整流装置及具有该整流装置的车辆用交流发电装置的制作方法

本申请涉及一种整流装置、以及具有该整流装置的车辆用交流发电装置。

背景技术：

在专利文献1的技术中，为了通过降低整流装置的整流损耗来提高车辆用交流发电装置的发电效率，在正极侧半导体元件和负极侧半导体元件双方使用肖特基势垒二极管，该肖特基势垒二极管能够比pn结的二极管更多地降低正向电压降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利公开第1999/36966号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，存在以下问题：若在正极侧和负极侧双方使用肖特基势垒二极管，与pn结的二极管相比，尤其在高温下的漏电流变大。当漏电流变大时，元件的发热变大，因此，当在正极侧和负极侧双方都使用肖特基势垒二极管时，需要慎重地进行冷却机构等的热设计，以防止发生热失控。

此外，在肖特基势垒二极管的元件设计中，正向电压降的降低与漏电流的增加存在权衡关系。因此，为了进一步降低整流损耗，在肖特基势垒二极管中也想要采用正向电压降较低的肖特基势垒二极管，但由于漏电流增加，因此无法容易地采用。

与肖特基势垒二极管相比，mosfet能降低电压降并且漏电流较小，但是其价格昂贵，因此，在将mosfet用于正极侧和负极侧双方时，存在成本增加的问题。

因此，期望一种能够抑制成本、整流损耗和漏电流增加的整流装置和车辆用交流发电装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请所涉及的整流装置中，

设置有n组串联电路(n是2以上的自然数)，该串联电路中连接到正极侧输出端子的正极侧半导体元件和连接到负极侧输出端子的负极侧半导体元件串联连接，并且串联连接的连接点连接到对应的交流电源，

所述正极侧半导体元件和所述负极侧半导体元件至少具有用于使电流从负极侧流到正极侧的整流功能，

对于所有所述n组，所述正极侧半导体元件和所述负极侧半导体元件中的一个是mosfet，

对于所述n组中的至少一组，所述正极侧半导体元件和所述负极侧半导体元件中的另一个是特定二极管，

所述特定二极管是肖特基势垒二极管、或漏极端子和栅极端子短路的mosfet即mos二极管。

本申请所涉及的车辆用交流发电装置包括所述整流装置和作为所述交流电源的所述n相绕组。

发明效果

根据本申请所涉及的整流装置和车辆用交流发电装置，由于对于n组中的至少一组将特定二极管用于正极侧和负极侧中的另一个，因此与将mosfet用于正极侧和负极侧双方的情况相比，能降低成本。此外，由于将mosfet用于正极侧和负极侧中的一个，因此与将肖特基势垒二极管用于正极侧和负极侧双方的情况相比，能降低整流损耗。此外，通过在正极侧和负极侧中的一方所设置的mosfet，能对漏电流进行节流，即使使用肖特基势垒二极管，也能抑制流过串联电路的漏电流的增加。另外，由于mos二极管的漏电流较小，因此能抑制漏电流的增加。因此，能抑制成本、整流损耗和漏电流的增加。

附图说明

图1是实施方式1的整流装置和车辆用发电装置的电路图。

图2是用于说明实施方式1所涉及的相电压波形的时序图。

图3是说明实施方式1所涉及的整流损耗的降低的图。

图4是说明实施方式1所涉及的漏电流的降低的图。

图5是说明实施方式1的发生高压浪涌时的电流路径的图。

图6是实施方式1的车辆用发电装置的剖视图。

图7是实施方式1的车辆用发电装置的示意性的局部剖视图。

图8是实施方式1所涉及的整流装置的局部立体图。

图9是实施方式1所涉及的整流装置的分解局部立体图。

图10是实施方式1的mosfet封装的示意性的剖视图。

图11是示出实施方式1的mosfet的芯片的一侧的面的图。

图12是示出实施方式1的mosfet的芯片的另一侧的面的图。

图13是实施方式2的整流装置和车辆用发电装置的电路图。

图14是用于说明实施方式2所涉及的相电压波形的时序图。

图15是实施方式2的车辆用发电装置的示意性的局部剖视图。

图16是另一实施方式的整流装置的局部立体图。

具体实施方式

1.实施方式1

参照附图，对实施方式1的整流装置1和具备有整流装置1的车辆用发电装置10进行说明。图1是整流装置1和车辆用发电装置10的电路图。

1-1.车辆用发电装置10的电路结构

车辆用发电装置10包括固定到壳体34的定子39和配置在该定子39的径向内侧并相对于壳体34可旋转地支承的转子38(参照图6)。在定子39上设置有三相绕组9u、9v和9w，在转子38上设置有励磁绕组14。三相绕组9u、9v和9w星形接线。另外，三相绕组9u、9v和9w可以进行δ接线或交错接线。车辆用发电装置10通过发动机的旋转驱动力来发电。转子38的旋转轴36通过滑轮和皮带机构等连接机构连接到发动机的曲柄轴。

