CN109074924B - 电阻器的制造方法、电阻器及相应的制造设备 - Google Patents

Abstract

一种电阻器(1)、特别是低电阻的电流测量电阻器的制造方法，所述方法包括下述步骤：提供用于电阻器(1)的板状的基础部件(9)，其中，所述基础部件(9)具有一定的厚度以及电气部件特性(R)、特别是基础部件的电阻的对应于厚度的一定的值；以一定的轧制度(AG)轧制基础部件(9)，其中，基础部件(9)的厚度根据轧制度(AG)而减小，部件特性(R)的值相应地发生变化；在轧制的基础部件(9)上测量与厚度相关的电气部件特性(R)；以及特别是在电气部件特性(R)作为受控变量且轧制度(AG)作为控制变量的闭环控制系统的情况下，根据测量的电气部件特性(R)调整轧制度(AG)。此外，本发明包括相应地制造的电阻器和相应的制造设备。

Description

电阻器的制造方法、电阻器及相应的制造设备

技术领域

本发明涉及一种电阻器、特别是低电阻的电流测量电阻器的制造方法。此外，本发明包括相应地制造的电阻器。最后，本发明还包括用于执行根据本发明的制造方法的制造设备。

背景技术

从EP 0605800 A1中已知低电阻的电流测量电阻器，其可根据众所周知的四线技术用于电流测量。待测量的电流传导通过低电阻的电流测量电阻器，由此测量电流测量电阻器两端的电压降。根据欧姆定律，在此测量的电压降对应于待测量的电流。

此外，从EP 0605800 A1中已知这种低电阻的电流测量电阻器的制造方法。导体材料(例如，铜)或电阻器材料(例如，

)制成的三个材料带沿材料带的纵向边缘焊接在一起，以形成复合材料带，电阻器材料制成的材料带位于中间。然后从复合材料带分离出电流测量电阻器，这可通过例如冲压来完成，由此，横向于带的纵向方向分离复合材料带。在从复合材料带分离出各个电流测量电阻器之前，可对复合材料带进行轧制，使复合材料带由于厚度减小而变得更长且更宽，而不会损失机械和电气特性。在从复合材料带分离出各个电流测量电阻器之后，必须调整期望的电阻值，例如通过在电阻器元件中形成调整切口。

这种众所周知的制造方法的缺点在于，必须在电阻器元件中进行调整切割以设定期望的电阻值，因为分离后的各个电流测量电阻器在电阻值方面的准确度不够。

从US 2014/0059838 A1已知一种金属膜电阻器的制造方法，其中从材料带分离出各个金属膜电阻器。在此可测量分离的金属层电阻器的电阻值。根据分离的金属层电阻器的测量的电阻值，然后可以调整切割宽度以设定分离的金属层电阻器的期望的电阻值。因此，测量是在分离的金属层电阻器上进行的，而不是在材料带(基础部件)上进行的。此外，在此仅调整切割宽度，而不是轧制度。因此，这种众所周知的制造方法还不是最佳的。

此外，从US 2010/0176913 A1中已知一种用于芯片电阻器的制造方法。在此，也从材料带分离出各个芯片电阻器，由此可以通过根据期望的电阻值调整材料带的厚度来调整分离的芯片电阻器的电阻值。然而，不打算在材料带上进行任何电测量来根据测量值调整材料带的厚度。因此，这种众所周知的制造方法也不是最佳的。

发明内容

因此，本发明基于下述任务：提供相应改进的制造方法、以这种方式生产的电阻器以及相应的制造设备。

本发明基于下述技术-物理知识：轧制复合材料带使得复合材料带的横向于带的纵向方向的电阻由于相关的厚度减小而发生变化，这也反映在各电流测量电阻器的电阻的相应变化。因此，本发明包括有针对性地闭环控制或开环控制轧制过程以便设定期望的电阻值的一般性技术教导。

因此，根据现有技术，根据本发明的制造方法首先提出了为电阻器提供板状的基础部件(例如，复合材料带)，所述基础部件具有一定的厚度以及电气部件特性(例如，电阻)的对应于厚度的一定的值。

在本发明的一个优选实施例中，例如从EP 0605800 A1中已知的那样，用于电阻器的板状的基础部件是复合材料带，因此该较早的专利申请的内容在复合材料带的结构和制造方面完全并入本说明书。

