JP2005164469A - 電流検出用抵抗装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構造で、ゼロ温度係数を含めて抵抗体素材の抵抗温度係数（ＴＣＲ）よりも低い抵抗温度係数（ＴＣＲ）を実現できる電流検出用抵抗装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 抵抗体１１と、該抵抗体の長手方向両端部に接合された一対の電極２１，２１とから構成される電流検出用抵抗装置であって、
前記抵抗体両端部のそれぞれの電極２１に、電流端子２２と電圧端子２３とを備えるとともに、前記電流端子２２と電圧端子２３との間に、前記抵抗体１１と同一の極性で且つ前記抵抗体と比較して大きな値の抵抗温度係数を有する補助抵抗体１７を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出用抵抗装置およびその製造方法に係り、特に、抵抗体素材の抵抗温度係数（ＴＣＲ）よりも低い、ゼロ温度係数を含む抵抗温度係数（ＴＣＲ）で動作させることができる４端子もしくは２端子構造の電流検出用抵抗装置およびその製造方法に関する。

従来から電流値を測定するために、既知の抵抗値を有する低抵抗の抵抗体に測定対象の電流を流すとともに、その抵抗体の両端部間の電圧を測定して、測定対象の電流値を検出する電流検出用抵抗装置が知られている。

この種の電流検出用抵抗装置は、抵抗体の両端部に設けた電極に電流を供給するに際して、電極の高い抵抗温度係数の影響を受けないで、精度よく電圧測定ができるようにするために、それぞれ一対の電流供給用電極端子と電圧検出用電極端子の４端子構造を備えたものが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置では、一般的に、その抵抗体の抵抗温度係数の影響により、電流の検出精度が決まってしまうために、できるだけ抵抗温度係数の小さな材料を用いて抵抗装置を作製する必要がある。
特開平８−１１５８０２号(特許第３３７９２４０号)公報

しかしながら、できるだけ抵抗温度係数の小さな材料を選択するにしても限界が有る。そして、原理的に抵抗体素材が有する抵抗温度係数以下の抵抗温度係数、例えばゼロ温度係数を実現することは不可能である。

このことから、例えばゼロ温度係数の電流検出用抵抗装置を実現しようとすると、図８に示すように、抵抗温度係数の極性（温度に対する抵抗値の変化の方向もしくは勾配、＋方向または−方向）が異なり、且つ抵抗温度係数による抵抗値変化の絶対値が等しくなる抵抗体１，２を電極３，３間に直列に接続し、相互の抵抗温度係数による電圧変化分をキャンセルすることが考えられる。あるいは、図９に示すように、その抵抗体１，２を電極３，３間に並列に接続して、同様に、相互の抵抗温度係数による電圧変化分をキャンセルすることが考えられる。しかしながら、金属導体または抵抗体は一般にプラス（＋）の抵抗温度係数を有するので、相互に抵抗温度係数による電圧変化分をキャンセルすることができる素材を見つけることは極めて困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、簡易な構造で、ゼロ温度係数を含めて抵抗体素材の抵抗温度係数よりも低い抵抗温度係数を実現できる電流検出用抵抗装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の電流検出用抵抗装置は、抵抗体と、該抵抗体の長手方向両端部に接合された一対の電極とから構成される電流検出用抵抗装置であって、前記抵抗体両端部のそれぞれの電極に、電流端子と電圧端子とを備えるとともに、前記電流端子と電圧端子との間に前記抵抗体と同一の極性で且つ前記抵抗体と比較して大きな値の抵抗温度係数を有する補助抵抗体を配置したことを特徴とするものである。

電極は金属板体により構成され、前記抵抗体両端部の下面側に空隙部を備え、前記電極の前記空隙部に隣接する部分が前記補助抵抗体として機能することが好ましい。ここで、抵抗体両端部のそれぞれの電極に、長手方向外側に電流端子と長手方向内側に電圧端子とを備えることが好ましい。また、抵抗体両端部のそれぞれの電極に、短手方向の一方側に電流端子と、短手方向の他方側に電圧端子とを備えるようにしてもよい。

電極は配線パターンにより構成され、前記抵抗体両端部の下面側に絶縁部を備え、前記配線パターンの前記絶縁部に隣接する部分が前記補助抵抗体として機能するようにしてもよい。

また、本発明の電流検出用抵抗装置は、抵抗体の長手方向両端部に一対の電極を接合し、それぞれの前記電極に、電流端子と電圧端子とを配置し、前記電流端子と電圧端子との間に前記抵抗体と同一の極性で且つ前記抵抗体と比較して大きな値の抵抗温度係数を有する補助抵抗体を配置することで、製造することができる。