励磁绕组14经由励磁绕组用的开关元件15串联连接在正极侧输出端子5和负极侧输出端子6之间。回流二极管16与励磁绕组14并联连接，并且当励磁绕组用的开关元件15截止时，使流过励磁绕组14的电流回流。将mosfet等用于励磁绕组用的开关元件15。励磁绕组用的开关元件15的栅极端子连接到设置在电压控制电路12中的驱动电路9。u相绕组9u的端子连接到电压控制电路12，电压控制电路12基于u相绕组9u的端子电压的变动来检测转子38的转速。电压控制电路12对励磁绕组用的开关元件15进行导通截止驱动，使得车辆用发电装置10的发电电压接近目标电压(例如14v)。

车辆用发电装置10包括整流装置1，该整流装置1对从三相绕组9u、9v、9w输出的三相交流电压进行整流并将其转换为直流电压。整流装置1设置有三组串联电路，该串联电路中串联连接有连接到正极侧输出端子5的正极侧半导体元件2和连接到负极侧输出端子6的负极侧半导体元件3。正极侧半导体元件2和负极侧半导体元件3的串联连接的连接点11连接到作为对应的交流电源的绕组。

正极侧输出端子5和负极侧输出端子6连接到电负载102和蓄电装置101。在本实施方式中，蓄电装置101是14v铅蓄电池。

正极侧半导体元件2和负极侧半导体元件3至少具有用于使电流从负极侧流到正极侧的整流功能。对于所有三组，正极侧半导体元件2和负极侧半导体元件3中的一个是mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。对于三组中的至少一组(在本示例中，所有)，正极侧半导体元件2和负极侧半导体元件3中的另一个是特定二极管。

在本实施方式中，特定二极管是肖特基势垒二极管(以下称为sbd(schottkybarrierdiode))。sbd是利用由金属和半导体之间的结产生的肖特基势垒的二极管。一般，与采用pn结的二极管相比，sbd的正向电压降较低，开关速度较快，但反向漏电流较大，反向击穿电压较低。对于所有三组，将正极侧半导体元件2设为mosfet。对于所有三组，将负极侧半导体元件3设为sbd。

在各相的串联电路中，正极侧mosfet的漏极端子d连接到正极侧输出端子5，正极侧mosfet的源极端子s连接到负极侧sbd的阴极端子k，并且负极侧sbd的阳极端子a连接到负极侧输出端子6。正极侧mosfet和负极侧sbd之间的连接点11连接到相对应的绕组。

正极侧mosfet具有pn结所产生的寄生二极管7，寄生二极管7的阴极端子连接到正极侧输出端子5侧，寄生二极管7的阳极端子连接到负极侧输出端子6侧。因此，正极侧mosfet的寄生二极管7和负极侧sbd具有使电流从负极侧流到正极侧的整流功能。

<整流损耗的降低>

整流装置1包括控制电路8，该控制电路8对正极侧mosfet中的每一个进行导通截止驱动。在本实施方式中，正极侧mosfet中的每一个具备作为对mosfet进行导通截止驱动的控制电路8的ic(集成电路)。控制电路8连接到mosfet的漏极端子d和源极端子s，并检测漏极端子d和源极端子s的电压。控制电路8连接到mosfet的栅极端子g，并且当源极端子s的电压超过漏极端子d的电压时，控制电路8向栅极端子g输出导通信号，从而使mosfet导通。另一方面，当源极端子s的电压低于漏极端子d的电压时，控制电路8向栅极端子g输出截止信号以使mosfet截止。例如，控制电路8以从源极端子s的电压中减去漏极端子d的电压而获得的差电压超过预设的导通判定阈值的时刻为基准来设定mosfet的导通时刻，以差电压低于预设的截止判定阈值的时刻为基准来设定mosfet的截止时刻。

图2示出了任一相(例如，u相)的相电压波形。u相的相电压vu对应于连接到u相的绕组的连接点11u的电压，并且等于u相的正极侧mosfet的源极端子s的电压和u相的负极侧sbd的阴极端子k的电压。正极侧输出端子5的电压vb等于u相正极侧mosfet的漏极端子d的电压。负极侧输出端子6的电压vn等于u相的负极侧sbd的阳极端子a的电压。

如图2所示，在u相的相电压vu(源极端子s的电压)超过正极侧输出端子5的电压vb(漏极端子d的电压)的期间，使u相的正极侧mosfet导通。在本实施方式中，在超过的期间的两端，使u相的正极侧mosfet截止。

