CN108885928A

CN108885928A - 电阻器

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Publication number: CN108885928A
Application number: CN201780014516.3A
Authority: CN
Inventors: 宫川正树; 宫下恭平; 坂井启志
Original assignee: OKIAKA CO Ltd
Current assignee: OKIAKA CO Ltd
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: US10446297B2; CN108885928B; JP2021101463A; WO2017154547A1; US20190096549A1; JP2017162948A; DE112017001208T5

Abstract

在功率电阻器10中，将一对线束电线7a、7b的一端连接于电阻基板21，将该线束电线7a、7b的相反侧，贯穿由绝缘性树脂形成的外装材料3并延伸至外部。而且，在线束电线7a、7b的规定部位处设置压接端子23a、23b，该压接端子23a、23b作为对线束电线的包覆材料和作为外装材料3的绝缘性树脂的亲和性进行增强并保持密合状态的结构。根据如此结构，能够提供一种适于车载环境的薄型以及小型的功率电阻器。

Description

电阻器

技术领域

本发明涉及一种散热型的功率电阻器(大功率用电阻器)，特别涉及适于车载用途的电阻器。

背景技术

以往在电源电路、功率转换等的高电压·大电流的电路中，使用将绕线型或氧化金属覆膜的电阻单元放入陶瓷制成的壳体中，并且用硅系树脂(水泥)进行密封的水泥电阻器，或使用在由磁器制成的绕线架上卷绕电阻线并用珐琅进行覆盖的珐琅电阻器等。特别是在混合动力电动车(HEV)等车辆的功率转换装置中，由于用于消耗掉平滑电容器的电荷的放电阻器是大功率用电阻器，因此使用体积大的水泥电阻器。

另外，还开发了设计成能够在安装于散热器的状态下安装于印刷基板的功率电阻器(例如专利文件1)。该专利文件1公开的电阻器，从细长形状的合成树脂主体10的底部突出的金属端子(引线)21、22的一部分埋入树脂主体内，从树脂主体露出到外部的部分呈直线状延伸，并且具有顶端附近的宽度比主体侧的宽度幅更窄的形状，以能够安装于印刷基板。

另一方面，专利文件2中，作为将包覆电线取出到外部的加热用、防冻用的固定电阻器，公开了用绝缘材料覆盖陶瓷基板的电路形成表面，将包覆电线从该绝缘包覆部取出到外部的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-226106号公报(特许第2904654号)

专利文献2：日本特开平3-29288号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

上述的水泥电阻器等，由于外形尺寸大，并且来自电阻器的产热对周围的电路产生影响，因此特别是在用作空间受限的车载环境下的大功率放电电阻器的情况下，存在难以物理上远离其他的部件进行装设，其装设场所也受到限制的问题。

另外，专利文件1中公开的电阻器的安装场所限于印刷基板上，其金属端子(引线)，具有即使施加了外力也不会容易地弯折的形状和结构，因此难以将配线布线到印刷基板以外的其他场所。因此，在没有将端子插入印刷基板的孔(通孔)中，而是将另行准备的导线的一端通过钎焊等连接于端子的情况下，无法确保连接部分的电·机械上的可靠性、安全性，特别是在机械震动多的车载环境下，存在容易发生断线、短路等故障的问题。

另一方面，未设想安装至印刷基板的专利文件2的固定电阻器具有仅仅将包覆电线从绝缘包覆部取出至外部的结构，以便安装于作为加热、防冻对象的管等上。但是，为了提高电阻器的机械强度，采用如下结构：在电路的形成表面上装设由陶瓷等形成的增强框对绝缘材料进行密封，进一步，通过设置在增强框的侧壁上的凹部和陶瓷基板固定包覆电线，提高电极与包覆电线的接合强度。因此，不仅电阻器大型化，还产生了伴随结构的复杂化的成本升高的问题。

本发明鉴于上述技术问题而提出，其目的在于提供一种适于车载环境的薄型以及小型的功率电阻器。

解决技术问题的方法

为了实现上述目的，作为解决上述技术问题的一方式，具备如下结构。即，本发明的电阻器，具备：在绝缘基板上形成一对电极和与这一对电极相连接的电阻体而得到的电阻基板；至少覆盖所述电阻基板的上表面和侧面的绝缘性的外装材料；一对包覆电线，它们的一端部分别与所述一对电极相连接，并且贯穿所述外装材料延伸至外部，在所述一对包覆电线的规定部位，设置有保持该一对包覆电线的包覆物与所述外装材料的密合状态的结构。