本発明によれば、抵抗体の長手方向両端部に接合された一対の電極に、それぞれ電流端子と電圧端子とを備えるとともに、その間に前記抵抗体と同一の極性で且つ前記抵抗体と比較して大きな値の抵抗温度係数を有する補助抵抗体を配置するようにしたものである。これにより、温度変化が生じたときに、抵抗体と補助抵抗体の抵抗値変化に温度変化に応じた比較的大きな差が生じる。したがって、抵抗体本体に一定の電流が流れる際に温度が上昇した場合、補助抵抗体を経由する電流経路に流れる電流が比較的大きく変化し、電流が減少する。このとき、補助抵抗体の両端間の電圧は増加するが、抵抗体両端部の電圧端子間の電圧は減少する。これにより、抵抗体素材の有する抵抗温度係数を補償することができ、全体としてゼロ温度係数を含む抵抗体素材の抵抗温度係数以下の温度係数の電流検出用抵抗装置を実現できる。

すなわち、補助抵抗体を経由し、抵抗体本体につながる電流経路は、補助抵抗体（図２のＲＴ１およびＲＴ２）と抵抗体本体の一部の抵抗体（図２のＲ２およびＲ４）の直列接続で構成されており、電圧検出端子は補助抵抗体（図２のＲＴ１およびＲＴ２）と抵抗体本体の一部の抵抗体（図２のＲ２およびＲ４）の接続部から引き出されている。このため、補助抵抗体（ＲＴ１，ＲＴ２）経由の電流経路の電流が減少すると、電圧検出端子の電位は抵抗体本体との一部の抵抗体（Ｒ２，Ｒ４）と補助抵抗体（ＲＴ１，ＲＴ２）経由の電流経路を構成する抵抗体本体の一部の抵抗体（Ｒ２，Ｒ４）の接続点の電位に近くなる。電圧検出端子間に現れる電圧は、抵抗体両電極にある補助抵抗体経由の電流経路を構成する抵抗体本体の一部の抵抗体両端の電位差（図２のＲ２およびＲ４それぞれ両端の電圧）と、抵抗器両端にある補助抵抗体経由の電流経路を構成する抵抗体本体の一部の抵抗体と抵抗体本体の接続部間の電位差（図３のＲ３両端の電圧）の和であるから、補助抵抗体経由の電流の減少量と補助抵抗体経由の電流経路を構成する抵抗体本体の一部の抵抗体（Ｒ２，Ｒ４）の抵抗値の積の減少分が、補助抵抗体経由の電流経路を構成する抵抗体本体の一部の抵抗体と抵抗体本体の接続部間の電位差の抵抗温度係数による増加分と相殺すれば、補助抵抗体（ＲＴ１，ＲＴ２）両端の電圧は増加するが、抵抗体両端部の電圧端子（ｅ，ｆ）間の電圧は減少する。

総じて本発明によれば、簡易な構造で、ゼロ温度係数を含む抵抗体素材の抵抗温度係数以下の温度係数の電流検出用抵抗装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明に係る電流検出用抵抗装置およびその製造方法の第１実施形態例を示す図である。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１において、電流検出用抵抗装置は、抵抗体１１の長手方向両端部に一対の電極２１，２１が接合されていて、基板１０００上の配線パターン１００１，１００２に搭載される。抵抗体１１の両端部間抵抗値は、一般にミリオーム程度の低抵抗値に設定されている。電極２１は、抵抗体１１の両端部毎に、基板１０００上の測定対象の電流を流す配線パターン（電流供給用配線）１００１に接続する電流端子部２２と、基板１０００上の電圧検出回路の配線パターン１００２に接続する電圧端子部２３とを備えている。従って、抵抗体１１の両端部電極２１のそれぞれに、長手方向外側に電流端子部２２と、長手方向内側に電圧端子部２３とを備えた４端子構造に構成されている。そして、電極２１の電流端子部２２と電圧端子部２３との間が、補助抵抗体１７となっている。

従って、この電流検出用抵抗装置は、電流供給用の配線パターン１００１間に抵抗体１１を介して測定対象の電流を流すとともに、その抵抗体１１の両端部を電圧検出回路の配線パターン１００２に接続した電圧検出器により、抵抗体１１に電流が流れることによる抵抗値に応じた電圧を測定して、流れる電流値を高精度に検出するものである。

抵抗体１１は、直方体のニクロム或いは銅ニッケル等の低抵抗金属合金を基体として作製されており、その下面側の両端部と、その両端部間の中央とに絶縁空間として機能する空隙部１２，１２，１３が形成されている。この構造により、抵抗体１１は、両端部間の中央に位置する中央抵抗体部１４と、その両端部毎の空隙部１２の外側に位置する外側抵抗体部１５，１５と、その両端部毎の空隙部１２の内側に位置する内側抵抗体部１６，１６とから構成されている。