当mosfet导通时，源极端子s和漏极端子d导通，并且从源极端子s到漏极端子d的电压降变为通过将mosfet中的主要n型半导体的电阻乘以通电电流而获得的电压，并且例如在25℃、100a通电的条件下变为0.1v以下的电压降。另一方面，当mosfet截止时，从源极端子s到漏极端子d的电压降变为pn结所产生的寄生二极管7的正向电压降，例如，在25℃、100a通电的条件下变为0.7v左右的电压降。因此，通过在源极端子s的电压超过漏极端子d的电压的期间，使mosfet导通，从而能显著降低mosfet中的整流损耗。另外，整流损耗是通过将图2中用阴影所示的电压降乘以通电电流而获得的值的积分值。

另一方面，在u相的相电压vu(阴极端子k的电压)低于负极侧输出端子6的电压vn(阳极端子a的电压)的期间内，从阳极端子a到阴极端子k的电压降变为sbd的正向电压降，例如，在25℃、100a通电的条件下，变为0.6v左右的电压降，并且产生对应于0.6v的电压降的整流损耗。

如图3所示，与将sbd用于正极侧半导体元件和负极侧半导体元件双方的比较例相比，在将mosfet用于正极侧并且将sbd用于负极侧的本实施方式中，能将整流损耗降低35％，并且能提高车辆用发电装置10的发电效率。

<漏电流的降低>

如上所述，sbd中，在施加反向电压的情况下，与pn结的二极管相比，从阴极端子k流到阳极端子a的漏电流变大。此外，sbd的漏电流随着元件温度升高而变大。

图4中示出车辆用发电装置10处于停止过程中的整流装置1的漏电流。即使在车辆用发电装置10停止过程中，也会将蓄电装置101的电压施加于整流装置1。在将sbd使用于正极侧和负极侧双方的比较例中，对于各串联电路，从正极侧流到负极侧的漏电流随着元件温度升高而呈指数函数变大。例如，在120℃的元件温度下，产生几ma的漏电流。当漏电流变大时，元件的发热变大，因此，在比较例中，冷却机构等的热设计必须慎重进行，以避免发生热失控。

另一方面，在mosfet中，与sbd相比，pn结所产生的寄生二极管7的漏电流变小。因此，在正极侧使用mosfet并且在负极侧使用sbd的本实施方式中，在各个串联电路中，能利用正极侧mosfet对漏电流进行节流，并且即使元件温度升高，也抑制了流过各串联电路的漏电流的增加。例如，即使在120℃的元件温度下，也能将漏电流抑制到约0.1ma左右。因此，在本实施方式中，能消除热失控的可能性，并且能提高装置的可靠性。

<高压浪涌下对mosfet的保护>

当车辆用发电装置10发电时，例如，当由于正极侧输出端子5断开而使电负载102和蓄电装置101突然切断时，流过励磁绕组14的电流不会立即变为零，而是以励磁绕组14的时间常数衰减，因而在三相绕组9u、9v和9w中产生高压浪涌。

负极侧sbd的击穿电压低于正极侧mosfet的钳位电压。正极侧mosfet具有钳位电路，该钳位电路在从漏极端子d的电压减去源极端子s的电压而获得的漏极-源极差电压变为钳位电压以上时，通过使电流从漏极端子d流到源极端子s来防止漏极-源极差电压超过钳位电压。钳位电压被设定为低于寄生二极管7的击穿电压，使得mosfet不会由于寄生二极管7的击穿而发生故障。钳位电路的种类包括在漏极端子d和源极端子s之间设置有齐纳二极管的有源钳位电路、设置有反向并联连接到mosfet的齐纳二极管的雪崩钳位电路等。在本实施方式中，钳位电路内置在控制电路8(ic)中。

因此，当产生高压浪涌时，负极侧sbd在正极侧mosfet的钳位电路工作之前击穿。而且，能将三相绕组9u、9v和9w的端子电压固定于负极侧sbd的击穿电压，并且能防止过大的电压施加到正极侧mosfet。

用图5说明发生高压浪涌时的电流路径。如箭头所示，当u相绕组9u的相电压变得最大，并且超过u相负极侧sbd3u的击穿电压时，电流从u相绕组9u通过u相负极侧sbd3u流到负极侧电线，u相串联电路的连接点11u相对于负极侧电线的电位差被固定到sbd的击穿电压。另一方面，v相绕组9v的相电压变得低于负极侧电线，电流从负极侧电线通过v相的负极侧sbd3v流到v相绕组9v，v相串联电路的连接点11v相对于负极侧电线的电位差被固定为sbd的正向电压降的负值。w相绕组9w的相电压变得低于负极侧电线，电流从负极侧电线通过w相的负极侧sbd3v流到w相绕组9w，w相串联电路的连接点11w相对于负极侧电线的电位差被固定为sbd的正向电压降的负值。通过转子38的旋转，使相电压变为最大的相进行替换，并且各相的绕组和sbd的状态进行替换。