例如特征在于，所述保持密合状态的结构，是在所述规定部位处将所述一对包覆电线分别插入其中并且从周围方向加压而安装于该规定部位的、具有朝向周向的突起的管状部件。另外，例如特征在于，所述保持密合状态的结构，由在所述规定部位处在所述一对包覆电线各自的包覆表面上形成的凹部形成。另外，其特征在于，所述规定部位，是所述一对包覆电线的被所述外装材料覆盖的部分与露出到该外装材料的外部的部分的边界部分，或者被所述外装材料覆盖的部分。进一步，例如特征在于，所述一对包覆电线，朝向所述外装材料的外部的同一方向延伸，并且是另一端部压接有连接用端子的线束电线。

发明的效果

根据本发明，提供一种电阻器，其是具有使得一对包覆电线贯穿外装材料并且延伸至外部的结构的电阻器，能够实现薄化、小型化，并且保持包覆电线的包覆材料与外装材料的密合性。

附图说明

图1是本实施方式例的功率电阻器的外观立体图，图1(a)是从正面侧观察功率电阻器时的外观立体图，图1(b)是背面侧观察时的外观立体图。

图2是示出本实施方式例的功率电阻器的内部结构的透视图。

图3是对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构例1进行说明的图。

图4是本实施方式例的功率电阻器的安装结构例1中的压接端子的外观立体图。

图5是对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构例2进行说明的图。

图6是线束电线上形成有安装结构例2的凹部的部分的放大图，图6(a)是示出从电线的周向均匀地施加力形成凹部的例子的图，图6(b)是示出从电线的左右或者上下方向施加外力而在规定部位形成凹部的例子的图。

图7是用于对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构例3进行说明的图。

图8是示意性地示出将本实施方式例的功率电阻器装设在HEV的PCU上的状态的图。

图9是以时间序列示出本实施方式例的电阻器的制造步骤的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式例。图1是本实施方式例的功率电阻器的外观立体图，图1(a)是从正面侧观察功率电阻器时的外观立体图，图1(b)是从背面侧观察时的外观立体图。另外，图2是示出本实施方式例的功率电阻器的内部结构的透视图。

本实施方式例的功率电阻器1具有如下结构：电阻基板21具备在由氧化铝等形成的长方体形状的绝缘基板15的表面上形成的一对电极17a、17b和在这些电极之间形成的电阻体13，在该电阻基板21上，一对线束电线(harness wire)7a、7b的一端部8a、8b通过钎焊等与电极17a、17b相连接、另一侧端侧露出到功率电阻器的主体部3(也称作外装、模塑树脂部、外装树脂部。)的外部。绝缘基板15，由于将氧化铝等的厚度变薄使热阻抗降低，因此可维持应对大功率的功率电阻器的散热性能。

电阻基板21，除其下表面侧以外被环氧树脂等绝缘性树脂(模塑树脂)覆盖。因此，绝缘基板15的背面成为如下结构：如图1(b)所示露出到电阻器主体部3的外部，并通过在下文描述的外部设备的壳体等上安装功率电阻器1，从而将电阻基板21的电阻体13中产生的热传递至装设对象的壳体能够进行散热。需要说明的是，电阻器主体部3的外形，例如与通用封装(TO-247)同等的大小。

电极17a、17b例如由银系或者银钯系的金属材料形成，在为银钯系的材料的情况下优选富含钯。另外，电阻体13，例如是由氧化钌系的材料形成的厚膜电阻体，通过丝网印刷等形成。

线束电线7a、7b，用绝缘树脂覆盖金属导体的芯线因而可确保绝缘性，由容纳于电阻器主体部3的部分(被外装树脂覆盖的部分)和露出到电阻器主体部3的外部的部分形成。因此，在装设了功率电阻器后即使线束电线接触了其他的金属部分，也不会引起短路等。进一步，在线束电线7a、7b的露出到电阻器主体部3的外部的顶端，通过铆接等压接有圆型端子(环形接线柱)9a、9b，该圆型端子(环形接线柱)9a、9b用于通过螺栓等将线束电线7a、7b连接、固定于其他的电气部件。线束电线7a、7b的该露出部分的长度L，例如根据功率电阻器1的装设场所等使用状況准备多种长度。

在电阻器主体部3中，在与电阻基板21所位于的一侧相反的一侧的端部附近，形成有贯穿电阻器主体部3的正面和背面之间的安装孔5。该安装孔5，是如下文描述的将功率电阻器1安装于散热器、其他设备的壳体部等上时用于螺栓的贯通孔。