電極２１は、Ｃｕ等の金属板体から作製されており、抵抗体１１の両端部の下面に接合されている。この電極２１は、抵抗体１１の両端部の長手方向外側および内側に張り出す面を有するように形成されており、外側抵抗体部１５と接続し、さらに外側に張り出す電流端子部２２と、内側抵抗体部１６に接続し、さらに内側に張り出す電圧端子部２３とを備えている。この端子部２２，２３間の空隙部１２下方に位置する接続電極部分が補助抵抗体１７を構成している。また、電極２１は、屈曲する段差部２１ａを介して連続している。

この構造により、電極２１は、基板１０００に対して補助抵抗体１７部分を浮いた（非接触、もしくは上下面が１２及び１０００と絶縁された）状態にして、抵抗体１１の両端部毎の外側抵抗体部１５を電流供給用の配線パターン１００１に接続する一方、内側抵抗体部１６を電圧検出回路の配線パターン１００２に接続する。また、この電極２１の補助抵抗体１７部分を介して、電圧端子部２３と電流端子部２２とが接続する回路が構成される。すなわち、電圧端子部２３と電流端子部２２との間の接続部分は、端子部２２，２３間（外内の抵抗体部１５，１６間）において、それ自体の有する抵抗値により補助抵抗体１７として機能する。この補助抵抗体１７の有する抵抗値は、電極自体が高導電性であり、且つ高い抵抗温度係数を有するので、低い抵抗値となり、且つ高い抵抗温度係数を有する。

このことから、電流検出用抵抗装置は、図２に示すような等価回路を構成している。すなわち、中央抵抗体部１４（Ｒ３）の両端の外側抵抗体部１５（Ｒ１，Ｒ５）に接続した第１の電流経路と、中央抵抗体部１４（Ｒ３）の両端の内側抵抗体部１６（Ｒ２，Ｒ４）および補助抵抗体１７（ＲＴ１，ＲＴ２）に接続した第２の電流経路とが形成される。この第１と第２の電流経路は、電流端子部２２を介して電流供給用の配線パターン１００１に接続され、測定対象の電流Ｉが分流して第１と第２の電流経路に流れる。また、電圧検出回路の配線パターン１００２には、電圧端子部２３を介して内側抵抗体部１６（Ｒ２，Ｒ４）と補助抵抗体１７とが接続され、それらの抵抗成分により生じた電圧が電圧検出回路の配線パターン１００２を介して図示しない測定装置により測定される。

このような電流検出用抵抗装置は、どのような製造方法により作製してもよいが、例えば、ブロック形状の低抵抗金属抵抗体を準備して抵抗体１１とするとともに、空隙部１２，１３，１２をその抵抗体１１の一面側を下面側として切削加工などにより切り欠いて形成し、中央抵抗体部１４、外側抵抗体部１５および内側抵抗体部１６を作製する。一方、電極２１は、Ｃｕ等の金属板体を準備して、外側抵抗体部１５および内側抵抗体部１６の下面を含み、さらに外側および内側に張り出す面積を確保するとともに、外側抵抗体部１５および内側抵抗体部１６の下面からはみ出る部分を例えば直角に折り曲げて再度逆方向に直角に折り曲げることにより段差部２１ａを形成し、接合部２４と平行となる配線パターンへの接続端子部２２，２３を形成する。この電極２１を２枚準備して、外側抵抗体部１５および内側抵抗体部１６の下面に、空隙部１２を跨ぐようにして例えば溶着などにより接合する。なお、電極２１を外側抵抗体部１５および内側抵抗体部１６の下面に溶着などにより接合してから、折り曲げにより段差部２１ａを形成するようにしてもよい。

ここで、電流端子部２２は、電流供給用の配線パターン１００１に接続して大電流を流すことから大面積に形成する。一方、電圧端子部２３は、電圧検出回路の配線パターン１００２に接続して電圧測定できれば十分であることから、電流が殆ど流れないので小面積に形成する。

抵抗体１１および電極２１は、本実施形態においては、いずれも温度上昇に伴って抵抗値が同じ方向（＋方向または−方向）に増加する傾向（同一極性）の抵抗温度係数を有するものを採用している。抵抗体１１は、その抵抗温度係数が例えば１００ｐｐｍ／℃程度と低い抵抗体金属材料により構成され、電極２１は、一般的な高導電性の電極材料であることから、その抵抗温度係数が例えば約２０００ないし約４０００ｐｐｍ／℃程度と高い導電性材料により構成されている。