由此，通过负极侧的三个sbd，能防止各相的串联电路的连接点11u、11v和11w的电压超过sbd的击穿电压，并且能防止过大的电压施加到正极侧mosfet。此外，能通过负极侧的三个sbd消耗能量，来使高压浪涌衰减。此外，由于能量被负极侧的三个sbd均衡地消耗，因此能防止sbd的发热不均匀。因此，通过将正极侧设为mosfet并将负极侧设为sbd，能保护mosfet不受高压浪涌影响，并且能通过sbd的功耗有效地使高压浪涌衰减。

1-2.车辆用发电装置10的结构

接着，对车辆用发电装置10的结构进行说明。图6是在穿过旋转轴36的轴心的平面切断的车辆用发电装置10的剖视图。车辆用发电装置10包括固定到壳体34的定子39和配置在定子39的径向内侧并相对于壳体34可旋转地支承的转子38。转子38和定子39容纳在壳体34内。旋转轴36贯穿转子38的中心部，并且与转子38一体旋转。旋转轴36在定子39的轴方向的两侧分别通过轴承35相对于壳体34可旋转地支承。

以下，将与旋转轴36的轴心平行的轴方向的一侧(图6中的右侧)称为前侧，将轴方向的另一侧(图6中的左侧)称为后侧。壳体34包括前侧壳体32和后侧壳体33。前侧壳体32具有圆筒状外周壁和从外周壁的前侧端部向径向内侧延伸的圆板状侧壁，并且在侧壁的中心部处设置有贯通孔，该贯通孔供旋转轴36贯穿，并且固定轴承35。后侧壳体33具有圆筒状外周壁和从外周壁的后侧端部向径向内侧延伸的圆板状侧壁，并且在侧壁的中心部处设置有贯通孔，该贯通孔供旋转轴36贯穿，并且固定轴承35。前侧壳体32和后侧壳体33通过沿轴向方向延伸的螺栓连接。

旋转轴36的前侧的端部贯穿前侧壳体32的贯通孔并从前侧壳体32向前侧突出，并且在其突出部固定滑轮37。皮带架设在滑轮37和固定到发动机的曲柄轴的滑轮之间，并且发动机的旋转驱动力传递到旋转轴36。

旋转轴36的后侧的端部贯穿后侧壳体33的贯通孔，并从后侧壳体33向后侧突出，并且在其突出部设置有一对滑环40。一对滑环40连接到转子38的励磁绕组14。

转子38是伦德尔型(也称为爪极型)。转子38的励磁铁芯82包括圆筒状的中心部57、从中心部57的前侧端部延伸到中心部57的径向外侧的前侧爪部58、以及从中心部57的后侧端部延伸到中心部57的径向外侧的后侧爪部59。励磁绕组14的进行了绝缘处理的铜线同心状地卷绕在励磁铁芯82的中心部57的外周面上。前侧爪部58和后侧爪部59在周向上交替设置，并且成为彼此不同的磁极。例如，前侧爪部58和后侧爪部59分别设置有6个或8个。

定子39设置成隔开微小间隙地包围转子38，并且包括设置有槽的圆筒状的定子铁芯91、以及卷绕在定子铁芯91的槽上的三相绕组9u、9v、9w。三相绕组9u、9v和9w具有从定子铁芯91突出到前侧的前侧线圈端部43和从定子铁芯91突出到后侧的后侧线圈端部44。三相绕组9u、9v和9w的引线50贯穿后侧壳体33并延伸到后侧。

前侧壳体32和后侧壳体33在轴向方向上隔开间隔地设置。定子铁芯91被前侧壳体32的后侧开口端部和后侧壳体33的前侧开口端部从轴向两端夹持。

图7示出了用于说明后侧的冷却风的流动和各构件的配置的示意性的车辆用发电装置10的局部剖视图。如图6和图7所示，将具有多个叶片的前侧风扇41安装于励磁铁芯82的前侧端部，将具有多个叶片的后侧风扇42安装于励磁铁芯82的后侧端部，并且它们与转子38一体旋转。前侧风扇41和后侧风扇42分别向径向外侧送风，并冷却配置在径向外侧的前侧线圈端部43和后侧线圈端部44等。

在前侧风扇41的径向外侧的前侧壳体32的外周壁的部分和后侧风扇42的径向外侧的后侧壳体33的外周壁的部分上，分别沿周向分散地形成有多个排出口45。由前侧风扇41和后侧风扇42向径向外侧传送的空气通过前侧壳体32和后侧壳体33的排出口45排出到外部。

在前侧风扇41的前侧的前侧壳体32的侧壁的部分和后侧风扇42的后侧的后侧壳体33的侧壁的部分上，分别沿周向分散地形成有多个吸入口46。吸入到前侧风扇41的空气通过前侧壳体32的侧壁的吸入口46从前侧流到后侧。吸入到后侧风扇42的空气通过后侧壳体33的侧壁的吸入口46从后侧流到前侧。