然而，替代地，板状的基础部件也可以仅是可从中分离出多个电阻器的坯件(使用)。

合适的基础部件的另一个示例是电阻器膜。

例如，与厚度相关的电气部件特性可以是基础部件的电阻。在复合材料壁作为基础部件的情况下，与厚度相关的电气部件特性在此优选为横向于带的纵向方向的电阻。然而，替代地，与厚度相关的电气部件特性也可以是基础部件的方块电阻。

此外，根据现有技术，根据本发明的制造方法包括下述方法步骤，所述方法步骤为基础部件的轧制提供一定的轧制度，由此，基础部件的厚度根据轧制度而减小，部件特性的值相应地发生变化。由此，基础部件的轧制使得基础部件的厚度减小，从而使得基础部件的横截面发生变化，这通常使得电阻相应地增大。

本发明中使用的术语“轧制度”描述了轧制期间部件厚度的减小，并且通常作为百分比给出。例如，50％的轧制度意味着轧制期间基础部件的厚度减小到初始厚度的50％。相比之下，20％的轧制度意味着轧制期间基础部件的厚度减小到起始厚度的80％。

根据本发明的制造方法在此与现有技术具有下述区别：在轧制的基础部件上、即在基础部件的轧制之后，测量与厚度相关的电气部件特性(例如，电阻)。例如，可以横向于带的纵向方向测量复合材料带的电阻。

此外，本发明的制造方法与现有技术具有下述区别：根据测量的电气部件特性调整轧制度，使得完成的电阻器具有尽可能准确的期望的电阻值，从而如果可能的话，可以省去加入通常需要的调整切割。

如果在轧制的复合材料带上测量的电阻值太低，则表明轧制度太低，即轧制的复合材料带太厚。在这种情况下，稍微增大轧制度，以便减小厚度，从而相应地增大轧制的复合带的电阻。

另一方面，如果测量出轧制的复合材料带的电阻太高，则表明轧制的复合材料带的厚度太小。在这种情况下，相应地减小轧制度，以在轧制后获得更厚的复合带和相应更低的电阻。

优选地在运行中的制造方法期间连续地执行在轧制的基础部件上测量与厚度相关的电气部件特性以及对轧制度的相应调整，使得测量的部件特性的实际值保持在围绕针对与厚度相关的电气部件特性的预定目标值的窄公差范围内。

这种轧制度的调整优选地在电气部件特性作为受控变量且轧制度作为控制变量的闭环控制系统(即，具有反馈回路)的框架中执行。

在本发明的优选实施例中，在轧制站中轧制基础部件，然后在测量站中测量轧制的基础部件的部件特性。在这种情况下，基础部件优选地由输送装置首先被输送通过轧制站，然后通过测量站。

在此应该提到的是基础部件(例如复合材料带)优选地被连续地输送通过轧制站和测量站，即不是以时行时止的操作进行。在基础部件被输送通过测量站时，在此在不停止基础部件在测量站中的输送运动的情况下测量基础部件的与厚度相关的电气部件特性。

在复合材料带作为基础部件的情况下，轧制的复合材料带的横向电阻可以借助于接触滑动件来测量，例如，所述接触滑动件在相反侧上与复合材料带电接触，从而实现电阻测量。然而，关于用于测量横向电阻的测量原理，本发明不限于这个简单的例子，而是也可以用其它测量原理来实现。

上面已经提到，基础部件优选为复合材料，例如如EP 0605800 A1中已知的那样，这种复合材料带由多个材料带组成，所述材料带沿材料带的纵向边缘特别是通过焊缝(例如电子束焊缝)联接在一起。轧制复合带不仅使得厚度减小，而且使得相对伸长。这是有利的，因为沿着带的纵向方向的相对短的焊接可用于在轧制状态下产生相对长的复合带。这里必须考虑到焊缝的产生比复合材料带的轧制要昂贵得多。因此，在相对厚且相应短的材料带上产生焊缝以便沿长度轧制复合材料带以获得期望的长度是经济的。因此，在轧制期间实现的复合材料带的相对伸长率优选为至少20％、50％、100％、200％、300％或甚至至少400％。