この実施形態の場合には、周囲の温度が変化すると、補助抵抗体１７が介在しているか否かで電流経路の抵抗値の変化率に差が生じて、流れる電流量を電流経路毎に増減させることができる。例えば、周囲の温度が上昇するときには、補助抵抗体１７の介在する電流経路（ＲＴ１→Ｒ２、Ｒ４→ＲＴ２）では補助抵抗体１７（ＲＴ１，ＲＴ２）の高い抵抗温度係数により抵抗値が比較的大きく上昇して流れる電流が減少する。一方、補助抵抗体１７の介在しない電流経路（Ｒ１，Ｒ５）では抵抗値の上昇は小さく、全体の電流を一定とすると、補助抵抗体１７の介在する電流経路側の減少分だけ流れる電流が増加する。

よって、電流検出用抵抗装置は、抵抗体１１および電極２１の抵抗値と抵抗温度係数により、電流端子部２２，２２間に一定の測定対象の電流を流しつつ、温度変化に応じて補助抵抗体１７側の経路に流れる電流を増減させることができる。言い換えると、温度変化に応じて発生する、内側抵抗体部１６（Ｒ２，Ｒ４）の両端の電圧変化を調整することができる。これにより、温度変化に応じた電圧端子部２３間の電圧変化を任意に調整して、電流検出用抵抗装置の全体としての抵抗温度係数を所望の値に設定することができる。

具体的には、電流端子部２２，２２間に流れる電流が一定であるのに対して、温度変化に応じて上昇する中央抵抗体部１４（Ｒ３）の両端に発生する電圧の上昇を、内側抵抗体部１６（Ｒ２，Ｒ４）の両端に発生する電圧降下により相殺させて、電圧端子部２３，２３間の電圧を一定にすることができ、抵抗温度係数を略ゼロにすることもできる。即ち、次式に示すように、電圧検出端子２３，２３間から見た電流検出用抵抗装置全体としての抵抗値を温度によらずに一定にすることができる。
全体の抵抗値＝図２におけるｅｆ端子間電圧／ａｄ端子間電流＝一定

例えば、表１に示すように、抵抗体１１は金属抵抗体であり、＋１６０ｐｐｍ／℃の抵抗温度係数であるのに対して、補助抵抗体１７を構成する電極２１は銅であり、＋４０００ｐｐｍ／℃とかなり高い抵抗温度係数である。そして、各端子間（Ｒ１〜Ｒ４、ＲＴ１，ＲＴ２）の抵抗値をそれぞれ設定する。この電流検出用抵抗装置の設定条件において、図２におけるａｄ端子の間に１Ａの電流を流しつつ、０℃から１００℃に周囲温度が変化した場合のシミュレーションを行った。

各端子間（Ｒ１〜Ｒ４、ＲＴ１，ＲＴ２）の抵抗値は、温度上昇と共に、それぞれの抵抗温度係数に応じて上昇する一方、各端子間の電圧はその抵抗値変化と対応する電流に応じて変化する。このとき、ａｄ端子間に流れる電流経路においては、補助抵抗体１７（ＲＴ１，ＲＴ２）が介在している経路と介在していない経路とで、電流の増減が変化する。補助抵抗体１７の介在していない端子間では、温度上昇に伴う抵抗値上昇と共に端子間電圧も上昇している。これに対して、補助抵抗体１７の介在する端子間では、補助抵抗体１７自体の温度上昇に伴う比較的大きな抵抗値上昇により電流が減少し、前段のｅｂ端子間およびｃｆ端子間では、その温度上昇に伴う電流減少により端子間電圧は降下している。

このため、ｅｆ端子間は、０℃から１００℃の温度変化にもかかわらず端子間電圧が略等しく、見かけ上の抵抗値が殆ど変化していないことになる。よって、電流検出用抵抗装置全体としての抵抗温度係数は、抵抗体１１自体の抵抗温度係数が＋１６０ｐｐｍ／℃で、補助抵抗体１７（電極２１）の抵抗温度係数が＋４０００ｐｐｍ／℃であるにも拘わらず、わずかな値の−１．１ｐｐｍ／℃に補正されている。これにより、本実施形態の電流検出用抵抗装置によれば、ｅｆ端子間から見た抵抗値は０℃〜１００℃の温度変化でも見かけ上ほとんど変化することがなく、ｅｆ端子（電圧端子）間の電圧測定によりａｄ端子（電流端子）間に流れる電流値を温度係数略ゼロで測定することができる。