整流装置1、一对电刷48、电刷架49和电压控制电路12等电路配置在旋转轴36的从后侧壳体33向后侧突出的后侧突出部的径向外侧的圆筒状空间中。一对电刷48在一对滑环40中的每一个上滑动，并且电刷架49容纳电刷48。如上所述，电压控制电路12控制通过电刷48和滑环40提供给励磁绕组14的电力。

圆筒状电路配置空间的径向外侧和后侧被保护盖27覆盖。保护盖27具有圆筒状外周壁和从外周壁的后侧端部向径向内侧延伸的圆板状的侧壁。用于在电压控制电路12和外部装置(未图示出)之间输入和输出信号的连接器20固定到保护盖27的外周部。

多个吸入口47沿周向和径向分散地形成在保护盖27的侧壁上。吸入到后侧壳体33的侧壁的吸入口46的空气通过保护盖27的侧壁的吸入口47从后侧流到前侧。由此，冷却风在保护盖27内能沿轴方向从后侧流到前侧，从而配置在保护盖27内的各电路被冷却。

<电路配置>

如上所述，负极侧sbd的整流损耗比正极侧mosfet更大，并且负极侧sbd的发热量比正极侧mosfet更大。如图7所示，负极侧sbd配置在比正极侧mosfet更靠冷却风的下游侧的位置。在本实施方式中，负极侧sbd配置在比正极侧mosfet更靠前侧的位置。与本实施方式相反，当将发热量较大的sbd配置在上游侧时，尽管能提高sbd的冷却，但是冷却风在上游侧被加热，下游侧的mosfet的冷却变差。在本实施方式中，由于将发热量较小的mosfet配置在上游侧，因此能良好地冷却上游侧mosfet，并能抑制上游侧的冷却风的温度升高，能抑制下游侧sbd的冷却变差。也就是说，在本实施方式的配置中，能提高整个sbd和mosfet的冷却效率。

负极侧sbd具有从负极侧到正极侧的正向电压降随着温度升高而减小的特性。在本实施方式中，由于将负极侧sbd配置在比正极侧mosfet更靠冷却风的下游侧的位置，因此与将负极侧sbd配置在比正极侧mosfet更靠冷却风的上游侧的位置的情况相比，能使sbd的温度更高。因此，能降低sbd的正向电压降，并且能降低sbd的整流损耗。另外，当sbd的温度变高时，sbd的漏电流变大，但是由于漏电流被正极侧mosfet节流，所以抑制了串联电路的漏电流的增加。

整流装置1包括正极侧散热器18a和负极侧散热器18b。所有正极侧mosfet固定于正极侧散热器18a。所有正极侧sbd固定于负极侧散热器18b。固定有sbd的负极侧散热器18b配置在比固定有mosfet的正极侧散热器18a更靠冷却风的下游侧(在本示例中，前侧)的位置。

根据这种结构，即使当通过散热器冷却sbd、mosfet时，也能同样地提高整个sbd和mosfet的冷却效率，并且能降低sbd的整流损耗。

为了构成图1的电路，整流装置1包括连接正极侧mosfet、负极侧sbd、三相绕组9u、9v、9w、正极侧输出端子5和负极侧输出端子5的电路板19。

图8示出了从后侧倾斜地观察固定有mosfet的正极侧散热器18a、固定有sbd的负极侧散热器18b和电路板19的局部立体图。图9示出了当将正极侧散热器18a、负极侧散热器18b和电路板19在轴方向上分解，并从后侧倾斜地观察时的分解局部立体图。

如图7、图8和图9所示，电路板19夹在冷却风的流动方向上的正极侧散热器18a和负极侧散热器18b之间。

所有正极侧mosfet配置在同一平面上，并且所有负极侧sbd配置在同一平面上。配置有全部正极侧mosfet的平面和配置有全部负极侧sbd的平面在冷却风的流动方向(在本示例中为轴方向)上错开。根据这种结构，能使配置在同一平面上的正极侧mosfet的温度均匀化，并且能使配置在同一平面上的负极侧sbd的温度均匀化。本实施方式中，配置有全部正极侧mosfet的平面和配置有全部负极侧sbd的平面在冷却风的流动方向(在本示例中为轴方向)上正交。因此，能使到各个mosfet和各个sbd的冷却风均匀，从而能使温度均匀。

在本实施方式中，在正极侧散热器18a的平板状的部分中形成沿冷却风的流动方向(在本示例中为轴方向)贯穿的圆柱状的贯通孔，并且圆柱状的mosfet封装通过压入配合嵌入到该贯通孔中。平板状的部分形成为圆弧板状以包围旋转轴36，并且三个贯通孔沿周向分散地形成。平行于流动方向的多个翅片60设置在圆弧板状的部分的内周部上，从而提高冷却性。