接着，对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构进行详细说明。作为构成功率电阻器1的线束电线7a、7b的覆盖部的包覆材料，例如在使用铁氟龙树脂(“铁氟龙”是注册商标)的情况下，在线束电线7a、7b中的被电阻器主体部3的绝缘性树脂(模塑树脂)覆盖的部分，存在作为线束电线的包覆材料的铁氟龙树脂与作为主体部3的绝缘性树脂的环氧树脂的相容性不良的问题。既，由于这些树脂彼此的密合性、接合性不良，线束电线对来自外部的拉力的耐抗性变弱，例如会产生电线从电阻器主体脱离(脱开)的问题。

因此，本实施方式例的功率电阻器，具有在下文说明的线束电线的安装结构，作为保持线束电线的包覆材料与电阻器主体部的绝缘性树脂之间的密合状态的一结构。

＜安装结构例1＞

图3是用于对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构例1进行说明的图。在安装结构例1中，在与功率电阻器10的电极17a、17b连接的线束电线7a、7b的规定部位，例如，在电阻器主体部3中位于被绝缘性树脂覆盖的部分与露出到绝缘性树脂的外部的部分的边界部的部分处，安装压接端子23a、23b。

更详细地，在线束电线7a、7b上安装压接端子23a、23b的位置选用如下位置：压接端子23a、23b的长度方向的上半部分被对连接有线束电线7a、7b的电阻基板21的整体进行覆盖的绝缘性树脂覆盖，长度方向的下半部分成为露出到绝缘性树脂的外部的位置。

图4是压接端子23a、23b的外观立体图。压接端子23a、23b，例如是与环氧树脂等模塑树脂的相容性良好的树脂制成的、或者铝等金属制成的端子，是具有导管部36和突起部35的全长F例如为3～4mm的管状的部件，该导管部36中形成有具有与线束电线7a、7b的直径d1大致相同的直径d2的贯通孔31，该突起部35形成在导管部36的一端部的周向上。

在将压接端子23a、23b安装于线束电线7a、7b时，将如图4所示除去了顶端部分(一端部8a、8b)的包覆物的线束电线7a、7b插入贯通孔31中，在线束电线7a、7b的顶端与突起部35相比突出规定长度的状态下，对导管部36施加例如来自如图4所示的A～D的4个方向(或者来自A和C这2个方向、或来自B和D这2个方向)的外力，沿轴向将压接端子23a、23b压扁而压接在线束电线7a、7b上。

如此，通过在线束电线7a、7b中的被功率电阻器的主体部的绝缘性树脂覆盖的部分与露出到该绝缘性树脂的外部的部分的边界部处安装压接端子23a、23b，能够确保线束电线的包覆材料与功率电阻器主体部的绝缘性树脂的密合状态。另外，压接端子23a、23b与设置在其端部的突起部35一起，吸收来自外部的拉力导致的应力，因此即使拉力作用于线束电线，线束电线也不会从功率电阻器的主体部脱开。进一步，通过确保密合状态，能够提高耐湿性等耐气候性。

＜安装结构例2＞

图5是用于对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构例2进行说明的图。在安装结构例2中，在线束电线7a、7b中的从功率电阻器20的主体部3的绝缘性树脂伸出的部分(被绝缘性树脂覆盖的部分，与露出到绝缘性树脂的外部的部分的边界部)的表面，形成有凹部33a、33b。

在线束电线7a、7b的包覆物上施加来自外侧的一定的力(例如来自外侧的铆接等的力)，使该部分的包覆物凹陷，从而形成凹部33a、33b。此时施加的外力，是线束电线7a、7b的凹陷部分不会因覆盖材的弹性而恢复原状，并且，不会给线束电线的芯线造成损伤的程度的力。

图6是线束电线上形成有上文所述的凹部的部分的放大图。图6(a)是自周向均匀地对线束电线7a、7b的规定部分施加力，进而形成凹部35的例子，由此形成围绕线束电线的包覆物的周向地凹陷的凹部35。另外，图6(b)是自左右或上下的2个方向对线束电线7a、7b的规定部分施加外力，使得线束电线的包覆物的对置的部位凹陷，从而形成凹部41a、41b的例子。

如安装结构例2所示，由于在线束电线的包覆物中的从功率电阻器主体部的绝缘性树脂伸出的部分处形成凹部，因而当用环氧树脂等绝缘性树脂(模塑树脂)覆盖电阻基板时，模塑树脂会进入该凹部，因此线束电线的包覆材料与功率电阻器主体部的绝缘性树脂的接合性、密合性改善，在线束电线中能够确保对来自外部的拉扯的强度。