すなわち、外側抵抗体部１５および内側抵抗体部１６を備える抵抗体１１の両端部の下面に、電流端子部２２と電圧端子部２３と補助抵抗体１７を備える１枚の電極２１を接合させるだけの簡易な４端子構造で、所望の抵抗温度係数で動作させることができる電流検出用抵抗装置を容易に作製することができる。

次に、図３は本発明に係る電流検出用抵抗装置の第２実施形態例を示す図である。図３において、電流検出用抵抗装置は、ニクロム合金からなる抵抗体１１と、この抵抗体１１の両端部の下面に溶着などにより接合された銅板からなる電極３１とから構成されている。抵抗体１１の両端部の下面および電極３１は、配線パターン１００１，１００２に接続するのに十分な面積を有する形状に形成されている。なお、抵抗体１１の両端部の空隙部１２内には絶縁性樹脂などからなる絶縁体層３５が充填され、抵抗体１１と電極３１との絶縁性が確保されている。

この構造では、電極３１は、外側抵抗体部１５の下面との接合部分が電流端子３２に、内側抵抗体部１６の下面との接合部分が電圧端子３３になり、その端子３２，３３間（外内の抵抗体部１５、１６間）が補助抵抗体３７として機能する。

この場合にも、例えば、下記に示すように抵抗体１１よりも電極３１（補助抵抗体３７）の抵抗温度係数がはるかに高いので、電圧端子３３，３３間で、素材抵抗体１１の温度係数よりもはるかに小さな抵抗温度係数の電流検出用抵抗装置にすることができる。即ち、抵抗体１１の両端部に電極３１を接合させるだけの簡易な４端子構造で、電流端子３２，３２間に電流を供給する電流検出用抵抗装置として、抵抗温度係数を略ゼロにして、電圧検出端子３３，３３を介して正確に電圧測定をすることができる。

上記構造例によるシミュレーション結果は次の通りである。
＜素材の抵抗温度係数＞
ニクロム合金：＋８０ｐｐｍ／℃
銅 ：＋４，０００ｐｐｍ／℃
＜全体の抵抗値、抵抗温度係数＞
０．９９２９２７７４７ｍΩ／０℃
０．９９１３０１８４４ｍΩ／１００℃
−１６．３７４８３６９９ｐｐｍ／℃

次に、図４は本発明に係る電流検出用抵抗装置の第３実施形態例を示す図である。図４において、電流検出用抵抗装置は、ニクロム合金からなる抵抗体４１と、銅板からなる電極５１，５１とから構成されている。抵抗体４１は、空隙部のない直方体形状に形成されている。電極５１は、抵抗体４１の両端部の下面に溶着などにより接合されている。そして、電極５１の抵抗体長手方向外側が電流端子５２となり、内側が電圧端子５３となる。また、電極５１は、その電流端子５２と電圧端子５３との間の領域に隣接して空隙部５１ａが形成されており、その空隙部５１ａ内には基板１０００側との絶縁性を確保するための絶縁性樹脂などからなる絶縁体層５５が充填されている。

この構造では、電極５１は、外側下面が電流端子５２に、内側下面が電圧端子５３になり、その端子５２，５３間が補助抵抗体５７として機能する。抵抗体４１においては、電極５１，５１間が中央抵抗体部４４として機能するとともに、電極５１の電流端子５２側に接合する部分から中央抵抗体部４４までが外側抵抗体部４５として機能する。一方で、電極５１の電圧端子５３側に接合する部分から中央抵抗体部４４までが内側抵抗体部４６として機能する。

この場合にも、例えば、下記に示すように抵抗体４１よりも電極５１（補助抵抗体５７）の抵抗温度係数がはるかに高いので、抵抗体４１の抵抗温度係数よりも小さな抵抗温度係数の電流検出用抵抗装置にすることができる。即ち、抵抗体４１の両端部に電極５１を接合させるだけの簡易な４端子構造で、電流端子５２，５２間に測定対象の電流を供給して、電圧端子５３，５３間から抵抗温度係数を略ゼロにして正確に電流値の測定をすることができる。

上記構造例によるシミュレーション結果は次の通りである。
＜素材の抵抗温度係数＞
ニクロム合金：＋８０ｐｐｍ／℃
銅 ：＋４，０００ｐｐｍ／℃
＜全体の抵抗値、抵抗温度係数＞
０．９２０１３３４９８ｍΩ／０℃
０．９２１８０７９１６ｍΩ／１００℃
１８．１９７５５５０７ｐｐｍ／℃

次に、図５は本発明に係る電流検出用抵抗装置の第４実施形態を示す図である。図５において、電流検出用抵抗装置は、銅ニッケル合金からなる抵抗体６１と、銅板からなる電極７１，７１とから構成されている。抵抗体６１および電極７１，７１は、例えば、両者が薄板で構成され、直線状の接合部Ｃで溶接などにより接合されている。また、抵抗体６１および電極７１，７１に相当する形状を抵抗体薄板を打抜くことにより形成し、電極７１，７１に相当する部分のみを銅の厚メッキにより形成してもよい。