如图10的压入配合后的剖视图所示，mosfet封装包括铜制的圆柱状的基部54、平板状的mosfet芯片51、引线部55和环氧树脂56。如图11所示，漏极端子d设置在mosfet芯片51的一个面上，漏极端子d通过焊料接合到基部54的一个面上。漏极端子d经由基部54和正极侧散热器18a连接到正极侧输出端子5。如图12所示，源极端子s设置在mosfet芯片51的另一个面上，源极端子s通过焊料接合到引线部55。引线部55连接到电路板19，经由电路板19连接到负极侧sbd和绕组。此外，控制电路8(ic)内置在mosfet芯片51中。用环氧树脂56灌封基部54的一个面、mosfet芯片51和引线部55的连接部，成型为具有与基部54相同的横截面积的圆柱状。

在本实施方式中，电气检查用端子设置在源极端子s侧的面上，因此源极端子s的面积小于漏极端子d的面积。因此，热阻较小的漏极端子d连接到热质量(heatmass)较大的基部54和正极侧散热器18a，从而提高了散热性。此外，mosfet封装以使基部54位于上风侧(后侧)并且使引线部55位于下风侧(前侧)的方向进行配置。因此，能在最上游侧使冷却风吹到被传递有mosfet的发热的基部54，从而提高mosfet的冷却性能。

在负极侧散热器18b的平板状的部分中形成有沿冷却风的流动方向(在本示例中为轴方向)贯穿的圆柱状的贯通孔，圆柱状的sbd封装通过压入配合嵌入到该贯通孔中。平板状的部分形成为圆弧板状以包围旋转轴36，并且三个贯通孔沿周向分散地形成。平行于流动方向的多个翅片61设置在圆弧板状的部分的外周部和内周部上，从而提高冷却性。正极侧散热器18a的平板状的部分和负极侧散热器18b的平板状的部分配置成在流动方向(轴方向)上重叠，电路板19配置在两个平板状的部分之间。

与mosfet封装同样，sbd封装包括铜制的圆柱状的基部、平板状的sbd芯片、引线部和环氧树脂。阳极端子a设置在sbd芯片的一个面上，阳极端子a通过焊料接合到基部的一个面。阳极端子a经由基部和负极侧散热器18b连接到负极侧输出端子6。阴极端子k设置在sbd芯片的另一面上，并且阴极端子k通过焊料接合到引线部62。引线部62连接到电路板19，经由电路板19连接到正极侧mosfet和绕组。用环氧树脂56灌封基部的一个面、sbd芯片和引线部62的连接部，形成为具有与基部相同的横截面积的圆柱状。

如上所述，与将sbd用于正极侧半导体元件和负极侧半导体元件双方的比较例相比，将mosfet用于正极侧并且将sbd用于负极侧的本实施方式能将整流损耗降低35％。此外，如上所述，通过设计配置和结构，提高了各个半导体元件的冷却性。因此，能减小用于冷却各个半导体元件的散热器的大小。因此，能减小正极侧散热器18a和负极侧散热器18b的外径d1。例如，如图7和图6所示，正极侧散热器18a和负极侧散热器18b的外径d1能小于后侧壳体33的外周壁的内径d2(特别是设置有排出口45的外周壁的部分的内径)。通过减小散热器的外径d1，设置在保护盖27的后侧的侧壁上的吸入口47能配置在径向内侧。因此，能延长吸入口47和排出口45之间的距离，并且能使从排出口45排出的暖空气难以从吸入口47被重新吸入，从而提高冷却性。

此外，由于能降低整流损耗，因此能抑制在冷却整流装置1之后，吸入到后侧壳体33中的冷却风的温度升高。因此，提高了容纳在后侧壳体33中的后侧线圈端部44和后侧轴承35等的冷却性。因此，不仅能抑制整流装置1的温度升高，而且能抑制整个车辆用发电装置10的温度升高，能提高车辆用发电装置10的可靠性。当三相绕组9u、9v和9w的温度降低时，能增加发电电流，并且能使车辆用发电装置10输出变高。

2.实施方式2

接下来，说明实施方式2的整流装置1和车辆用发电装置10。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。在本实施方式中，如图13的电路图所示，与实施方式1的不同之处在于，对于全部3组，正极侧半导体元件2为sbd，对于全部3组，负极侧半导体元件3为mosfet。

在各相的串联电路中，正极侧sbd的阴极端子k连接到正极侧输出端子5，正极侧sbd的阳极端子a连接到负极侧mosfet的漏极端子d，并且负极侧mosfet的源极端子s连接到负极侧输出端子6。正极侧sbd和负极侧mosfet之间的连接点11连接到相对应的绕组。

负极侧mosfet中的每一个包括作为与实施方式1相同的控制电路8的ic，并且对mosfet进行导通截止驱动。图14示出了任一相(例如，u相)的相电压波形。在负极侧输出端子6的电压vn(源极端子s的电压)超过u相的相电压vu(漏极端子d的电压)的期间，使u相的正极侧mosfet导通。在本实施方式中，在超过的期间的两端，使u相的正极侧mosfet截止。