＜安装结构例3＞

图7是用于对本实施方式例的功率电阻器中的线束电线的安装结构例3进行说明的图。这里，在功率电阻器30的电阻基板21中，在线束电线7a、7b的顶端部分安装金属制成的压接端子99a、99b，通过这些压接端子对与线束电线的顶端部8a、8b邻接的边界部分的包覆物97a，97b进行铆接，并且部分地覆盖顶端部8a、8b。然后，通过钎焊或者焊接，将这些部分地被覆盖的部位98a、98b与电极17a、17b接合。由此，即使从外部向线束电线施加拉力，在线束电线与电极之间，也能够确保抵抗该应力的强固的连接可靠性。

＜其他安装结构例＞

虽然在如图6(a)所示的例子中，在线束电线的包覆物的周向的1个部位处形成凹部，在如图6(b)所示的例子中，通过使得线束电线的包覆物的对置的2个部位凹陷从而形成凹部，但是形成的凹部的个数不限与此。例如，也可以在线束电线中的被绝缘性树脂覆盖的部分的多个部位，形成与图6(a)的凹部35相同形状的凹部。另外，在线束电线中的被绝缘性树脂覆盖的部分中，也可以进一步增加与图6(b)的凹部41a、41b相同形状的凹部的形成部位。

进一步，在线束电线的上述部位形成多个凹部的情况下，也可以在同一线束电线的包覆物上混用如图6(a)所示的凹部35和图6(b)的凹部41a、41b。另外，虽然在上述的安装结构例1中，在电阻器主体部3中在被绝缘性树脂覆盖的部分与露出到绝缘性树脂的外部的部分的边界部安装压接端子23a、23b，但不限于此，例如，压接端子23a、23b整体被绝缘性树脂覆盖也可以。进一步，虽然在上述的安装结构例2中，在线束电线中的从功率电阻器主体部的绝缘性树脂伸出的部分处形成凹部，但凹部的位置不限于此。例如，线束电线的包覆物上形成的凹部，均选用被绝缘性树脂覆盖的位置也可以。

另一方面，虽然省略了图示，但是通过在线束电线中的功率电阻器主体部的被绝缘性树脂覆盖的部分，蛇行弯曲地配置线束电线，使得线束电线在绝缘性树脂内具有多个弯曲部，所以由此赋予线束电线以强度，用于对来自外部的拉扯防止电线脱开等。

本实施方式例的功率电阻器，例如是额定功率为100W左右的大功率用电阻器，能够用作持续放电电阻，该持续放电电阻在混合动力电动车(HEV)的功率控制单元(PCU)中，缓慢地消耗作为平滑用、电压稳定化用而装设的电容器的电荷。例如图8是示意性地示出了将本实施方式例的功率电阻器装设在HEV的PCU上的一个例子。在图8中，功率控制单元(PCU)70的壳体71的内部容纳有平滑电容器73，功率电阻器75用螺栓固定于壳体71。功率电阻器75被固定成作为其散热面的绝缘基板的背面与壳体71密合。

这里，通过将安装于功率电阻器75的线束电线77a、77b的顶端的环形接线柱螺栓固定于平滑电容器73的连接用端子74a、74b，从而将功率电阻器75与平滑电容器73电连接。功率电阻器75作为放电电阻发挥作用，因此平滑电容器73中存储的电荷被持续放电，由此能够使得在功率电阻器75中产生的热，逸散至作为装设对象的壳体71。

接着，说明本实施方式例的电阻器的制造步骤。图9是以时间序列示出本实施方式例的电阻器的制造步骤的流程图。在最初的步骤S11中，准备电阻器的绝缘基板。这里，准备电绝缘性以及热传导性优良的，例如由氧化铝基板等形成的用于切取成多个的大尺寸的绝缘基板。接着在步骤S13中，在绝缘基板的正面和背面，分别形成一次分割用槽和二次分割用槽作为基板分割用槽。

在步骤S15中，例如将电阻体膏体丝网印刷成矩形，并进行烧结，从而形成电阻体。接着在步骤S17中，以夹着在上述步骤S15中形成的电阻体的方式，丝网印刷一对电极，并进行烧结。作为电极材料，如上所述使用银(Ag)系、银-钯(Ag-Pd)系的电极膏体。然后，在步骤S19中形成绝缘性的保护膜。虽然在这里省略了其图示，但例如以覆盖电阻体的上表面整体，并且在一对电极上露出下文描述的与线束电线接合的接合部的方式，印刷玻璃形成保护膜。