この抵抗体６１および電極７１，７１は、電極７１の中央部から抵抗体６１にかけて四角形状に開口する窓部７５が形成されている。また、電極７１には窓部７５に隣接して長手方向端辺に開口するスリット７６が形成されている。

また、抵抗体６１は、その内方で窓部７５に隣接する接合部Ｃと平行な位置（図中に示す直線Ｂ１）で略直角に折り曲げられ、電極７１の窓部７５の長手方向外側（図中に示す直線Ｂ２）で再度逆方向に略直角に折り曲げられ、段差部６１ａ，７１ａを形成して、（ｂ）に示すような形状に成形されている。そして、抵抗体６１と電極７１の一部はセラミックケース６９内に封止され、良好な放熱性を確保している。また、電極７１は、窓部７５が形成されている部分を含むスリット７６から短手方向広い部分が電流供給用の配線パターン１００１に接続する大面積の電流端子７２となり、スリット７６から短手方向狭い部分が電圧検出回路の配線パターン１００２に接続する小面積の電圧端子７３となる。

この構造では、電極７１の窓部７５とスリット７６との間の部分が電流端子７２と電圧端子７３間を接続する補助抵抗体７７として機能する。この場合にも、下記に示すように、抵抗体６１よりも電極７１（補助抵抗体７７）の抵抗温度係数がはるかに高いので、抵抗体の抵抗温度係数よりも小さな抵抗温度係数の電流検出用抵抗装置にすることができる。即ち、抵抗体６１の両端部に電極７１を接合して、窓７５やスリット７６を設けるだけの簡易な４端子構造で、電流端子７２，７２間に測定対象の電流を供給して、電圧端子７３，７３間から抵抗温度係数を略ゼロにして正確に電流値の測定をすることができる。

上記構造例によるシミュレーション結果は次の通りである。
＜素材の抵抗温度係数＞
銅ニッケル合金：＋１８０ｐｐｍ／℃
銅 ：＋４，０００ｐｐｍ／℃
＜全体の抵抗値、抵抗温度係数＞
０．００６２９４１９Ω／０℃
０．００６２９７３２７Ω／１００℃
４．９８ｐｐｍ／℃

ここで、本実施形態においては、電極７１間の抵抗体６１の長さを調整して、例えば、短くして低抵抗値とすることによっても、全体の抵抗値、抵抗温度係数を変更することができる。

抵抗体６１の長さを短くして、窓部やスリットの寸法を変えなかった場合の他のシミュレーション結果は次のとおりである。この場合には、全体の抵抗温度係数が略ゼロであるが、マイナスの値となっている。
＜全体の抵抗値、抵抗温度係数＞
０．００２２２６０１４Ω／０℃
０．００２２２５９５８Ω／１００℃
−０．２５ｐｐｍ／℃

次に、図６は本発明に係る電流検出用抵抗装置の第５実施形態例を示す図である。図６において、電流検出用抵抗装置は、ニクロム合金からなる抵抗体８１と、銅材からなる電極９１，９１とから構成されている。抵抗体８１および電極９１，９１は、例えば、セラミック基板上に厚膜印刷することにより形成されている。なお、厚膜印刷に限らずに、上述第４実施形態例と同様に板体により作製してもよいことはいうまでもない。

抵抗体８１には、中央部８４と、この中央部８４から長手方向に大きな面積で延在する両端部８５と、その両端部８５から窓部９８とスリット部９９に挟まれて短手方向に延在する引出部８６とが形成されている。

電極９１は、抵抗体８１の両端部８５に接合されている大面積の電極部９２と、抵抗体８１の引出部８６に接合されている小面積の電極部９３と、これら大面積の電極部９２および小面積の電極部９３を導通させる補助抵抗体となるバイパス部９７とが形成されている。

この構造では、電極９１の大面積の電極部９２が電流供給用の配線パターン１００１に接続する電流端子に、小面積の電極部９３が電圧検出回路の配線パターン１００２に接続する電圧端子になる。そして、端子９２，９３間（大小の抵抗体部８５，８６間）のバイパス部９７が補助抵抗体として機能する。

この場合にも、下記に示すように抵抗体８１の抵抗温度係数よりも電極９１（補助抵抗体９７）の抵抗温度係数がはるかに高いので、抵抗体８１の抵抗温度係数よりも全体として小さな抵抗温度係数の電流検出用抵抗装置にすることができる。すなわち、抵抗体８１の両端部に電極９１を接合させるように印刷するだけの簡易な４端子構造で、電流検出用抵抗装置としての抵抗温度係数を略ゼロにして、正確に電圧測定をすることができる。