除了复合材料带之外，还应提到复合材料带例如可以是三条带，即由沿材料带的纵向边缘联接在一起的三个材料带组成的复合材料带，外部材料带由导体材料(例如，铜)组成，而中间材料带由电阻器材料(例如，

)组成。

然而，替代地，复合材料带也可以是由沿材料带的纵向边缘联接在一起的两个材料带组成的双带，一个材料带由导体材料(例如，铜)组成另一个材料带由电阻器材料(例如，

)组成。

上面已经提到，基础部件不一定必须是复合材料带。例如，基础部件也可以是由电阻器材料(例如，

)制成的电阻器膜。

在复合材料带作为基础部件的情况下，优选地测量横向于带的纵向方向的电阻作为与厚度相关的电气部件特性，如上面已经简要提到的那样。

同样地，在根据本发明的制造方法中，在复合材料带被轧制之后，在分离站中从基础部件优选地分离出各个电阻器。这种分离可例如通过在冲压站中冲压来进行，由此分离的电阻器也可以弯曲或经受其它成形处理。

还应该提到的是，本发明不仅仅要求保护上述制造方法。而是，本发明还要求保护依据根据本发明的制造方法制造的电阻器，所述电阻器也利用制成的电阻器表达和可辨认。

例如，本发明的电阻器通常不必具有调整切口来设定期望的电阻值。通过在制造方法期间连续地调整轧制度，可以为本发明的电阻器设定期望的电阻值。

在此应提到的是，根据本发明的电阻器通常在电阻器的平行于电流方向的侧边缘上具有冲压边缘，所述冲压边缘源自从复合材料带冲压。

根据本发明的电阻器通常具有两个由一种导体材料(例如，铜)制成的连接部，以便将电流引入电阻器或使电流从电阻器中流出。由电阻器材料(例如，

)制成的电阻器元件沿电流流动的方向布置在这两个连接部分之间，使得待测量的电流流过电阻器元件。电阻器元件通过焊缝(例如，电子焊缝)连接到两个连接部，由此，焊缝被轧制。

在此应提到的是，连接部的导体材料与电阻器材料相比具有较低的电阻率。

还应提到的是，就电阻器材料而言，本发明不限于

例如，电阻器材料可以是不同的铜-锰合金或铬-镍合金、例如镍-铬-铝合金。电阻器材料的其它示例是铜-镍合金或铜-铬合金。

然而，应提到的是，电阻器材料的电阻率优选地具有高温恒定性，使得电阻的温度系数优选地低于5·10^-4K^-1、2·10^-4K^-1、1·10^-4K^-1或甚至5·10^-5K^-1。

根据本发明的电阻器的电阻值优选地非常低，并且可例如小于1Ω、500mΩ、250mΩ、125mΩ、50mΩ、25mΩ、10mΩ、5mΩ、2mΩ或甚至小于1mΩ。

相比之下，导体材料的电阻率优选地小于10^-5Ωm、10^-6Ωm或10^-7Ωm。

然而，电阻器材料的电阻率优选地小于2·10^-4Ωm、2·10^-5Ωm或2·10^-6Ωm。

还应提到的是，连接部和/或电阻器元件可以是平坦的或弯曲的。

关于轧制处理，应提到的是，电阻器在电阻器的轧制表面上优选地具有低表面粗糙度，其表征为粗糙度Rz<10μm、Rz<5μm、Rz<3μm、Rz<2μm或Rz<1μm。

最后，本发明还包括用于制造电阻器的特别是用于执行上述制造方法的相应的制造设备。

根据本发明的制造设备首先包括用于供给板状的基础部件(例如，复合材料条)的材料供给，所述基础部件具有一定的厚度以及与厚度相关的电气部件特性的与厚度相对应的一定的值。

此外，根据现有技术，根据本发明的制造设备包括用于以一定的轧制度轧制板状的基础部件的轧制站，从而根据轧制度减小基础部件的厚度，与厚度相关的电气部件特性的值相应地发生变化。