与实施方式1的图2相同，当mosfet导通时，从源极端子s到漏极端子d的电压降变为0.1v以下的电压降。另一方面，在正极侧输出端子6的电压vb(阴极端子k的电压)低于u相的相电压vu(阳极端子a的电压)的期间中，从阳极端子a到阴极端子k的电压降变为sbd的正向电压降的0.6v左右的电压降。

因此，与实施方式1同样地，与将sbd用于正极侧半导体元件和负极侧半导体元件双方的比较例相比，在将sbd用于正极侧并且将mosfet用于负极侧的本实施方式中，也能将整流损耗降低35％，并且能提高车辆用发电装置10的发电效率。

此外，在各个串联电路中，能通过负极侧mosfet对漏电流进行节流，并且即使元件温度升高，也能抑制流过各个串联电路的漏电流的增加。

在本实施方式中，正极侧sbd的击穿电压低于负极侧mosfet的钳位电压。当在发电中由于正极侧输出端子5断开等而发生高压浪涌时，正极侧sbd在负极侧mosfet的钳位电路动作之前击穿。与实施方式1同样，能将三相绕组9u、9v和9w的端子电压固定于正极侧sbd的击穿电压，并且能防止过大的电压施加到负极侧mosfet。能保护mosfet免受高压浪涌的影响，并能通过sbd的功耗有效地使高压浪涌衰减。

在本实施方式中，如图15所示，正极侧sbd配置在比负极侧mosfet更靠冷却风的下游侧的位置。固定有sbd的正极侧散热器18a配置在比固定有mosfet的负极侧散热器18b更靠冷却风的下游侧(在本示例中，前侧)的位置。因此，能提高整个sbd和mosfet的冷却效率，并且能通过升高sbd的温度来降低sbd的正向电压降，并且能降低sbd的整流损耗。

电路板19夹在冷却风的流动方向上的正极侧散热器18a和负极侧散热器18b之间。所有负极侧mosfet配置在同一平面上，并且所有正极侧sbd配置在同一平面上。配置有全部负极侧mosfet的平面和配置有全部负极侧sbd的平面在冷却风的流动方向(在本示例中为轴方向)上错开。

此外，与实施方式1同样，在各个散热器18a、18b中形成有贯通孔，并且通过压入配合将mosfet封装和sbd封装嵌入到各个贯通孔。mosfet封装和sbd封装以与实施方式1相同的方式构成。此外，mosfet封装以使基部54位于上风侧(后侧)并且使引线部55位于下风侧(前侧)的方向进行配置。由于固定有mosfet的负极侧散热器18b配置在比固定有sbd的正极侧散热器18a更靠上游侧的位置，因此能在最上游侧将冷却风吹到传递有mosfet的发热的基部54，从而提高了mosfet的冷却性。此外，使正极侧散热器18a和负极侧散热器18b的外径小于后侧壳体33的外周壁的内径(特别是设置有排出口45的外周壁的部分的内径)。

3.实施方式3

接下来，说明实施方式3的整流装置1和车辆用发电装置10。对与上述实施方式1或2相同的结构部分省略说明。在实施方式1和2中，在25℃、100a通电的条件下，sbd的正向电压降为0.6v左右。在本实施方式中，使用在25℃、100a通电的条件下，sbd的正向电压降为低于0.6v的电压，例如0.3v至0.4v的超低正向电压降的sbd。

当使sbd的正向电压降低于0.6v时，存在漏电流变大的问题。在正极侧半导体元件和负极侧半导体元件双方都使用sbd的情况下，由于担心因漏电流引起的热失控，在不使用漏电流控制电路等特殊电路的情况下，难以采用正向电压降低于0.6v的sbd。

然而，在本实施方式中，由于能通过正极侧mosfet或负极侧mosfet来对漏电流进行节流，所以即使使用正向电压降低于0.6v的sbd，也能抑制整个串联电路的漏电流的增加。通过在正极侧或负极侧设置mosfet，能解决sbd的正向电压降的降低与漏电流的增加之间的权衡。

由于sbd的正向电压降能降低到0.6v以下，因此与实施方式1、2相比，能进一步降低整流损耗。此外，由于能抑制由sbd的正向电压降引起的电压降，因此整流装置1的输出增加。因此，能获得具有高效率和高输出的整流装置1。

为了改善sbd的正向电压降的降低和漏电流的增加之间的权衡，在sbd的内部结构中，将排列在保护环部的内侧的p层的形状制成条状或点状等，并且开发sbd需要花费工时，sbd的成本也增加了。在本实施方式中，能减少该sbd的开发工时，并且不需要使用昂贵的sbd。

[其他实施方式]