上記構造例によるシミュレーション結果は次の通りである。この結果でも、全体の抵抗温度係数が略ゼロであるが、マイナスの値となっている。
＜素材の抵抗温度係数＞
ニクロム合金：＋８０ｐｐｍ／℃
銅 ：＋４，０００ｐｐｍ／℃
＜全体の抵抗値、抵抗温度係数＞
２２．３２３５２ｍΩ／０℃
２２．３１２７３９ｍΩ／１００℃
−４．８２９４３５５０１ｐｐｍ／℃

次に、図７は本発明に係る電流検出用抵抗装置の第６実施形態例を示す図である。図７において、電流検出用抵抗装置は、ニクロム合金などの金属抵抗体１０１を、ハンダ層１０３ａ，１０３ｂと絶縁体層１０７を介して基板１０００上に形成されている配線パターン２０００に直接接続して構成されている。配線パターン２０００は、電流供給用の配線パターン２００１と、電圧検出回路の配線パターン２００２と、それらの接続領域の配線パターン２００３とから構成されている。

抵抗体１０１は、中央の本体部１０４と、その両側の配線パターン２０００に接続する接続部１０２，１０２とから構成されている。この抵抗体１０１は、本体部１０４の両端側を略直角に折り曲げるとともにその外方を再度逆方向に折り曲げることにより、段差部１０４ａ，１０４ｂを形成して、中央部１０４を基板１０００と平行に且つ離間もしくは浮いた状態にしている。配線パターン２０００は、抵抗体１０１の金属抵抗体と同じ抵抗温度係数の極性を示す銅箔材料の印刷パターンにより形成されている。

すなわち、抵抗体１０１および配線パターン２００１，２００２は、それぞれ２箇所のハンダ層１０３ａ，１０３ｂを介して導通接続されており、このハンダ層１０３ａ，１０３ｂの間には絶縁体層１０７が介在して絶縁性が確保されている。これにより、配線パターン２００１，２００２間の接続領域の配線パターン２００３が補助抵抗体として機能する。

このような電流検出用抵抗装置は、どのような製造方法により作製してもよいが、例えば、板体の低抵抗金属抵抗体を準備して、折り曲げることにより接続部１０２を備える抵抗体１０１とすることができる。そして、配線パターン２０００，２０００を形成した基板１０００を準備する。この後に、例えば、配線パターン２０００の表面中央に、絶縁体層１０７を形成するための樹脂ペーストなどを塗布して短手方向に延在させた後に、その両側に並列させるようにハンダ層１０３ａ，１０３ｂを形成するためのハンダペーストなどを印刷する。この準備が完了した後、配線パターン２０００上に抵抗体１０１の接続部１０２を載置して、加熱することで、ハンダ層１０３ａ，１０３ｂを介して抵抗体１０１の接続部１０２と配線パターン２０００とを接続する。なお、ここでは、ハンダ層１０３ａ，１０３ｂや絶縁体層１０７の材料を配線パターン２０００側に形成するが、抵抗体１０１の接続部１０２側に形成してもよい。

この構造では、抵抗体１０１の接続部１０２においては、外側のハンダ層１０３ａにより接続されている部分が外側抵抗体部１０５に、内側のハンダ層１０３ｂにより接続されている部分が内側抵抗体部１０６になる。また、配線パターン２００１，２００２の接続領域２００３においては、外側のハンダ層１０３ａにより接続されている部分が電流端子１１２に、内側のハンダ層１０３ｂにより接続されている部分が電圧端子１１３になる。そして、この端子１１２，１１３間（外内の抵抗体部１０５，１０６間）の配線パターンの接続領域２００３が補助抵抗体１１７として機能する。

この場合にも、上述第１実施形態例等と同様に、例えば、抵抗体１０１よりも配線パターン２０００の抵抗温度係数がはるかに高いので、全体として小さな抵抗温度係数の電流検出用抵抗装置にすることができる。すなわち、抵抗体１０１の両端側の接続部１０２と配線パターン２０００とを、絶縁体層１０７が介在するハンダ層１０３ａ，１０３ｂにより接続するだけの簡易な４端子構造で、電流検出用抵抗装置としての抵抗温度係数を抵抗体１０１の抵抗温度係数よりも小さくなるように補償して、正確に電圧測定をすることができる。これにより、電流検出用抵抗器の測定精度を向上することができる。