与现有技术相比，根据本发明的制造设备在此具有附加的测量站，所述测量站在轧制的基础部件上测量电气部件特性的值。

在测量站中使用复合材料带作为基础部件的情况下，例如可横向于带的纵向方向测量轧制的复合材料带的电阻。

此外，根据本发明的制造设备还包括用于根据测量的电气部件特性调整轧制度的调整装置，其中，调整装置例如可包括闭环控制器，所述闭环控制器测量作为测量变量的电气部件特性并根据测量的目标/实际偏差调整作为控制变量的轧制度。

此外，根据本发明的制造设备优选地包括用于沿着材料带的纵向边缘将若干材料带焊接在一起以形成复合材料带的焊接站，所述复合材料带然后用作用于根据本发明的制造方法的基础部件。

此外，根据本发明的制造设备优选地包括用于从轧制的基础部件分离出各个电阻器的分离站。例如，分离站可以是冲压站，所述冲压站从复合材料带冲压出各个电阻器。

最后，根据本发明的制造设备还可具有输送装置以输送基础部件(例如，复合材料带)通过轧制站、测量站和/或通过分离站。

附图说明

本发明的其它有利的改进在说明书中表征或者参考附图在下面与本发明的优选实施例的描述一起更详细地加以说明，附图中：

图1示出用于制造低电阻的电流测量电阻器的根据本发明的制造设备的示意图，

图2以流程图示出根据本发明的制造方法，以及

图3示出根据本发明的电流测量电阻器的透视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于制造低电阻的电流测量电阻器1的制造设备的示意图，所述电流测量电阻器如以类似的形式从EP 0605800 A1中已知的那样。电流测量电阻器1由两个由铜或其它导体材料制成的板状的连接部2、3和由电阻器材料、例如

制成的电阻器元件4组成。电阻器元件4沿电流流动方向布置在两个连接部2、3之间，由此，连接部2、3用于将待测量的电流引入电流测量电阻器1或使电流从电流测量电阻器流出。

为了生产电流测量电阻器1，将两个铜带6、7和电阻器带8供给到焊接站5，然后铜带6、7和电阻器带8在焊接站5中沿它们的纵向边缘焊接在一起，以形成复合材料带9，所述复合材料带9本身例如从EP 0605800 A1已知。

然后将复合材料带9供给到轧制站10，由此，轧制站10以可调整的轧制度AG轧制复合材料带9。在轧制站10中轧制复合材料带9使得复合材料带9的厚度相应减小，这使得横截面发生变化，进而还使得带的横向于纵向方向的电阻R发生变化。

然后将轧制的复合带9供给到测量站11，所述测量站11横向于带的纵向方向测量复合带9的电阻R并将所述电阻传递到闭环控制器12。控制器12在此根据测量的电阻R连续地控制轧制度AG，以便将测量的电阻R调整到预定的设定值。

然后将复合材料带9最后供给到冲压站13，在所述冲压站中从复合材料带9分离出各个电流测量电阻器1。

复合材料带9的受控制的轧制意味着各个电流测量电阻器1的电阻值非常准确地对应于特定的设定值，从而可以省去在其它情况下必要的调整切口。

图2以流程图的形式示出了根据本发明的制造方法。

在第一步骤S1中，首先将两个铜带6、7与电阻器带8焊接在一起，以形成复合材料带9。

在第二步骤S2中，在此以特定的轧制度AG轧制复合材料带9。

在下一步骤S3中，横向于带的纵向方向测量轧制的复合带9的电阻R。

在另一步骤S4中，在此根据测量的电阻R调整轧制度AG。

方法步骤S1-S4在根据本发明的制造方法的框架内连续地重复。

本发明不限于上述优选实施例。而是，可以进行同样利用本发明的思想并因此落入保护范围内的大量的变型和修改。特别地，不管分别引用的权利要求如何，特别是还在不具有主权利要求的特征部分的特征的情况下，本发明还要求保护从属权利要求的主题和特征。

附图标记列表

1 电流测量电阻器

2 连接部

3 连接部

4 电阻器元件

5 焊接站

6 铜带

7 铜带

8 电阻器带

9 复合材料带

10 轧制站

11 测量站

12 闭环控制器

13 冲压站

AG 轧制度

R 复合带的横向于带的纵向方向的电阻

Claims (14)

