
に組み付けられる。
【0053】交流入力フィン821〜824と負極出力
フィン81とを絶縁する四個の絶縁部材832、及び端
子板831を絶縁支持する四個の端子台831は、端子
台831から負極出力フィン81に洞貫するパイプリベ
ットにより負極出力フィン81に固定される。
【0054】SiC- MOS・FET841〜844
は、各ソース(底部)が交流入力フィン821〜824
の凹部に半田付けされ、各ドレインが正極端子金具86
0にワイヤボンディングにより電気接続され、各ゲート
がゲート端子g1 〜g4 にワイヤボンディングにより電
気接続されている。
【0055】SiC- MOS・FET851〜854
は、各ソース(底部)が負極出力フィン81の窪部に半
田付けされ、各ドレインが交流入力端子k1 〜k4 にワ
イヤボンディングにより電気接続され、各ゲートがゲー
ト端子g5 〜g8 にワイヤボンディングにより電気接続
されている。
【0056】尚、本実施例において、ソースとドレイン
とが逆転した素子を用い、正極出力フィン及び交流入力
フィン上に各ドレイン(底部)を半田付けし、負極出力
端子を絶縁端子台に配置する構成に変更しても良い。
【0057】そして、SiC- MOS・FET841〜
844、851〜854、及びワイヤボンディング部
が、シリコンゴム等の封止部材により封止されている。
尚、封止部材はシリコンゴム以外にエポキシ等の良密着
性樹脂を用いても良い。
【0058】本実施例は、以下に示す利点を有する。 〔オ〕SiC- MOS・FETは、オン抵抗が小さいの
で発熱量が小さい。この為、負極出力フィン81、およ
び交流入力フィン821〜824が小さくて済み、整流
装置Dの占有容積を小さくでき、交流発電機の小型化が
図れる。又、SiC- MOS・FETは小型小重量であ
るので固着性に優れ、耐震性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の整流装置を組み付けた車
両用交流発電機の部分断面図である。
【図2】本発明の第1実施例の整流装置を組み付け具合
を示す要部説明図である。
【図3】ポッティグダイオードを除き、図2をP- P線
で切断した部分断面図である。
【図4】本発明の第1実施例の整流装置の電気結線図で
ある。
【図5】本発明の第2実施例の整流装置の構造を示す部
分断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の整流装置の構造を示す部
分断面図である。
【図7】本発明の第3実施例の整流装置の電気結線図で
ある。
【図8】従来技術に係る整流装置を組み付けた車両用交
流発電機の部分断面図である。
【図9】従来技術に係る整流装置の組み付け具合を示す
要部説明図である。
【図10】ポッティグダイオードを除き、図9をQ- Q
線で切断した部分断面図である。
【図11】従来技術に係る整流装置の電気結線図であ
る。
【図12】他の従来技術に係る整流装置の電気結線図で
ある。
【符号の説明】
B、C、D 整流装置 3 負極出力フィン(第二整流出力端子) 41、42、43、44 交流入力フィン(交流入力端
子) 51、52、53、54 ポッティングダイオード(第
一整流素子、半導体スイッチ素子) 61、62、63、64 ポッティングダイオード(第
二整流素子、半導体スイッチ素子) 91 冷却フィン 92 絶縁層(絶縁部材) 93 負極電極(第二整流出力電極) 94 交流入力電極 95 正極端子金具(第一整流出力電極) 96 シリコンチップ(第一整流素子) 97 シリコンチップ(第二整流素子) 733 リアカバー(ハウジング部材) 401 端子板(第一整流出力端子、正極出力端子) 521 容器(一端側、入力側) 522 リード電極(他端側、出力側) 621 容器(一端側) 622 リード電極(他端側) 841、842、843、844 SiC- MOS・F
ET(第一整流素子) 851、852、853、854 SiC- MOS・F
ET(第二整流素子)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンにより駆動されて発電し、電気
    負荷に電力を供給する車載バッテリを充電する交流発電
    機に装着する整流装置であって、 ステータコイルの端が電気接続される複数個の交流入力
    端子と、 各交流入力端子に各一端側を装着し、各他端側を第一整
    流出力端子に電気接続した複数個の第一整流素子と、 各一端側を第二整流出力端子に装着し、各他端側を各交
    流入力端子に電気接続した複数個の第二整流素子とを有
    する整流装置。
  2. 【請求項2】 エンジンにより駆動されて発電し、電気
    負荷に電力を供給する車載バッテリを充電する交流発電
    機に装着する整流装置であって、 ステータコイルの端が電気接続される複数個の交流入力
    フィンと、 前記交流発電機のハウジング部材に接地して固定される
    負極出力フィンと、 各交流入力フィンに各入力側を装着し、各出力側を正極
    出力端子に電気接続した複数個の第一整流素子と、 各入力側を前記負極出力フィンに装着し、各出力側を各
    交流入力フィンに電気接続した複数個の第二整流素子と
    を有する整流装置。
  3. 【請求項3】 ステータコイルの端を後述する複数個の
    交流入力端子に電気接続するとともに、エンジンにより
    駆動されて発電して電気負荷に電力を供給する車載バッ
    テリを充電する交流発電機に装着する整流装置であっ
    て、 前記交流発電機のハウジング部材に接地して固定される
    冷却フィンと、 絶縁部材を介して前記冷却フィン上に形成される、第二
    整流出力電極及び複数個の交流入力電極と、 各交流入力電極に各一端側を装着し、各他端側を第一整
    流出力電極に電気接続した複数個の第一整流素子と、 各一端側を前記第二整流出力電極に装着し、各他端側を
    各交流入力電極に電気接続した複数個の第二整流素子と
    を有する整流装置。
  4. 【請求項4】 前記第一、第二整流素子は、ダイオー
    ド、トランジスタ、FET等の半導体スイッチ素子であ
    る、請求項1乃至請求項3記載の整流装置。
  5. 【請求項5】 前記第一、第二整流素子は、SiC- M
    OS・FETである、請求項1乃至請求項3記載の整流
    装置。
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