なお、これまで本発明の一実施形態について説明したが、絶縁体層は、予め所定寸法、所定形状に形成された固形物を所定位置に配設してもよく、抵抗体、電極、及び補助抵抗体の各部分は、メッキ、電着、厚膜、薄膜、などでもよい。従って、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、本発明は、４端子抵抗器に限定されず、通常の２端子抵抗器において適用されてもよい。

本発明に係る電流検出用抵抗装置の第１実施形態を示す図であり、（ａ）はその概略全体構成を示す断面側面図、（ｂ）は平面図である。 その等価回路を示す回路図である。 本発明に係る電流検出用抵抗装置の第２実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示す断面側面図である。 本発明に係る電流検出用抵抗装置の第３実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示す断面側面図である。 本発明に係る電流検出用抵抗装置の第４実施形態を示す図であり、（ａ）はその全体を平面形状に伸張させたときの平面図、（ｂ）はその断面側面図である。 本発明に係る電流検出用抵抗装置の第５実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示す平面図である。 本発明に係る電流検出用抵抗装置の第６実施形態を示す図であり、（ａ）はその概略全体構成を示す断面側面図、（ｂ）は平面図である。 従来技術の課題を解決する一案を説明する概念図である。 他の従来技術の課題を解決する一案を説明する概念図である。

符号の説明

１１，４１，６１，８１，１０１ 抵抗体
１２，１３，５１ａ，９８ 空隙部
１４，４４ 中央抵抗体部
１５，４５，１０５ 外側抵抗体部
１６，４６，１０６ 内側抵抗体部
１７，３７，５７，７７，９７，１１７ 補助抵抗体
２１ａ，６１ａ，１０４ａ，１０４ｂ 段差部
２１，３１，５１，７１，９１ 電極
２２，３２，５２，７２，９２，１１２ 電流端子
２３，３３，５３，７３，９３，１１３ 電圧端子
２４ 接合部
３５，５５，１０７ 絶縁体層
５５ 絶縁体層
７５ 窓部
７６ スリット
８４，１０４ 本体部
８５ 両端部
８６ 引出部
９２ 大面積の電極部
９３ 小面積の電極部
９７ バイパス部（補助抵抗体）
１０２ 接続部
１０３ａ，１０３ｂ ハンダ層
１０００ 基板
１００１，１００２，２００１，２００２ 配線パターン
２００３ 配線パターンの接続領域（補助抵抗体）

Claims (8)

1. 抵抗体と、該抵抗体の長手方向両端部に接合された一対の電極とから構成される電流検出用抵抗装置であって、
   前記抵抗体両端部のそれぞれの電極に、電流端子と電圧端子とを備えるとともに、前記電流端子と電圧端子との間に前記抵抗体と同一の極性で且つ前記抵抗体と比較して大きな値の抵抗温度係数を有する補助抵抗体を配置したことを特徴とする電流検出用抵抗装置。
2. 前記電極は金属板体により構成され、前記抵抗体両端部の下面側に空隙部を備え、前記電極の前記空隙部に隣接する部分が前記補助抵抗体として機能することを特徴とする請求項１記載の電流検出用抵抗装置。
3. 前記電極は配線パターンにより構成され、前記抵抗体両端部の下面側に絶縁体層を備え、前記配線パターンの前記絶縁体層に隣接する部分が前記補助抵抗体として機能することを特徴とする請求項１記載の電流検出用抵抗装置。
4. 前記抵抗体両端部のそれぞれの電極に、長手方向外側に電流端子と長手方向内側に電圧端子とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電流検出用抵抗装置。
5. 前記抵抗体両端部のそれぞれの電極に、短手方向の一方側に電流端子と短手方向の他方側に電圧端子とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電流検出用抵抗装置。
6. 前記配線パターンは、銅箔により構成され、前記抵抗体両端部の下面に複数のハンダ層により接続されるとともに、該複数のハンダ層の間に絶縁体層を介在させ、該絶縁体層の下面の前記配線パターンが前記補助抵抗体として機能することを特徴とする請求項３記載の電流検出用抵抗装置。
7. 抵抗体の長手方向両端部に一対の電極を接合し、
   それぞれの前記電極に、電流端子と電圧端子とを配置し、
   前記電流端子と電圧端子との間に前記抵抗体と同一の極性で且つ前記抵抗体と比較して大きな値の抵抗温度係数を有する補助抵抗体を配置することを特徴とする電流検出用抵抗装置の製造方法。
8. 抵抗体の下面に開口する空隙部を中央部とその両側に形成し、金属板体からなる電極を前記抵抗体の両端部下面に前記両側の空隙部を跨ぐように接合することを特徴とする請求項７記載の電流検出用抵抗装置の製造方法。

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