1.一种电阻器（1）的制造方法：a）提供用于电阻器（1）的板状的基础部件（9），所述基础部件（9）具有一定的厚度以及电气部件特性（R）的对应于厚度的一定的值，其中，所述基础部件（9）是复合材料带（9），所述复合材料带包括至少两个材料带（6、7、8），所述材料带沿材料带的纵向边缘联接在一起，以及b）以一定的轧制度（AG）在所述纵向方向上轧制基础部件（9），以便通过轧制使所述复合材料带延伸，基础部件（9）的厚度根据轧制度（AG）而减小，部件特性（R）的值相应地发生变化，其特征在于，所述方法具有下述步骤：c）在轧制的基础部件（9）上测量与厚度相关的电气部件特性（R），其中，测量的与厚度相关的电气部件特性（R）是在横向于所述基础部件（9）的纵向方向上测量的所述基础部件（9）的横向电阻，以及d）根据测量的电气部件特性（R）调整轧制度（AG）。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，基础部件（9）在轧制站（10）中被轧制，在测量站（11）中测量轧制的基础部件（9）的部件特性（R），以及基础部件（9）由输送装置首先输送通过轧制站（10），然后通过测量站（11）。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，基础部件（9）被连续地输送通过轧制站（10）、然后通过测量站（11），在基础部件（9）被输送通过测量站（11）时，在不停止基础部件（9）在测量站（11）中的输送运动的情况下测量基础部件（9）的与厚度相关的电气部件特性（R）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）通过沿带的纵向方向轧制而伸展，相对伸长率为至少20%。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）是由三个材料带（6、7、8）组成的三条带，所述材料带沿材料带的纵向边缘联接在一起，外部的材料带（6、7）由导体材料组成，中间的材料带（8）由电阻器材料组成，或复合材料带（9）是由两个材料带组成的双条带，所述材料带沿材料带的纵向边缘联接在一起，一个材料带由导体材料组成，另一个材料带由电阻器材料组成，或者基础部件（9）是电阻箔，所述电阻箔由电阻器材料组成。

6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）沿带的纵向方向被输送通过轧制站（10），然后通过测量站（11），以及在测量站（11）中横向于带的纵向方向测量电阻（1）。

7.根据前述权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述方法包括在轧制之后的下述另外的步骤：在分离站（13）中从基础部件（9）分离出电阻器（1）。

8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）通过沿带的纵向方向轧制而伸展，相对伸长率为至少50%。

9.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）通过沿带的纵向方向轧制而伸展，相对伸长率为至少100%。

10.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）通过沿带的纵向方向轧制而伸展，相对伸长率为至少200%。

11.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）通过沿带的纵向方向轧制而伸展，相对伸长率为至少300%。

12.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，复合材料带（9）通过沿带的纵向方向轧制而伸展，相对伸长率为至少400%。

13.一种用于生产电阻器（1）的制造设备，所述制造设备具有a）用于供给用于电阻器（1）的板状的基础部件（9）的材料供给，所述基础部件（9）具有一定的厚度以及与厚度相关的电气部件特性（R）的对应于厚度的一定的值，其中，所述基础部件（9）是复合材料带（9），所述复合材料带包括至少两个材料带（6、7、8），所述材料带沿材料带的纵向边缘联接在一起，其中，与厚度相关的电气部件特性（R）为横向于所述基础部件的纵向方向的横向电阻，以及b）用于以一定的轧制度（AG）轧制板状的基础部件（9）的轧制站（10），其中，根据轧制度（AG）减小基础部件（9）的厚度，其特征在于，c）用于在轧制的基础部分（9）上测量电气部件特性（R）的测量站（11），其中，测量的与厚度相关的电气部件特性（R）是在横向于所述基础部件（9）的纵向方向上测量的所述基础部件（9）的横向电阻，以及d）用于根据测量的电气部件特性（R）调整轧制度（AG）的调整装置（12）。

14.根据权利要求13所述的制造设备，其特征在于，所述制造设备具有a）用于将多个材料带（6、7、8）沿着材料带的纵向边缘焊接在一起以形成复合材料带（9）的焊接站（5），所述复合材料带用作基础部件（9），和/或b）用于从轧制的基础部件（9）分离出各个电阻器（1）的分离站（13），和/或c）用于将基础部件（9）输送通过轧制站（10）、测量站（11）和/或分离站（13）的输送装置。

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