最后，说明本申请的其他实施方式。另外，以下说明的各实施方式的结构不限于各自单独应用的结构，只要不产生矛盾，也可以与其他实施方式的结构组合应用。

(1)在上述实施方式1中，以对于全部3组，负极侧半导体元件3都为sbd的情况为例进行了说明；在实施方式2中，以对于全部3组，正极侧半导体元件2都为sbd的情况为例进行了说明。然而，本申请的实施方式不限于此。即，在实施方式1的情况下，对于三组中的至少一组，负极侧半导体元件3可以是sbd，例如，对于三组中的一组或者两组，负极侧半导体元件3可以是sbd。另外，并非sbd的剩余的负极侧半导体元件3可以是与正极侧mosfet同样的mosfet，或者可以是采用pn结的二极管。在实施方式2的情况下，对于三组中的至少一组，正极侧半导体元件2可以是sbd，例如，对于三组中的一组或者两组，正极侧半导体元件2可以是sbd。另外，并非sbd的剩余的正极侧半导体元件2可以是与负极侧mosfet同样的mosfet，或者可以是采用pn结的二极管。

(2)在上述各实施方式中，以设置有三组串联电路，设置有三相绕组9u、9v和9w作为交流电源，并且设为三相全波整流电路的情况为例进行说明。然而，本申请的实施方式不限于此。也就是说，可以设置两组以上串联电路。例如，作为交流电源可以设置两组三相绕组并且设置六组串联电路；作为交流电源也可以设置五相绕组并且设置五组串联电路；也可以将交流电源设为单相商用交流电源等，并且作为单相全波整流电路设置两组串联电路。

(3)在上述各个实施方式中，以整流装置1设置在车辆用发电装置10中的情况为例进行说明。然而，本申请的实施方式不限于此。也就是说，整流装置1可以用于车辆用发电装置10以外的装置。例如，整流装置1可以用于风力、水力等发电装置，并且可以用于将商用交流电源转换为直流电源的转换装置。

(4)在上述各实施方式中，以将肖特基势垒二极管sbd用作为特定二极管的情况为例进行说明。然而，本申请的实施方式不限于此。也就是说，可以将漏极端子和栅极端子短路的mosfet即mos二极管用作为特定二极管。mos二极管的漏极端子连接到正极侧，mos二极管的源极端子连接到负极侧。mos二极管的从源极端子到漏极端子的正向电压降变得大于通常的mosfet导通时的电压降，并且变得等于sbd的正向电压降。mos二极管的从漏极端子到源极端子的漏电流变得等于通常的mosfet的漏电流，并且变得小于sbd的漏电流。因此，即使将mos二极管用作为特定二极管，也能降低整流损耗，并且能降低漏电流。由于mos二极管不需要控制电路8和钳位电路，因此它比具备有控制电路8和钳位电路的mosfet更廉价。作为sbd，可以使用结势垒肖特基二极管等各种sbd。

(5)在上述实施方式1、2中，以sbd的正向电压降在25℃、100a通电的条件下为0.6v左右的情况为例进行了说明，在实施方式3中，以sbd的正向电压降在25℃、100a通电的条件下为0.3v至0.4v左右的情况为例进行了说明。然而，在25℃、100a通电的条件下，sbd的正向电压降可以是例如0.3v至0.65v的范围内的电压。

(6)在上述各实施方式中，以每个mosfet包括作为控制电路8的ic的情况为例进行了说明。然而，本申请的实施方式不限于此。也就是说，作为控制电路8，可以对所有mosfet设置1个控制电路，对于各mosfet，当源极端子s的电压超过漏极端子d的电压时，1个控制电路可以向栅极端子g输出导通信号以导通mosfet。

(7)在上述各实施方式中，以下面的情况为例进行说明：在正极侧散热器和负极侧散热器中形成沿冷却风的流动方向(轴方向)贯穿的圆柱状的贯通孔，并且通过压入配合将圆柱状的mosfet封装和圆柱状的sbd封装嵌入到贯通孔中。然而，本申请的实施方式不限于此。即，如图16的局部立体图所示，在正极侧散热器和负极侧散热器中形成沿冷却风的流动方向(轴方向)贯穿的长方体状的贯通孔，并且长方体状的mosfet封装和长方体状的sbd封装可以通过压入配合嵌入到贯通孔中。

(8)用于mosfet和特定二极管的焊料可以是含铅焊料，也可以是无铅焊料。由于降低了因整流装置1的整流损耗引起的发热，提高了冷却性，因此即使使用无铅焊料，也能抑制热劣化的发生。

虽然本申请记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。由此，可以认为未示例的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，假设包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

1整流装置，2正极侧半导体元件，3负极侧半导体元件，5正极侧输出端子，6负极侧输出端子，8控制电路，10车辆用发电装置，11串联连接的连接点，18a正极侧散热器，18b负极侧散热器，19电路板，34壳体，sbd肖特基势垒二极管。