在步骤S21中，将已预先沿基板的一个方向设置的槽作为分割线进行1次分割，将基板分割成短条状。接着在步骤S23中，沿着已预先沿与上述一个方向正交的方向设置的槽，将如上述那样被分割成短条状的基板进行2次分割，将电阻器分割成单片。

在步骤S25中，准备在一端安装有环形接线柱，将另一端的包覆物除去规定长度(在图2等中用符号8a、8b标记的部分)，进一步，实施了上述的安装结构例1或2的线束电线，将除去了包覆物的另一端通过钎焊或焊接接合于电极上的接合部。然后，在最后的步骤S27中进行模塑成型，通过环氧树脂等绝缘性树脂将电阻基板的上表面侧和侧面侧全部覆盖，仅仅露出下表面侧，同时形成上述的固定螺栓用的贯通孔。

需要说明的是，虽然在上述的例子中先形成电阻体后形成电极，但是也可以先形成电极后形成电阻体。另外，在形成电阻体后的步骤中，例如，也可以测量电极间的电阻值，基于该值通过激光束、喷砂等在电阻体的图案上形成切口，从而进行电阻体的电阻值调节(微调)。

如上文说明的，本实施方式例的功率电阻器，采用在配置于电阻基板的电极上连接一对线束电线的一端，该电阻基板被由绝缘性树脂形成的外装材料覆盖，并且使该线束电线贯穿外装材料延伸至外部的结构，并在线束电线的规定部位处设置增强线束电线的包覆材料与作为外装材料的绝缘性树脂的亲和性并且保持密合状态的结构，从而即使在线束电线上施加外力，也能够可靠地防止线束电线松弛、脱离外装材料。

另外，作为保持上文所述的密合状态的结构，采用在线束电线中的露出到绝缘性树脂的外部的边界部分处铆接安装与线束电线的直径大致相同直径的压接端子的结构，或者在线束电线的该边界部分的表面上形成凹部的结构。由此，能够在功率电阻器的厚度以及外形不会变大的功率电阻器主体部的部分范围内，实现这些树脂间的密合状态的增强，因此在维持散热性能的状态下获得与大功率对应的功率电阻器的薄化、小型化成为可能，尤其是适用于车载用途变得容易。

进一步，由于采用了通过从功率电阻器的外装材料延伸至外部、并且被绝缘性树脂覆盖的自如地弯曲的线束电线，确保与电阻器外部的电连接的结构，因此不仅不需要用来与功率电阻器的装设对象的金属壳体绝缘的目的的结构，还可避免在从电阻器到其装设对象的路径上介入的障碍物，并且能够实现与装设对象的电路结构相配合的配线的布线，还一并能够确保对散热的电阻器的装设场所进行选择的自由度。

附图标记说明

1，10，20，30，75 功率电阻器

3 电阻器主体部

5 安装孔

7a，7b，77a，77b 线束电线

8a，8b 线束电线的除去包覆物的顶端部

9a，9b 圆型端子(环形接线柱)

13 电阻体

15 绝缘基板

17a，17b 电极

21 电阻基板

23a，23b，99a，99b 压接端子

31 贯通孔

33a，33b，41a，41b 凹部

35 突起部

36 导管部

Claims

1.一种电阻器，其特征在于，具备：

在绝缘基板上形成一对电极和与这一对电极相连接的电阻体而得到的电阻基板；

至少覆盖所述电阻基板的上表面和侧面的绝缘性的外装材料；

一对包覆电线，它们的一端部与所述一对电极分别相连接，并且贯穿所述外装材料延伸至外部，

在所述一对包覆电线的规定部位，设置有保持该一对包覆电线的包覆物与所述外装材料的密合状态的结构。

2.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于，

所述保持密合状态的结构，是在所述规定部位处将所述一对包覆电线分别插入其中并且从周围方向加压而安装于该规定部位的、具有朝向周向的突起的管状部件。

3.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于，

所述保持密合状态的结构，由在所述规定部位处在所述一对包覆电线各自的包覆表面上形成的凹部形成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电阻器，其特征在于，

所述规定部位，是所述一对包覆电线的被所述外装材料覆盖的部分与露出到该外装材料的外部的部分的边界部分，或者被所述外装材料覆盖的部分。

5.如权利要求1至3中任一项所述的电阻器，其特征在于，

所述一对包覆电线，朝向所述外装材料的外部的同一方向延伸，并且是另一端部压接有连接用端子的线束电线。